高中化学 《化学电源》精品教案 新人教版选修4.doc

-5-用心爱心专心第二节化学电源一、化学电池的种类化学电池：借助于化学能直接转变为电能的装置。化学电池的主要部分是电解质溶液和浸在溶液中的正极和负极使用时将两极用导线接通就有电流产生因而获得电能。化学电池放电到一定程度电能减弱有的经充电复原又可使用这样的电池叫蓄电池如铅蓄电池、银锌电池等；有的不能充电复原称为原电池如干电池、燃料电池等。下面介绍化学电池的种类：1．干电池：普通锌锰干电池的简称在一般手电筒中使用锌锰干电池是用锌皮制成的锌筒作负极兼做容器中央插一根碳棒作正极碳棒顶端加一铜帽。在石墨碳棒周围填满二氧化锰和炭黑的混合物并用离子可以通过的长纤维纸包裹作隔膜隔膜外是用氯化锌、氯化铵和淀粉等调成糊状作电解质溶液；电池顶端用蜡和火漆封口。在石墨周围填充ZnCl2、NH4Cl和淀粉糊作电解质还填有MnO2作去极化剂吸收正极放出的H2防止产生极化现象即作去极剂淀粉糊的作用是提高阴、阳离子在两个电极的迁移速率。电极反应为：负极Zn－2e＝Zn2+正极2＋2e＝2NH3＋H2H2＋2MnO2＝Mn2O3＋H2O正极产生的NH3又和ZnCl2作用：Zn2+＋4NH3＝[ZnNH34]2+干电池的总反应式：Zn＋2NH4Cl＋2MnO2＝ZnNH32Cl2＋Mn2O3＋H2O或2Zn＋4NH4Cl＋2MnO2＝[ZnNH32]Cl2＋ZnCl2＋Mn2O3＋H2O正极生成的氨被电解质溶液吸收生成的氢气被二氧化锰氧化成水。干电池的电压15V—16V。在使用中锌皮腐蚀电压逐渐下降不能重新充电复原因而不宜长时间连续使用。这种电池的电量小在放电过程中容易发生气涨或漏液。而今体积小性能好的碱性锌—锰干电池是电解液由原来的中性变为离子导电性能更好的碱性负极也由锌片改为锌粉反应面积成倍增加使放电电流大加幅度提高。碱性干电池的容量和放电时间比普通干电池增加几倍。2．铅蓄电池：铅蓄电池可放电亦可充电具有双重功能。它是用硬橡胶或透明塑料制成长方形外壳用含锑5%～8%的铅锑合金铸成格板在正极格板上附着一层PbO2负极格板上附着海绵状金属铅两极均浸在一定浓度的硫酸溶液密度为125—128g/cm3中且两极间用微孔橡胶或微孔塑料隔开。放电的电极反应为：负极：Pb＋－2e＝PbSO4↓正极：PbO2＋4H+＋＋2e＝PbSO4↓＋2H2O铅蓄电池的电压正常情况下保持20V当电压下降到185V时即当放电进行到硫酸浓度降低溶液密度达118g/cm3时即停止放电而需要将蓄电池进行充电其电极反应为：阳极：PbSO4＋2H2O－2e＝PbO2＋4H+＋阴极：PbSO4＋2e＝Pb＋当密度增加至128g/cm3时应停止充电。这种电池性能良好价格低廉缺点是比较笨重。放电充电蓄电池放电和充电的总反应式：PbO2＋Pb＋2H2SO42PbSO4↓＋2H2O目前汽车上使用的电池有很多是铅蓄电池。由于它的电压稳定使用方便、安全、可靠又可以循环使用因此广泛应用于国防、科研、交通、生产和生活中。3．银锌蓄电池银锌电池是一种高能电池它质量轻、体积小是人造卫星、宇宙火箭、空间电视转播站等的电源。目前有一种类似干电池的充电电池它实际是一种银锌蓄电池电解液为KOH溶液。常见的钮扣电池也是银锌电池它用不锈钢制成一个由正极壳和负极盖组成的小圆盒盒内靠正极盒一端充由Ag2O和少量石墨组成的正极活性材料负极盖一端填充锌汞合金作负极活性材料电解质溶液为KOH浓溶液溶液两边用羧甲基纤维素作隔膜将电极与电解质溶液隔开。负极：Zn＋2OH－2e＝ZnOH2正极：Ag2O＋H2O＋2e＝2Ag＋2OH银锌电池跟铅蓄电池一样在使用放电一段时间后就要充电充电过程表示如下：阳极：2Ag＋2OH－2e＝Ag2O＋H2O阴极：ZnOH2＋2e＝Zn＋2OH放电充电总反应式：Zn＋Ag2O＋H2OZnOH2＋2Ag一粒钮扣电池的电压达159V安装在电子表里可使用两年之久。4．燃料电池：燃料电池是使燃料与氧化剂反应直接产生电流的一种原电池所以燃料电池也是化学电源。它与其它电池不同它不是把还原剂、氧化剂物质全部贮存在电池内而是在工作时不断地从外界输入同时把电极反应产物不断排出电池。因此燃料电池是名符其实地把能源中燃料燃烧反应的化学能直接转化为电能的“能量转换器”。燃料电池的正极和负极都用多孔炭和多孔镍、铂、铁等制成。从负极连续通入氢气、煤气、发生炉煤气、水煤气