4.2原电池5+2

甲醇燃料 电池
KOH
氢燃料电 池
KOH
特别提示 书写电极反应式要遵循的三原则 ①原电池两电极上分别发生氧化反应和还原反应，因此电极反应 式的书写要遵循三个守恒：质量守恒、电子守恒及电荷守恒。 ②弱电解质、气体和难溶物均写成化学式，其余的用离子符号表 示。 ③正极反应产物、负极反应产物根据题意或化学方程式确定，也 要注意电解质溶液的成分对电极产物的影响。
氢氧燃料电池工作Biblioteka 理(2)氢氧燃料电池的反应原理 电解质 电极 发生反应 电极反应 总反应 溶液 名称 － ＋ 负极 氧化反应 H2－2e ===2H 稀硫酸 1 ＋ － 1 正极 还原反应 O2＋2H ＋2e ===H2O 2 H2＋ O2 2 － － NaOH 负极 氧化反应 H2－2e ＋2OH ===2H2O ===H2O 1 溶液 正极 还原反应 O2＋2e－＋H2O===2OH－ 2
氢氧燃料电池 酸性电解质： 负极： 2H2-4e-==4H+ 正极： O2+4H++4e-==2H2O 总反应：2H2+O2==2H2O 碱性电解质: 负极: 2H2-4e-+4OH-==4H2O 正极: O2+2H2O+4e-==4OH总反应: 2H2+O2==2H2O
3．飞船上使用的氢氧燃料电池的两个电极均由多孔活性炭制成。 通入的气体由空隙中逸出，并在电极表面放电，总反应式为： 2H2＋ O2===2H2O。 H2 ，电 (1)以 KOH 溶液为电解质溶液构成燃料电池，则负极通入___ － － O2 2H2＋4OH －4e ===4H2O ， 极反应式为______________________ 正极通入__________________ ， － － O2＋2H2O＋4e 电极反应式为____________ 。 ===4OH (2)若把 KOH 溶液改为稀 H2SO4 作电解质溶液，则电极反应为： － ＋ ＋ － 2H2－4e ===4H O2＋4H ＋4e ===2H2O 负极：______________________ ，正极：______________________ 。 (1)和(2)的电解质溶液不同，反应进行后，其溶液的 pH 有何变化？ (1)中 pH 变小，(2)。 中 pH 变大 ________________ (3)若把 H2 改为 CH4，KOH 作电解质，则电极反应为：负极： － － 2－ CH ＋ 10OH － 8e ===CO O __________________________________ 4 3 ＋7H2， － － 2O ＋ 4H O ＋ 8e ===8OH 正极： ________________ 。 2 2
一般对于氧化还原反应离子方程式而言，反应 物中无论加H+还是OH-，产物都生成H2O ，若反 应物有H2O ，则产物中产生H+和OH-。 “氢离子氢氧根离子与水不离不弃”
化学电源电极反应式的书写方法
首先要找到或者写出总反应方程式（氧化还原反应方程式燃料电池就是 燃烧反应方程式），然后通过化合价变化快速找出还原剂和氧化剂。 第一步：写出正负极电极反应式模板
特别提示 ①电化学上常把发生氧化反应的电极叫做阳极，发生还原反应的 电极叫做阴极。 ②铅蓄电池充电时，铅板 (铅蓄电池负极 )与直流电源负极相连， 二氧化铅板 (铅蓄电池正极 )与直流电源正极相连，在电解过程中，上 述电极反应都逆向进行，其充电示意图如图所示。
4．氢氧燃料电池 (1)氢氧燃料电池的构造 如下图所示，以 H2 为燃料，O2 为氧化剂，铂作电极，使用酸性 或碱性电解质，在负极室通入 H2，在正极室通入 O2，即组成氢氧燃料 电池。
－ －
小结：
1、一次电池
化 学 2、二次电池 电 ——铅蓄电池 源
3、燃料电池
——锌锰干电池
掌握每一类典型 电池的正负极、 电极反应；了解 每一类电池的优 缺点；对其它电 池有初步的认识
——氢氧燃料电池
秘诀：就是利用反应前后电荷守恒来确定所缺项是H+还是OH-，
秘诀
这样就可以很快的解决问题了。
(3)氢氧燃料电池的特点 ①在工作时不断从外界输入氧化剂和还原剂，同时将电极反应产 物不断排出电池，使电池连续不断地提供电能； ②能量转化率很高，可持续使用； ③产物不污染环境。
(4)常见燃料电池的比较
名称 甲烷燃料 电池 电解质 KOH 电极反应(正极通 O2) 总反应 － 正极：2O2＋4H2O＋8e － ===8OH CH4＋2O2＋ － 负极：CH4＋10OH －8e 2KOH===K2CO3＋3H2O － － ===CO2 3 ＋7H2O 正极：3O2＋6H2O＋12e － － ===12OH 2CH3OH＋3O2＋ － 负极：2CH3OH＋16OH 4KOH===2K2CO3＋ － 6H2O －12e－===2CO2 3 ＋ 12H2O 正极：O2＋2H2O＋4e－ ===4OH－ 2H2＋O2===2H2O － － 负极：2H2＋4OH ＋4e ===4H2O
负极：还原剂 - ne-=氧化产物 正极：氧化剂 + ne-=还原产物
第二步：分别对负极和正极进行电荷守恒分析，并根据电解质所 在的环境（酸性或碱性环境）补上所缺的H+ 或OH-的个数。
第三步：两极相加验总式
熟能生巧：
银锌原电池
电解液：KOH
总反应：Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag 负极：Zn +2OH－-2e- =Zn(OH)2 正极：Ag2O + H2O+ 2e- =2Ag+2OH－
2、化学电池与其他能源相比较有哪些优点？
3、判断电池的优劣标准是什么？
4、目前化学电池只要分为哪几类？主要产品有哪些？各自有何特点？
5、电池的生产和使用对环境有什么影响？
6、化学电池电极反应式的书写基本方法是什么？
3.新课堂.互动探究
一、化学电池的分类 普通锌锰干电池
一次电池 碱性锌锰电池 锌银纽扣电池 铅蓄电池
化学电池 二次电池 银锌蓄电池
锂离子电池 燃料电池 氢氧燃料电池
2．碱性锌锰电池简介 (1)构造 碱性锌锰电池构造的概况如图
(2)工作原理(化学反应) － － 负极：Zn＋2OH －2e ===Zn(OH)2 － － 正极：2MnO2＋2H2O＋2e ===2MnOOH ＋ 2OH 氢氧化氧锰
第二节化学电源
2 新知识· 预习探索 目标定位 1．了解化学电源的种类及其工作原理，知道化学电源在生产、生 活和国防中的实际应用。 2．认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要作用。 3．掌握一次电池、二次电池、燃料电池的反应原理，会书写电极 反应式。
1、你知道哪些电池？其中哪些属于化学电池？它们应用在哪些方面？
3．铅蓄电池
(1)构造 铅蓄电池由两组栅状板交替排列而成，正极板上覆盖有 PbO2，负 极板上覆盖有 Pb，电解质溶液是 H2SO4 溶液，如右图所示。
(2)铅蓄电池放电和充电时的反应原理。 ①放电电极的反应 － － 负极：Pb(s)＋SO2 (aq) － 2e ===PbSO4(s)(氧化反应) 4 ＋ － － 正极： PbO2(s)＋4H (aq)＋SO2 (aq) ＋ 2e ===PbSO4(s)＋2H2O(l)(还 4 原反应) ②充电电极反应 － － 阴极：PbSO4(s)＋2e ===Pb(s)＋SO2 4 (aq)(还原反应) － ＋ － 阳极： PbSO4(s)＋2H2O(l)－2e ===PbO2(s)＋4H (aq)＋SO2 4 (aq)(氧 化反应) ③充电、放电总反应 Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq) 2PbSO4(s)＋2H2O(l)
若水所在的一边通过电荷守恒计算电荷代数和差值为正值（例
如差值为+4即另一边缺正电荷），则另一边就缺4H+，。
若水所在的一边通过电荷守恒计算电荷代数和差值为负值（例 如差值为-4即另一边缺负电荷），则另一边就缺4OH-。最后 利用氢原子守恒来确定水的化学计量数。
5．燃料电池的基本组成为电极、电解质溶液、燃料和氧化剂。 此种电池的能量转化率超过 80%，产物污染小。下列有关燃料 电池的说法错误的是(
C
)
A．燃料电池的负极反应物是氢气、甲烷、乙醇等物质 B． 氢氧燃料电池常用于航天飞行器， 原因之一是该电池的产物 为水，经过处理之后可供宇航员使用 C ．乙醇燃料电池的电解质常用 KOH ，该电池的负极反应为 C2H5OH－12e－＋12OH－===2CO2↑＋9H2O D．碱性甲烷燃料电池的正极反应为 O2＋2H2O＋4e ===4OH