高中化学第1章化学反应与能量转化1.3化学能转化为电能__电池素材鲁科版选修4

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1、第三节化学能转化为电能--原电池[参考资料]1、原电池的正负极的判断方法（1）由组成原电池的两极电极材料判断。一般是活泼的金属为负极，活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极。（2）根据电流方向或电子流动方向判断。电流是由正极流向负极；电子流动方向是由负极流向正极。（3）根据原电池里电解质溶液内离子的定向流动方向判断。在原电池的电解质溶液内，阳离子移向的极是正极，阴离子移向的极是负极。（4）根据原电池两极发生的变化来判断。原电池的负极总是失电子发生氧化反应，其正极总是得电子发生还原反应。（5）根据电极现象判断。溶解的一极为负极，增重或有气泡放出的一极为正极。2、原电池的应用（

2、1）加快氧化还原反应的速率如①实验室用Zn和稀H2SO4（或稀HCl）反应制H2，常用粗锌，它产生H2的速率快。原因是粗锌中的杂质和粗锌、稀H2SO4的溶液形成原电池，加快了锌的腐蚀，使产生H2的速率加快。②如果用纯Zn，可以在稀H2SO4溶液中加入少量的CuSO4溶液，也同样会加快产生H2的速率，原因是Cu2++ZnCu+Zn2+，生成的Cu和Zn在稀H2SO4的溶液中形成原电池，加快了锌的腐蚀，产生H2的速率加快。（2）比较金属的活动性强弱例如：有两种金属A和B，用导线连接后插入到稀H2SO4中，观察到A极溶解，B极上有气泡产生，根据电极现象判断出A是负极，B是正极；由

3、原电池原理可知，金属活动性A>B，即原电池中，活泼性强的金属为负极，活动性弱的金属为正极。（3）设计原电池例如：利用Cu+2FeCl32FeCl2+CuCl2的氧化还原反应设计原电池，由反应式可知：Cu失去电子作负极，FeCl3(Fe3+)在正极上得到电子，且作电解质溶液，正极为活泼性比Cu弱的金属离子或导电的非金属等。如图：负极(Cu)—2e—Cu2+(氧化反应)正极(C)：2Fe3++2e—2Fe2+(还原反应)（4）金属的腐蚀（从理论上揭示钢铁腐蚀的主要原因）金属腐蚀的本质是：M—ne—Mn+发生氧化反应，氧化金属（如Fe）的最主要的氧化剂是空气中的O2，其次是酸性电

4、解质溶液中的H+。腐蚀规律：①原电池腐蚀中，两金属活动性相差越大，活泼金属腐蚀越快。②对同样的电极，强电解质引起的腐蚀>弱电解质引起的腐蚀>非电解质引起的腐蚀。【多彩化学】电池的服务寿命电池是一种化学物质，因而也是有一定服务寿命的，诸如干电池（包括普通的碱性电池）等一次电池是不能充电的，服务寿命当然只有一次。对于充电电池，一般我们以充电次数来衡量其服务寿命的长短。镍镉电池的循环使用寿命在300~700次左右，镍氢电池的可充电次数一般为400~1000次，锂离子电池为500~800次。充电电池的服务寿命不仅受制作电池采用的原料、制作工艺等因素的影响，还与电池的充放电方法及实际

5、使用情况有密切关系。例如，某人于1985年开始使用的6节HITACHI（日立）镍镉电池，一直到现在还在继续使用，只是电池容量有些降低了。看来，只要使用方法合理，充电电池是完全可以达到甚至大大超过标称的服务寿命的。质子交换膜燃料电池质子交换膜燃料电池以磺酸型质子交换膜为固体电解质，无电解质腐蚀问题，能量置换效率高，无污染，可室温快速启动。质子交换膜燃料电池在固定电站、电动车、军用特种电源、可移动电源等方面都有广阔的应用前景，尤其是电动车的最佳驱动电源。它已成功地用于载人的公共汽车和奔驰轿车上。弯曲异形的高分子电池现在另外一种新型电池-高分子电池，也被各大手机厂商看好。其实高分

6、子电池只是一个泛称，一般指构成电池的正极、负极与电解质三要素中，至少有一项使用高分子作为主要材料。目前高分子主要被应用在正极与电解质。由于使用高分子取代电池中的电解液，因此不必再有为了封闭液状电解液的外部壳子，所以这样电池可以从根本上避免漏液的问题；而且电池内部是胶态的固体，所以可以制成薄型电池，在2.6V、400mAh容量的情况下其厚度只有0.5mm；还可以设计成多种形状，这种电池最大可弯曲90度左右。这在一些“异形”手机中是相当方便应用的。固体氧化物燃料电池采用固体氧化物作为电解质，除了高效，环境友好的特点外，它无材料腐蚀和电解液腐蚀等问题；在高的工作温度下电池排出的高

7、质量余热可以充分利用，使其综合效率可由50%提高到70%以上；它的燃料适用范围广，不仅能用H2，还可直接用CO、天然气(甲烷)、煤汽化气、碳氢化合物、NH3、H2S等作燃料。这类电池最适合于分散和集中发电。