1.2.2化学能与电能的转化（化学电源）(分层练习)（原卷版）.docxVIP

1.2.2化学能与电能的转化

（化学电源）基础知识清单

基础知识清单

一、化学电源概述

1．化学电源的分类及特点

(1)化学电源的分类。

①一次电池：也叫作，常见的一次电池有普通锌锰电池、碱性锌锰电池、纽扣式银锌电池。

②二次电池：又称为或蓄电池，是最常见的二次电池。目前已开发出镍镉电池、镍氢电池、银锌电池、锂电池和锂离子电池等新型二次电池。

③燃料电池：氢氧燃料电池等。

(2)各类电池的特点。

①一次电池：电池中发生氧化还原反应的物质大部分被消耗后就不能再使用，放电后不可再充电。

②二次电池：又称充电电池或蓄电池，放电后可以再充电，可多次重复使用。

③燃料电池：燃料电池的氧化剂和还原剂不是储藏在电池内部，而是在工作时不断从外部输入，同时将电极反应产物不断排出电池，因此燃料电池能连续不断地提供电能。

二、一次电池

锌锰干电池

普通锌锰干电池制作简单、价格便宜，但存在放电时间短、放电后电压下降较快等缺点。碱性锌锰电池比普通锌锰干电池性能优越，它的比能量[电池单位质量或单位体积所输出电能的多少，单位(W·h)/kg或(W·h)/L]大，能提供较大电流并连续放电。

普通锌锰电池

碱性锌锰干电池

装置

电极材料及电解质溶液

负极：

正极：

溶液

负极：

正极：

溶液

电极反应

碱性锌锰干电池的总反应：

负极：

正极：

2.银锌纽扣电池的构造与工作原理

总反应：。

负极：。

正极：。

三、二次电池

二次电池放电后可以再充电使活性物质获得再生，又称或。

充、放电时各电极上发生的反应：

1．铅蓄电池的构造与工作原理

(1)放电时

负极：，正极：，电解质溶液：溶液。

负极：。

正极：。

(2)充电时

铅蓄电池的充电反应是放电反应的逆过程。

总反应方程式：。

(3)铅蓄电池的优缺点。

①优点：可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉，在生产生活中应用广泛。

②缺点：比能量低、笨重，废弃的电池污染环境。

2．锂离子电池

常见锂离子电池的构造与工作原理

负极材料

正极材料

电解质溶液

嵌锂石墨(LixC6)

磷酸铁锂(LiFePO4)或钴酸锂(LiCoO2)

锂离子的载体，如六氟磷酸锂(LiPF6)的碳酸酯无水溶液

装置与工作原理

(以钴酸锂-石墨锂电池为例)

放电：总反应：LixC6＋Li(1－x)CoO2===6C＋LiCoO2

负极反应：；

正极反应：；

放电时Li＋由石墨中脱嵌移向正极，嵌入钴酸锂晶体中；充电时Li＋从钴酸锂晶体中脱嵌，由正极回到负极，得到电子生成Li重新嵌入石墨中，在放电、充电时，锂离子往返于电池的正极、负极之间，完成化学能与电能的相互转化

四、燃料电池

1．燃料电池

(1)利用(如氢气、烃、肼、甲醇、氨、煤气等液体或气体)和之间发生的氧化还原反应将化学能直接转换成电能的化学电池。工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给，在电极上不断地进行反应，生成物不断地被排除，能连续不断地提供电能。

2．氢氧燃料电池的工作原理

电极：惰性电极。燃料：H2

(1)碱性电解质

总反应：2H2＋O2===2H2O

负极：；

正极：。

(2)酸性电解质

总反应：2H2＋O2===2H2O

负极：；

正极：。

3.电池特点。

①能量转换率高，污染小。

②工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给，在电极上不断进行反应，连续不断地提供电能。

燃料电池的电极反应式书写

1．O2参与的燃料电池正极反应式的书写

介质

正极反应式

酸性(质子交换膜)

碱性

能传导O2－的固体电解质(如Y2O)

熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)

特别提醒：电解质溶液