原电池原理及其应用72925.doc

原电池原理及其应用 高考要求分析 理解原电池的概念、电池原理及构成条件 了解金属的电化学腐蚀与防护 了解常见的化学电源 知识整合 电极反应及、疋义及形成*计算及设计电池原理及其应用质I： 电极反应及 、疋义及形成 * 计算及设计 电池原理及其应用 质 I：电池 铅蓄电池 新型燃料及 其它电池 原电池： 定义:将化学能转变成电能的装置 形成条件：①活动性不同的两个电极；②同时插入同电解质溶液；③用导线相互连接或直接接触组成闭合 回路 电极名称： 负极：电子流出的极或较活泼的金属电极或发生氧化反应的电极。 正极：电子流入的极或较不活泼的金属电极或发生还原反应的电极。 电极反应： 负极：电极本身失电子，发生氧化反应。 正极：电极本身不反应，溶液中的某些离子在止极上获得电子，发生还原反应。 电子流向:负极一沿导线一正极 反应原理: 化学电源： 失电子沿导线流向正极化反应负极电解质不断溶解正极-1— 失电子沿导线流向正极 化反应 负极 电解质 不断溶解 正极- 1 —W 向离 子 原反应 干电池： 锌镒酸性干电池： 负极：Zn - 2e-二Z『- 正极：2MnO2+2NH.； +2e- =Mn2O3 +2XH3 +出0 （2NH4+ +2e- =2NHs +H2；也 + 2血02=\仏0： + H20） 总反应式：Zn+2MnO2+2NH.r =Zi?+MnO + 2NH：｛ +H20 锌镒碱性干电池： 负极：Zn+2OH-=ZnO+HO+2e- 正极：2MnO 2+2H z O+2e-=2MnO（OH）+2OH 总反应为：Zn + 2MnO 2 +H 0= Zn0+ 2Mn0（0H） 铅蓄电池： 铅蕃电半工作时总的反应式为：（介质为酸性时，电极反应式两边不能出现OHJ PbO2 Pb 2H2SO4 黑「2也0 PbSO4 充电 4 作为原电池的电极反应式： 负极:Pb-2e-+SO42=PbSO4 疋极：PbO2+2e- +SO42 +4H+=PbSO4 +H20 爱辿生蓄电池分別在充电和放电时发生的反应：（介质为碱性溶液时，电极反应式两边不能 出现HJ 放电 Fe +NiO2 +2出0 - Fe（0H）2 +Ni（OH）2 充电 负极：Fe-2e-+2OH=Fe（OH）2 疋极：NiO2+2e- +2H2O=Ni（OH）24-2OH 锂电池： 冃前在动力汽车的电池发展中，最冇前途的氏期的解决方法是轻便型可充电式锂电池在全 世界被广泛研究，并有将太阳能转化成电能储备的可能性。它的重最是铅一酸电池的1 / 3。 锂作为阴极，它貝-有高效储备电量的能力和作为电极的可能性。 一个普通的阳极材料是对坏境友好的尖晶石型的LiMnOi,在这个分子屮，一半的镒离子是 + 3价，一?半的僦离子是+ 4。 锂电池采用If-导电固体电解质，在放电过程中，形成了嵌入物U2Mn20i.在充电过程中， 转变成Li （s）和LiMn204o ―个锂电池表示如下: Li （s） |Li+-导电（固体）电解质（s） |LiMn20i| 锂电池电池在放电过程中电极上的电化学反应式，依题意锂电池的总反应式为： LiMmOi +Li 二LizMrhCh Li作负极，失去电子被氧化生成导电微粒：Li- e- =Li+ 正极反应:（用总反应式减去负极反应式便得到）LiMn204 + Li + e- = Li2Mn2O4 燃料电池: 结构：燃料（负极）|电解质（固态或液态）|氧化剂（空气或氧气）（正极） 燃料电池依据液态电解质可分为碱性（KOH）、酸性（H3PO4）燃料电池 在燃料电池中，书写燃料电池的电极反应式应注意以下事项： 通入燃料（还原剂）的电极是负极，发生氧化反应；通入氧化剂（空气或氧气）的电极是 正极，发生还原反应。 电极材料一般不参加化学反应，只起传到电子的作用 在碱性电解质溶液中，电极反应式中不能出现川；在酸性电解质溶液中，电极反应式中不 能出现0H 电极反应必须遵循原了守恒、电荷守恒规律。 正负两极的电极反应式在得失电子守恒的条件卜，相叠加后的电池总反应必是燃料燃烧反 应和燃烧产物与电解质溶液反应的叠加反应。 ⑴熔融碳酸盐燃料电池（电解质是熔融碳酸盐） 熔融碳酸盐燃料电池（MCFS）,发明于1889年，上|比纪的30?60年在荷兰得到广的应用。 碳酸盐燃料电池，以一定比例Li2C04n Na2CO3的低熔混合物为电解质，操作温度为650°C, 在此温度下以铢为催化剂，以煤气（CO、H2）直接作燃料，其工作原理如图所示： 分析可知： 正极:02+4e +2C02=2C0F 即 lmol。2得到 4 mole-和 2mol CO2反应生成加ol CO?- 负极：C0+H2-4e-=H20+3C02即lmolCO和lmolH2共同失去4mole-,进一步结合传导至