高中化学 4.2化学电源 新人教版选修4
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1.如果你拥有一个笔记本电脑，你希望电脑中的电池 有哪些优点？ 提示：电容量大，工作寿命长，充电时间短，体积小， 质量轻，性价比高等。
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2.如果你是一个研制电池的工程师，在开发新产品时 将主要考虑哪些问题？ 提示：需要了解新产品的技术指标和生产成本是最基 本的要求。例如： ①电池功率的大小（涉及活性物质及相关电解质溶液 等填充物的选择）； ②电池的使用环境（涉及电池使用的安全性以及对电 池的外形、质量大小和外包装等方面的要求）；
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（4）熔融盐燃料电池： 该电池用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO 为阳极燃气，空气与CO2的混合气为阴极助燃气，制得 在650℃下工作的燃料电池。 提示：负极：2CO+2CO32-－4e- ==== 4CO2 正极：O2+2CO2+4e- ==== 2CO32总反应式为：2CO+O2 =点=燃==2CO2
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【自主解答】选D。本题考查了原电池的工作原理，包 括电子的流向、电极反应式的书写、离子移动方向及 电极产物“量”的计算。由电极反应式可知，氢气通 入的一极为负极，氧气通入的一极为正极，故a为负极、 b为正极，电子应该是通过外电路由a极流向b极，A错； B项，b极上的电极反应式为O2+4e-+4H+ ==== 2H2O，B 错 ；C项，没有注明此时是否处于标准状况下，故无 法计算气体的体积，C错。
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③电池的连续工作时间或使用寿命（涉及活性物质用 量、电池的记忆效应以及电池自身放电率的大小等因 素）； ④电池废弃后，其内容物可能对环境的影响等。
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【典例1】（2010·安徽高考）某固体酸燃料电池以 CsHSO4固体为电解质传递H+，其基本结构如图所示， 电池总反应可表示为：2H2+O2 ==== 2H2O，下列有关说 法正确的是
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知识点一：一次电池 1.下列说法中正确的是( ) A.镍氢电池、锂离子电池和碱性锌锰干电池都是二次 电池 B.燃料电池是一种高效但是会污染环境的新型电池 C.化学电池的反应基础是氧化还原反应 D.铅蓄电池放电的时候正极是Pb负极是PbO2
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【解析】选C。Ａ项中碱性锌锰干电池都是一次电池， Ａ项错误；燃料电池是一种高效不会污染环境的新型 电池，Ｂ项错误；铅蓄电池放电的时候正极是PbO2， 负极是Pb,D项错误。
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【思路点拨】（1）书写电极反应式时应看清充放电的 方向，同时注意元素价态的变化。 （2）结合装置图，正确判断电极情况。 （3）熟练掌握铅蓄电池的工作原理。
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【自主解答】选C。选项A ：K闭合时Ⅱ中发生充电反应， d电极为阳极，发生氧化反应，其反应式为PbSO4 +2H2O-2e- ==== PbO2+4H++SO42-，所以A正确。选项B： 在上述总反应式中，得失电子总数为2e-，当电路中转移 0.2 mol电子时，可以计算出Ⅰ中消耗的硫酸的量为 0.2 mol，所以B项正确。选项C：K闭合时d是阳极，阴 离子向阳极移动，所以C项错误。选项D：K闭合一段时 间，也就是充电一段时间后Ⅱ可以作为原电池，由于c 表面生成Pb，放电时作电源的负极，d表面生成PbO2，作 电源的正极，所以D项正确。
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A．电子通过外电路从b极流向a极 B．b极上的电极反应式为：O2+2H2O+4e- ==== 4OHC．每转移0.1 mol电子，消耗1.12 L的H2 D．H+由a极通过固体酸电解质传递到b极 【思路点拨】（1）在外电路中电子由负极流向正极， 在内电路中阳离子由负极移向正极； （2）分析气体体积时应注意标准状况。
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【典例2】（2010·福建高考）铅蓄电池的工作原理为：
Fra Baidu bibliotek
Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)
放电 充电
2PbSO4(s)＋
2H2O(l)，阅读图，下列判断不正确的是
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A.K 闭合时，d电极反应式：PbSO4+2H2O-2e- ==== PbO2+4H++SO42B.当电路中转移0.2 mol电子时，I中消耗的H2SO4 为 0.2 mol C.K闭合时，Ⅱ中SO42-向c电极迁移 D.K闭合一段时间后，II可单独作为原电池，d电极为 正极
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D．外电路中每通过0.2 mol电子，锌的质量理论上减 少6.5 g 【解析】选C 。该电池的电解液为KOH溶液，结合总反 应式可写出负极反应式：Zn(s)+2OH-(aq)-2e- ==== Zn(OH)2(s)，用总反应式减去负极反应式，可得到正 极反应式：2MnO2(s)+H2O(l)+2e- ==== Mn2O3(s)+ 2OH-(aq)。Zn为负极，失去电子，电子由负极通过外 电路流向正极。1 mol Zn失去2 mol电子，外电路中每 通过0.2 mol电子，有0.1 mol Zn溶解，Zn的质量理论 上减少6.5 g。
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请根据原电池原理，探讨以下几种电池的电极反应式 及电池的总反应式。 （1）铝-空气-海水电池 提示：负极：Al－3e- ==== Al3+； 正极：2H2O＋O2＋4e- ==== 4OH电池总反应式为：4Al＋3O2+6H2O ==== 4Al（OH）3
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（2）甲烷燃料电池（KOH溶液） 提示：负极：CH4+10OH－－8e－ ==== CO32－+7H2O； 正极：2O2+4H2O+8e－ ==== 8OH－ 总反应方程式为：CH4+2O2+2OH- ==== CO32-+3H2O
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（3）CH3OH燃料电池（KOH溶液） 提示：负极：2CH3OH+16OH－－12e－====2CO32-+12H2O； 正极：3O2+6H2O+12e－ ==== 12OH－ 总反应方程式为：2CH3OH+3O2+4OH- ==== 2CO32-+6H2O
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2.碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得
液，电池总反应式为： Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l) ==== Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s) 下列说法错误的是（ ） A．电池工作时，锌失去电子 B．电池正极的电极反应式为：2MnO2(s)+H2O(l)+2e=== Mn2O3(s)+2OH-(aq) C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极
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1.如果你拥有一个笔记本电脑，你希望电脑中的电池 有哪些优点？ 提示：电容量大，工作寿命长，充电时间短，体积小， 质量轻，性价比高等。
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2.如果你是一个研制电池的工程师，在开发新产品时 将主要考虑哪些问题？ 提示：需要了解新产品的技术指标和生产成本是最基 本的要求。例如： ①电池功率的大小（涉及活性物质及相关电解质溶液 等填充物的选择）； ②电池的使用环境（涉及电池使用的安全性以及对电 池的外形、质量大小和外包装等方面的要求）；
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（4）熔融盐燃料电池： 该电池用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO 为阳极燃气，空气与CO2的混合气为阴极助燃气，制得 在650℃下工作的燃料电池。 提示：负极：2CO+2CO32-－4e- ==== 4CO2 正极：O2+2CO2+4e- ==== 2CO32总反应式为：2CO+O2 =点=燃==2CO2
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【自主解答】选D。本题考查了原电池的工作原理，包 括电子的流向、电极反应式的书写、离子移动方向及 电极产物“量”的计算。由电极反应式可知，氢气通 入的一极为负极，氧气通入的一极为正极，故a为负极、 b为正极，电子应该是通过外电路由a极流向b极，A错； B项，b极上的电极反应式为O2+4e-+4H+ ==== 2H2O，B 错 ；C项，没有注明此时是否处于标准状况下，故无 法计算气体的体积，C错。
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③电池的连续工作时间或使用寿命（涉及活性物质用 量、电池的记忆效应以及电池自身放电率的大小等因 素）； ④电池废弃后，其内容物可能对环境的影响等。
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【典例1】（2010·安徽高考）某固体酸燃料电池以 CsHSO4固体为电解质传递H+，其基本结构如图所示， 电池总反应可表示为：2H2+O2 ==== 2H2O，下列有关说 法正确的是
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知识点一：一次电池 1.下列说法中正确的是( ) A.镍氢电池、锂离子电池和碱性锌锰干电池都是二次 电池 B.燃料电池是一种高效但是会污染环境的新型电池 C.化学电池的反应基础是氧化还原反应 D.铅蓄电池放电的时候正极是Pb负极是PbO2
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【解析】选C。Ａ项中碱性锌锰干电池都是一次电池， Ａ项错误；燃料电池是一种高效不会污染环境的新型 电池，Ｂ项错误；铅蓄电池放电的时候正极是PbO2， 负极是Pb,D项错误。
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【思路点拨】（1）书写电极反应式时应看清充放电的 方向，同时注意元素价态的变化。 （2）结合装置图，正确判断电极情况。 （3）熟练掌握铅蓄电池的工作原理。
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【自主解答】选C。选项A ：K闭合时Ⅱ中发生充电反应， d电极为阳极，发生氧化反应，其反应式为PbSO4 +2H2O-2e- ==== PbO2+4H++SO42-，所以A正确。选项B： 在上述总反应式中，得失电子总数为2e-，当电路中转移 0.2 mol电子时，可以计算出Ⅰ中消耗的硫酸的量为 0.2 mol，所以B项正确。选项C：K闭合时d是阳极，阴 离子向阳极移动，所以C项错误。选项D：K闭合一段时 间，也就是充电一段时间后Ⅱ可以作为原电池，由于c 表面生成Pb，放电时作电源的负极，d表面生成PbO2，作 电源的正极，所以D项正确。
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A．电子通过外电路从b极流向a极 B．b极上的电极反应式为：O2+2H2O+4e- ==== 4OHC．每转移0.1 mol电子，消耗1.12 L的H2 D．H+由a极通过固体酸电解质传递到b极 【思路点拨】（1）在外电路中电子由负极流向正极， 在内电路中阳离子由负极移向正极； （2）分析气体体积时应注意标准状况。
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【典例2】（2010·福建高考）铅蓄电池的工作原理为：
Fra Baidu bibliotek
Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)
放电 充电
2PbSO4(s)＋
2H2O(l)，阅读图，下列判断不正确的是
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A.K 闭合时，d电极反应式：PbSO4+2H2O-2e- ==== PbO2+4H++SO42B.当电路中转移0.2 mol电子时，I中消耗的H2SO4 为 0.2 mol C.K闭合时，Ⅱ中SO42-向c电极迁移 D.K闭合一段时间后，II可单独作为原电池，d电极为 正极
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D．外电路中每通过0.2 mol电子，锌的质量理论上减 少6.5 g 【解析】选C 。该电池的电解液为KOH溶液，结合总反 应式可写出负极反应式：Zn(s)+2OH-(aq)-2e- ==== Zn(OH)2(s)，用总反应式减去负极反应式，可得到正 极反应式：2MnO2(s)+H2O(l)+2e- ==== Mn2O3(s)+ 2OH-(aq)。Zn为负极，失去电子，电子由负极通过外 电路流向正极。1 mol Zn失去2 mol电子，外电路中每 通过0.2 mol电子，有0.1 mol Zn溶解，Zn的质量理论 上减少6.5 g。
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请根据原电池原理，探讨以下几种电池的电极反应式 及电池的总反应式。 （1）铝-空气-海水电池 提示：负极：Al－3e- ==== Al3+； 正极：2H2O＋O2＋4e- ==== 4OH电池总反应式为：4Al＋3O2+6H2O ==== 4Al（OH）3
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（2）甲烷燃料电池（KOH溶液） 提示：负极：CH4+10OH－－8e－ ==== CO32－+7H2O； 正极：2O2+4H2O+8e－ ==== 8OH－ 总反应方程式为：CH4+2O2+2OH- ==== CO32-+3H2O
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（3）CH3OH燃料电池（KOH溶液） 提示：负极：2CH3OH+16OH－－12e－====2CO32-+12H2O； 正极：3O2+6H2O+12e－ ==== 12OH－ 总反应方程式为：2CH3OH+3O2+4OH- ==== 2CO32-+6H2O
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2.碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得
液，电池总反应式为： Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l) ==== Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s) 下列说法错误的是（ ） A．电池工作时，锌失去电子 B．电池正极的电极反应式为：2MnO2(s)+H2O(l)+2e=== Mn2O3(s)+2OH-(aq) C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极