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《化學(xué)電源》
【學(xué)與問】在日常生活和學(xué)習(xí)中，你用過哪些電池，你知道電池的其它應(yīng)用嗎？
化學(xué)電池——將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的裝置
太陽能電池——將太陽能轉(zhuǎn)換成電能的裝置
原子能電池——將放射性同位素自然衰變時(shí)產(chǎn)生的熱能通過熱能轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置
電池發(fā)明的小故事
意大利生物學(xué)家伽伏尼，1791年他在解剖時(shí)在實(shí)驗(yàn)室將懸有去了皮的青蛙腿的銅鉤掛在鐵架臺上，發(fā)現(xiàn)蛙腿會有肌肉抽搐的現(xiàn)象。伽伏尼認(rèn)為動物的組織會產(chǎn)生電流，而金屬是傳遞電流的導(dǎo)體。
法國物理學(xué)家、化學(xué)家伏特，他從獨(dú)特的角度認(rèn)為電流是由兩種不同的金屬產(chǎn)生的，經(jīng)過一系列的實(shí)驗(yàn)，終于在1800年成功研制了世界上第一個(gè)能產(chǎn)生穩(wěn)定電流的電池。
一、化學(xué)電源：
1、常見化學(xué)電池
一次電池：如普通干電池、堿性鋅錳電池、鋅銀紐扣電池等。（只放不充，環(huán)境污染）
二次電池：如鉛蓄電池、鋅銀蓄電池、鎘鎳電池、鋰離子電池等。放電為原電池，充電為電解池。（可放可充，發(fā)展方向）
燃料電池：如氫氧燃料電池、甲烷燃料電池、甲醇燃料電池等。（能量很高，前景遠(yuǎn)大）
其他電池：如海水電池、心臟起搏電池等。（特殊用途，現(xiàn)代科技）
2、化學(xué)電池優(yōu)點(diǎn)
（1）能量轉(zhuǎn)換效率高，供能穩(wěn)定可靠。
（2）可以制成各種形狀和大小、不同容量和電壓的電池和電池組，使用方便。
（3）易維護(hù)，可在各種環(huán)境下工作。
3、判斷電池優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)
（1）比能量 [符號(W·h/kg)，(W·h/L)]
    指電池單位質(zhì)量或單位體積所能輸出電能的多少
（2）比功率 [符號是W/kg，W/L]
    指電池單位質(zhì)量或單位體積所能輸出功率的大小
（3）電池的儲存時(shí)間的長短
    除特殊情況外，質(zhì)量輕、體積小而輸出電能多、功率大、儲存時(shí)間長的電池，其質(zhì)量好。
下面介紹幾種常見的電池
1、鋅錳干電池
常見有酸性和堿性兩種。早期為酸性的，1860年發(fā)明。但放電時(shí)間短、酸液腐蝕外殼。已逐漸被淘汰。
酸性鋅錳干電池的負(fù)極是Zn，正極是C與MnO₂，電解質(zhì)NH₄Cl其電極反應(yīng)為：
    正極：Zn-2e^-=Zn²⁺
    負(fù)極：2NH₄⁺+2e^-=2NH₃+H₂
Zn²⁺+2NH₃=Zn(NH₃)₂²⁺     2MnO₂+H₂=Mn₂O₃+H₂O
堿性鋅錳干電池克服了酸性鋅錳干電池的兩個(gè)缺點(diǎn)。堿性鋅錳干電池的負(fù)極是Zn，正極是C與MnO₂，電解質(zhì)是KOH，其電極反應(yīng)為：
    負(fù)極：Zn-2e^-+2OH^-=Zn(OH)₂
    正極：2MnO₂+2e^-+2H₂O=MnOOH+2OH^-
    電池總反應(yīng)式：Zn+2MnO₂+2H₂O=Zn(OH)₂+MnOOH
特點(diǎn)：比普通鋅錳電池性能好，比能量和儲存時(shí)間均有提高，可適合大電流和連續(xù)放電。
2、鉛蓄電池
兩組柵狀極板交替排列而成，正極板上覆蓋有PbO₂，負(fù)極上覆蓋有Pb，電解質(zhì)是30%H₂SO₄溶液。
3、燃料電池
燃料電池是一種連續(xù)地將燃料和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的化學(xué)電池。（氫氣、烴、肼、甲醇、氨、煤氣燃料電池……）
二、書寫電極反應(yīng)式應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
1、將兩極反應(yīng)的電子得失數(shù)配平后，相加得到總反應(yīng)，總反應(yīng)減去一極反應(yīng)即得到另一極反應(yīng)；
2、負(fù)極失電子所得氧化產(chǎn)物和正極得電子所得還原產(chǎn)物，與溶液的酸堿性有關(guān)（如+4價(jià)的C在酸性溶液中以CO₂形式存在，在堿性溶液中以CO₃^2-形式存在）；
3、溶液中不存在O^2-：在酸性溶液中它與H⁺結(jié)合成H₂O、在堿性或中性溶液中它與水結(jié)合成OH^-。
思考：一種新型燃料電池，它是以兩根金屬鉑片插入KOH溶液中作為電極，又在兩極上分別通入甲烷和氧氣。電極反應(yīng)為：
    負(fù)極：_____________________
    正極：_____________________
    電池總反應(yīng)：_____________________
練習(xí)1：堿性電池具有容量大、放電電流大的特點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用。鋅錳堿性電池以氫氧化鉀溶液為電解液，電流總反應(yīng)式為：
  Zn(s)+2MnO₂(s)+H₂O(l)=Zn(OH)₂(s)+Mn₂O₃(s)
下列說法錯(cuò)誤的是（   ）
  A、電池工作時(shí)，鋅失去電子
  B、電池正極電極反應(yīng)式為：
     2MnO₂(s)+H₂O(l)+2e^-=Mn₂O₃(s)+2OH^-(aq)
  C、電池工作時(shí)，電子由正極通過外電路流向負(fù)極
  D、外電路中每通過0.2mol電子，鋅的質(zhì)量理論上減小6.5g
練習(xí)2：航天技術(shù)上使用的氫氧燃料電池具有高能、輕便，無污染的優(yōu)點(diǎn)。氫氧燃料電池有酸式和堿式兩種，它們放電時(shí)的總反應(yīng)都可以表示為2H₂+O₂=2H₂O，酸式電池中電解質(zhì)是酸，其負(fù)極反應(yīng)可表示為2H₂-4e^-=4H⁺，則其正極反應(yīng)式為________________。堿式電池的電解質(zhì)是堿，其正極反應(yīng)式為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，則其負(fù)極反應(yīng)可表示為________________。