化学能与电能的相互转化0408全解.ppt

第二章 化学反应与能量 化学能与电能的转化 钢铁的防腐蚀： 2、蓄电池 银锌电池 镉镍电池 氢氧燃料电池 小 结 绿色电池种种 1、原电池： （1）定义：将化学能转变为电能的装置。 （2）反应本质：氧化还原反应 一、化学能转化为电能 （3）原电池正负电极的判断方法 负极： 正极： 电子流出，发生失电子的氧化反应 电子流入，发生得电子的还原反应 ①根据电极材料判断 负极: 较活泼的金属 正极: 较不活泼的金属或非金属导体 ③根据电子或电流流动方向判断（外电路）： 电子从负极流出 沿导线 流入正极 电流从正极流出 沿导线 流入负极 e e ④根据离子的定向移动方向（内电路） 阳离子向正极移动 阴离子向负极移动 ②根据电极反应判断 失电子的反应→氧化反应→负极 得电子的反应→还原反应→正极 ⑤根据现象判断 电极不断溶解：负极 有气泡冒出、有固体析出：正极 知识回顾： 一、原电池： （1）定义： 将化学能转变为电能的装置。 （2）反应本质： 氧化还原反应 （3）工作原理： 电子由负极→正极 电流由正极→负极。 阴离子移向负极，（负向负） 阳离子移向正极；（正向正） （4）电极反应： 负极：发生失电子的氧化反应（负极材料） 正极：发生得电子的还原反应（溶液离子） 外电路： 内电路： （5）电子转移： 得电子数=失电子数=转移电子数 （6）原电池的构成条件： ①两种活泼性不同的金属(或导电非金属) 作电极。 ③两极一液相连形成闭合回路。 ②电解质溶液。 ④自发的氧化还原反应 电极材料 电子流向 反应类型 组 成 负 极 正 极 电解质 相对活泼 的金属 流出电子 氧化反应 酸、碱 或盐的 溶液 相对不活泼的金属（或能导电的非金属） 流入电子 还原反应 原电池的组成 ⑥根据现象判断 电极不断溶解：负极 有气泡冒出、有固体析出：正极 ⑤根据离子方程式判断 Fe+2H+=Fe2++H2↑ （负极） （在正极） 普通锌锰电池 碱性电池 镍 镉 电 池 小型高性能燃料电池 锂离子电池 镍氢电池 干电池 上图是锌－锰干电池 干电池 负极：Zn – 2e- = Zn2+ （负极） （正极） 2NH4++ 2e- = 2NH3+H2 总反应：Zn +2NH4+= Zn2++ 2NH3+H2 2MnO2+H2=2MnO(OH) ZnCl2+4NH3=[Zn(NH3)4]Cl2 正极： 锌筒 石墨棒 MnO2和C 普通锌-锰干电池的结构 NH4Cl、ZnCl2 和 H2O等 干电池 负极：Zn – 2e- = Zn2+ （负极） （正极） 正极：2NH4++ 2e- = 2NH3+H2 总反应：Zn +2NH4+= Zn2++ 2NH3+H2 2MnO2+H2=2MnO(OH) ZnCl2+4NH3=[Zn(NH3)4]Cl2 其他干电池： 碱性锌-锰干电池、银-锌纽扣电池等 优点：携带方便 缺点：电量小，污染大 锌筒 石墨棒 MnO2和C 普通锌-锰干电池的结构 NH4Cl、ZnCl2 和 H2O等 （1）铅蓄电池 正极材料上涂有棕褐色的PbO2，负极材料是海绵状的金属铅，两极浸在H2SO4溶液中。写出电极反应式。 铅蓄电池 铅 蓄 电 池 总反应：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O Pb+PbO2+4H++2SO42-=2PbSO4+2H2O 负极：Pb-2e-+SO42-=PbSO4 正极：PbO2+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2O 其他蓄电池：镍-镉蓄电池、银-锌蓄电池等 优点：可反复使用 缺点：污染大 随着用电器朝着 小型化、多功能化发 展的要求，对电池的 发展也提出了小型化、 多功能化发展的要求。 体积小、性能好的碱性锌－锰电池应运 而生。这类电池的重要特征是电解液由原来 的中性变为离子导电性更好的碱性，负极也由 锌片改为锌粉，反应面积成倍增长，使放电电 流大幅度提高。 正极壳填充Ag2O和石墨，负极盖填充锌汞合金，电解质溶液KOH。反应式为： 2Ag+Zn(OH)2 Zn+Ag2O+H2O 写出电极反应式。 充电 放电 1970-1975, 开发了先进的银锌、镍镉电池技术。 1975-1983, 为美国海军生产潜水艇用银锌电池。 1979-1987,为美国国家能源部发展电动车用的镍锌电池。 1998-1992, 为美国海军发展世界上最大的镍镉电池用于核潜水艇。 NiO2+Cd+2H2O Ni(OH)2+ Cd(OH)2 放电 充电 负极材料：Cd ，正极材料：涂有NiO2 ，电解质：KOH溶液。反应式如下： 写出