易学通·重难点一本过高二化学-第四章-电化学基础(人教版选修4)：重难点五-化学电源新型电池.doc

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1、一、一次电池1．定义：一次电池的活性物质(发生氧化还原反应的物质)消耗到一定程度，就不能使用了．一次电池中电解质溶液制成胶状，不流动，也叫干电池．常用的有普通的锌锰干电池、碱性锌锰电池、锌汞电池、镁锰干电池等．2．常见的一次电池：（1）普通锌锰干电池锌锰干电池是最常见的化学电源，分酸性碱性两种．干电池的外壳(锌)是负极，中间的碳棒是正极，在碳棒的周围是细密的石墨和去极化剂MnO2的混合物，在混合物周围再装入以NH4Cl溶液浸润ZnCl2，NH4Cl和淀粉或其他填充物(制成糊状物)．为了避免水的蒸发，干电池用蜡封好．干电池在使用时的电

2、极反应为：负极：Zn-2e-=Zn2+正极：2NH4++2e-+2MnO2=2NH3+Mn2O3+H2O总反应：Zn+2MnO2+2NH4+=Mn2O3+2NH3+Zn2++H2O　（2）碱性锌锰干电池负极：Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2正极：2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-总反应：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2（3）银一锌电池　　电子手表、液晶显示的计算器或一个小型的助听器等所需电流是微安或毫安级的，它们所用的电池体积很小，有“纽扣”电池之称．它们的电极材料是Ag2O和Zn，所

3、以叫银一锌电池．电极反应和电池反应是：负极：Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2正极：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-总反应：Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag利用上述化学反应也可以制作大电流的电池，它具有质量轻、体积小等优点．这类电池已用于宇航、火箭、潜艇等方面．（4）锂-二氧化锰非水电解质电池  以锂为负极的非水电解质电池有几十种，其中性能最好、最有发展前途的是锂一二氧化锰非水电解质电池，这种电池以片状金属及为负极，电解活性MnO2作正极，高氯酸及溶于碳酸丙烯酯和二甲氧基乙烷的混合有机溶剂作为电解质溶液，

4、以聚丙烯为隔膜，电极反应为：负极反应：Li-e-=Li+正极反应：MnO2+Li++e-=LiMnO2总反应：Li+MnO2=LiMnO2　　该种电池的电动势为2.69V，重量轻、体积小、电压高、比能量大，充电1000次后仍能维持其能力的90%，贮存性能好，已广泛用于电子计算机、手机、无线电设备等．（5）铝-空气-海水电池1991年，我国首例以铝--空气--海水为材料组成的新型电池用作航海标志灯．该电池以取之不尽的海水为电解质，靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流．工作原理：负极：4Al-12e-═4Al3+正极：3O2+6H2O+

5、12e-═12OH-总反应：4Al+3O2+6H2O═4Al(OH)3特点：这种海水电池的能量比“干电池”高20-50倍．（6）高能电池-锂电池  该电池是20世纪70年代研制出的一种高能电池．由于锂的相对原子质量很小，所以比容量(单位质量电极材料所能转换的电量)特别大，使用寿命长，适用于动物体内(如心脏起搏器)．因锂的化学性质很活泼，所以其电解质溶液应为非水溶剂．如作心脏起搏器的锂-碘电池的电极反应式为：负极：2Li-2e-═2Li+ 正极：I2+2e-═2I-总反应式为：2Li+I2═2LiI 二、二次电池1．定义：二次电池又称

6、充电电池或蓄电池，放电后可以再充电使活性物质获得再生．这类电池可以多次重复使用．2．常见的二次电池：（1）铅蓄电池是最常见的二次电池，它由两组栅状极板交替排列而成，正极板上覆盖有PbO2，负极板上覆盖有Pb，电解质是H2SO4．铅蓄电池放电的电极反应如下：负极：Pb+SO42--2e-=PbSO4(氧化反应)正极：PbO2+SO42-十4H++2e-=PbSO4+2H2O(还原反应)总反应：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4十2H2O铅蓄电池充电的反应是上述反应的逆过程：阴极：PbSO4+2e-=Pb+SO42-(还原反应)

7、阳极：PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+SO42-十4H+(氧化反应)总反应：2PbSO4十2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4可以把上述反应写成一个可逆反应方程式：Pb+PbO2+2H2SO4⇌2PbSO4十2H2O（2）碱性镍-镉电池：该电池以Cd和NiO(OH)作电极材料，NaOH作电解质溶液．负极：Cd+2OH--2e-=Cd(OH)2正极：2NiO(OH)+2H2O+2e-=2Ni(OH)2+2OH-总反应式为：Cd+2NiO(OH)+2H2O=Cd(OH)2+2Ni(OH)2从上述两种蓄电池的总反应式可看出，铅蓄

8、电池在放电时除消耗电极材料外，同时还消耗电解质硫酸，使溶液中的自由移动的离子浓度减小，内阻增大，导电能力降低．而镍-镉电池在放电时只消耗水，电解质溶液中自由移动的离子浓度不会有明显变化，内阻几乎不变，导电能力几乎没有变化．（3）氢镍可