2021高二化学寒假作业同步练习题：化学电源

一、化学电池及其分类

1．化学电池的分类

（1）化学电池按其使用性质常分为如下三类：

①一次电池：又叫干电池，活性物质消耗到一定程度就不能再使用。

②二次电池：又称充电电池或蓄电池，放电后可以再充电使活性物质获得再生。

③燃料电池：一种连续将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电池。

（2）化学电池按其电解质性质可分为中性电池、酸性电池、碱性电池。

2．判断电池优劣的主要标准

（1）比能量：单位质量或单位体积所能输出电能的多少，单位是(W·h)·kg－1或(W·h)·L－1。

（2）比功率：单位质量或单位体积所能输出功率的大小，单位是W·kg－1或W·L－1。

（3）电池可储存时间的长短。

3．化学电池的回收利用

使用后的废弃电池中含有大量的重金属和酸碱等有害物质，随处丢弃会给土壤、水源等造成严重的污染。废弃电池要进行回收利用。

二、常见的化学电池

1．一次电池

（1）碱性锌锰电池是一种常用的一次电池，总反应式为

Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2。

①负极是Zn，正极是MnO2，电解质溶液是KOH溶液；

②负极反应式是Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2；

③正极反应式是2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－。

（2）锌银电池具有比能量大、电压稳定、储存时间长等特点，总反应式为

Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。

①负极反应式是Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2；

②正极反应式是Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－。

技巧点拨化学电池中电极反应式的书写方法及步骤

（1）分析电极反应。负极元素化合价升高，失电子，发生氧化反应，写出氧化产物的简单形式；正极元素化合价降低，得电子，发生还原反应，写出还原产物的简单形式。

（2）注意电解质环境。电极产物在电解质溶液中能稳定存在，写出产物的正确存在形式。

（3）根据电荷守恒、原子守恒配平电极反应式。

（4）根据正负极得失电子守恒，两电极反应式相加得电池总反应。

（5）若已知电池总反应，可用电池总反应减去某一电极反应式求得另一电极反应式。

2．二次电池

铅蓄电池是常见的二次电池，其放电反应和充电反应表示如下：

Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)放电

充电

2PbSO4(s)＋2H2O(l)

（1）负极是Pb，正极是PbO2，电解质溶液是H2SO4溶液。

（2）放电反应原理

①负极反应式是Pb(s)＋SO2－4(aq)－2e－===PbSO4(s) ；

②正极反应式是PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO2－4(aq)＋2e－===PbSO4(s)＋2H2O(l) ；

③放电过程中，负极质量的变化是增大，电解质溶液pH的变化是增大。

（3）充电反应原理

①阴极(发生还原反应)反应式是PbSO4(s)＋2e－===Pb(s)＋SO2－4(aq) ；

②阳极(发生氧化反应)反应式是PbSO4(s)＋2H2O(l)－2e－===PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO2－4(aq) ；

③充电时，铅蓄电池正极与直流电源正极相连，负极与直流电源负极相连。

3．燃料电池

氢氧燃料电池用铂作电极，不断充入的氢气和氧气，分别在两极发生氧化反应和还原反应。

（1）氢氧燃料电池的总反应式是2H2＋O2===2H2O。

（2）写出氢氧燃料电池(介质不同)的电极反应：

【知识拓展】（1）燃料电池的工作原理

一般的燃料电池大多是可燃性物质(主要是可燃性气体或蒸气)与氧化剂(一般是氧气)及电解质溶液共同组成的原电池。可燃性物质在原电池负极发生氧化反应，氧气在原电池正极发生还原反应。也就是说不管是哪一种燃料电池，正极都是氧化剂(如O2)得电子发生还原反应。

（2）常见的四种典型燃料电池

1．下列有关电池的说法不正确的是

A．手机上用的锂离子电池属于二次电池

B．铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极

C．甲醇燃料电池可把化学能转化为电能

D．锌锰干电池中，锌电极是负极

【答案】B

【解析】手机锂离子电池可以多次充放电，因此是二次电池，A项正确；铜锌原电池工作的时候，锌作负极，铜作正极，电子应该是从锌电极经导线流向铜电极，B项错误；甲醇燃料电池就是将甲醇内部的化学能转化为电能的装置，C项正确；锌的化学性质比锰要活泼，因此锌锰干电池中锌是负极，D项正确。答案选B。

2．纽扣电池的两极材料分别是锌和氧化银，离子导体是KOH溶液。放电时两个电极的反应分别是Zn＋2OH －－2e－＝ZnO＋H2O和Ag2O＋H2O＋2e－＝2Ag＋2OH-。下列说法正确的是

A．锌是负极反应物，氧化银是正极反应物

B．锌发生还原反应，氧化银发生氧化反应

C．溶液中OH-向正极移动，K+、H+向负极移动

D．电池使用过程中，负极区溶液的碱性增强

【答案】A

【解析】放电时两个电极的反应分别是Zn＋2OH－－2e－＝ZnO＋H2O和Ag2O＋H2O＋2e－＝2Ag＋2OH-，锌失去电子，锌是负极，氧化银得到电子，作正极，据此解答。

【详解】根据以上分析可知锌是负极反应物，氧化银是正极反应物，A项正确；锌失去电子，发生氧化反应，氧化银得到电子，发生还原反应，B项错误；溶液中OH-向负极移动，K+、H+向正极移动，C项错误；电池使用过程中，负极区消耗氢氧根，则负极区溶液的碱性减弱，D项错误。答案选A。

3．一种新型的二次电池锌—空气燃料电池，以KOH溶液为电解液，放电时的总反应为：2Zn＋O2＋4OH－＋2H2O＝2Zn(OH)42－。关于该装置的说法正确的是

A．充电时，锌电极接外电源的负极

B．充电时，电解质溶液中c(OH－)逐渐减小