《化学电源》学案

放电 充电 第二节 化学电源
【知识要点】
化学电源是将化学能转化为电能的装置，它包括一次电池、二次电池和燃料
电池等几大类。

1、一次电池（又称干电池）
如：普通锌锰电池、碱性锌锰电池、锌银电池、锂电池等。

（1）碱性锌锰电池，电解质是KOH ，其电极反应：
负极（Zn ）： 正极（MnO 2）： 总反应：
（2）锌银电池的负极是Zn ，正极是Ag 2O ，电解质是KOH ，其电极总反应如下：
Zn + Ag 2O = ZnO + 2Ag
则：负极( )：
正极( )：
2、二次电池（又称充电电池或蓄电池）
如：铅蓄电池。

反应方程式如下式：
Pb (s)+ PbO 2(s) +2H 2SO 4(aq)
2PbSO 4(s) +2H 2O(l)
①其放电电极反应：
负极( )： 正极( )： ②其充电反应是上述反应的逆过程，则电极反应：
（电化学上规定：发生氧化反应的电极为阳极，发生还原反应的电极为阴极）
阴极： 阳极：
3、燃料电池
燃料电池是一种持续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电
池。

它与一般的化学电源不同，一般化学电池的活性物质储存在电池内部，故而限制了电池的容量，而燃料电池的电极本身不包括活性物质，只是一个催化转化元件。

如：氢氧燃料电池。

①酸性介质时，电极反应：
负极：
正极：
总反应：
②碱性介质时，电极反应：
负极：
正极：
总反应：
除H2外，烃、肼、甲醇、氨、煤气等液体或气体，均可作燃料电池的燃料；
除纯氧气外，空气中的氧气也可作氧化剂。

4. 书写电极反应式应注意以下几点：
①电极反应是一种离子反应，遵循书写离子反应的所有规则（如“拆”、“平”）；
②将两极反应的电子得失数配平后，相加得到总反应，总反应减去一极反应即
得到另一极反应；
③负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得还原产物，与溶液的酸碱性有关（如＋4价的C在酸性溶液中以CO2形式存在，在碱性溶液中以CO32－形式存在）。

5. 废弃电池中含有重金属和酸碱等有害物质.随意丢弃,对生态环境和人体健康有很大的危害.如果把他当成一种资源,加以回收利用,既可以减少环境污染,又可节约资源.因此,应当重视废弃电池的回收.
【练习】新型燃料电池，甲烷、氧气及KOH电解质溶液，用Pt作两个电极，写出两个电极的电极反应式和总反应式。

【巩固练习】
1．废电池的污染引起人们的广泛重视，废电池中对环境形成污染的主要物质是（）
A．锌B．汞C．石墨D．二氧化锰2．将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是（）
A ．两烧杯中铜片表面均无气泡产生
B ．甲中铜片是正极，乙中铜片是负极
C ．两烧杯中溶液的pH 均增大
D ．产生气泡的速度甲比乙慢
3．下列各变化中属于原电池反应的是（ ）
A ．在空气中金属铝表面迅速氧化形成保护层
B ．镀锌铁表面有划损时，也能阻止铁被氧化
C ．红热的铁丝与冷水接触，表面形成蓝黑色保护层
D ．浓硝酸比稀硝酸更能氧化金属铜
4．埋在地下的输油铸铁管道，在下列各种情况下，被腐蚀的速度最慢的是 （ ）
A ．在潮湿疏松透气的土壤中
B ．在干燥致密不透气的土壤中
C ．在含铁元素较多的酸性土壤中
D ．在含碳粒较多，潮湿透气的土壤中
5．下列说法不正确．．．
的是 （ ） A ．把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面出现气泡
B ．原电池中两电极只能是活泼性不同的金属
C ．把铜片插入三氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁
D ．把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，气泡放出速率加快
6．把a 、b 、c 、d 四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连可以组成几个原电池。

若a 、b 相连时a 为负极；c 、d 相连时电流由d 到c ；a 、c 相连时c 极上产生大量气泡；b 、d 相连时b 上 有大量气泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱为 （ ）
A ．a ＞b ＞c ＞d
B ．a ＞c ＞d ＞b
C ．c ＞a ＞b ＞d
D ．b ＞d ＞c ＞a
8．据报道，最近摩托罗拉公司研发了一种由甲醇和氧气以及强碱做电解质溶液的新型手机电池，电量可达现在使用的镍氢电池或锂电池的十倍，可连续使用一个月才充一次电。

其电池反应为：2CH 3OH + 3O 2 + 4OH — 2CO 32— + 6H 2O ，则下列说法错误的是（ ）
A ．放电时CH 3OH 参与反应的电极为正极
B ．充电时电解质溶液的pH 逐渐增大
放电
充电
C ．放电时负极的电极反应为：CH 3OH －6e －＋8OH － ＝ CO 32— + 6H 2O
D ．充电时每生成1 mol CH 3OH 转移6 mol 电子
7．某可充电的锂离子电池以LiMn 2O 4为正极，嵌入锂的碳材料为负极，含Li +导电固体为电解质。

放电时的电池反应为：Li+LiMn 2O 4==Li 2Mn 2O 4。

下列说法正确的是 （ ）
A ．放电时，LiMn 2O 4发生还原反应
B ．放电时，正极反应为：Li ++LiMn 2O 4+e -==Li 2Mn 2O 4
C ．充电时，LiMn 2O 4发生氧化反应
D ．充电时，阳极反应为：Li ++e -==Li
9．镍镉（Ni —Cd ）可充电电池在现代生活中有广泛应用，它的充放电反应按下式进行：Cd(OH)2+2Ni(OH)2 Cd+2NiO(OH)+2H 2O 由此可知，该电池放电时的负极材料是（ ）
A ．Cd(OH)2
B ．Ni(OH)2
C ．Cd
D ．NiO(OH)
10．高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保
持稳定的放电电压。

高铁电池的总反应为：
下列叙述不正确．．．
的是（ ） A ．放电时每转移3 mol 电子，正极有1mol K 2FeO 4被氧化
B ．充电时阳极反应为：Fe(OH)3 —3e — + 5 OH — = FeO 2
4 + 4H 2O
C ．放电时负极反应为：Zn —2e — +2OH —= Zn(OH)2
D ．放电时正极附近溶液的碱性增强
11．已知反应AsO 43－+2I －+2H +
AsO 33－+I 2+H 2O 是可逆反应．设计如图装置，
进行下述操作：
（Ⅰ）向（B ）烧杯中逐滴加入浓盐酸，发现微安
培表指针偏转；
（Ⅱ）若改往（B ）烧杯中滴加40％NaOH 溶液，
发现微安培表指针向前述相反方向偏转．试回答：
（1）两次操作过程中指针为什么会发生偏转?
答： 。

充电
放电 放电
充电 3Zn + 2K 2FeO 4 + 8H 2O 3Zn(OH)2 + 2Fe(OH)3 + 4KOH
（2）两次操作过程中指针偏转方向为什么会相反?试用平衡移动原理解释此现象。

答：
（3）（Ⅰ）操作过程中C1棒上发生的反应为。

（4）（Ⅱ）操作过程中C2棒上发生的反应为。