2020年高中化学同步教案：《化学能转化为电能——电池》1(鲁科版选修4).docx

第三节 化学能转化为电能--原电池
[参考资料]
1、原电池的正负极的推断方法
（1）由组成原电池的两极电极材料推断。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）依据电流方向或电子流淌方向推断。电流是由正极流向负极；电子流淌方向是由负极流向正极。
（3）依据原电池里电解质溶液内离子的定向流淌方向推断。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）依据原电池两极发生的变化来推断。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）依据电极现象推断。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
（1）加快氧化还原反应的速率
如①试验室用Zn和稀H2SO4（或稀HCl）反应制H2，常用粗锌，它产生H2的速率快。缘由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假如用纯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，缘由是Cu2++Zn Cu+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，观看到A极溶解，B极上有气泡产生，依据电极现象推断出A是负极，B是正极；由原电池原理可知，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+2FeCl3 2FeCl2+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缘由）
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，因而也是有确定服务寿命的，诸如干电池（包括一般的碱性电池）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接受的原料、制作工艺等因素的影响，还与电池的充放电方法及实际使用状况有亲热关系。例如，某人于1985年开头使用的6节HITACHI（日立）镍镉电池，始终到现在还在连续使用，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宽敞的应用前景，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开漏液的问题；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容量的状况下其厚度只有0.5mm；还可以设计成多种外形，这种电池最大可弯曲90度左右。这在一些“异形”手机中是相当便利应用的。
固体氧化物燃料电池接受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、自然气(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。