化学电源

危害人类健康，因此要对废旧电池分类回收，集中处理。
3.铅蓄电池电路中转移2 mol电子时，要消耗 1 mol 硫酸。 (× ) 分析:铅蓄电池的负极和正极均要消耗硫酸，故当电路中转移 2 mol电子时，要消耗 2 mol 硫酸。 4.氢氧燃料电池中负极氢气失去电子，正极氧气得到电子。 (√ ) 分析:氢氧燃料电池中负极氢气失去电子发生氧化反应，正极
二、化学电源电极反应式的书写 1.根据装置书写电极反应式 (1)确定原电池的正负极及放电的物质。 首先根据题目给定的图示装置特点，结合原电池正负极的判断 方法，确定原电池的正负极及放电的物质。
(2)书写电极反应式。 ①负极反应： 规律：活泼金属或H2(或其他还原剂)失去电子生成金属阳离子 或H+(或其他氧化产物)。 特例：若电解质溶液中的阴离子与生成的金属阳离子或H+能反 应，则该阴离子应写入电极反应式，如铅蓄电池的负极反应是 Pb＋SO42－－2e－====PbSO4。
氧气得到电子发生还原反应。
5.可充电电池中，放电时负极和充电时阴极都发生氧化反应。 ×) ( 分析:可充电电池中，放电时负极发生氧化反应，但充电时阴极 连接电源的负极，故阴极发生还原反应。
一、常见的燃料电池 1.氢氧燃料电池 (1)电池的构造。
(2)不同电解质时的电极反应。
2.甲烷燃料电池 用导线连接的两个铂电极插入电解质溶液中，然后向两极分别 通入CH4和O2，该电池的反应式： (1)KOH溶液。 负极：CH4＋10OH－－8e－====CO32－＋7H2O 正极：2O2＋4H2O＋8e－====8OH－ 总反应式：CH4+2O2+2OH-====CO32-+3H2O
(2)特点(将不同的化学电池与其特点连线)。
2.化学电池的优点
(1)能量转换效率较高，供能稳定可靠。
(2)可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的电池及电池组。 (3)使用方便，易于维护，可在各种环境下工作。 3.判断电池优劣的主要标准 电能 的多少。 (1)比能量：单位质量或单位体积所能输出_____ 功率 的大小。 (2)比功率：单位质量或单位体积所能输出_____ 可储存时间 的长短。 (3)电池的___________
②正极反应： 规律：阳离子得电子生成单质或氧气得电子。 特例：若是氧气得电子，要考虑电解质溶液的情况。 中性或碱性：O2＋2H2O＋4e－====4OH－ 酸性：O2＋4H＋＋4e－====2H2O。
(3)写出电池总反应方程式。 结合电子守恒将正负极电极反应式相加即得到电池总反应方程
式。
2.给出电池总反应式，写电极反应式 (1)一般书写步骤为：
(2)充电时——电解池。 PbSO4(s)+2e-====Pb(s)+SO42-(aq) 还原 反应) 阴极：______________________________(_____ 阳极：PbSO4(s)+2H2O(l)-2e-====PbO2(s)+4H+(aq)+SO42- (aq) 氧化 反应) (_____
正极是氧气得电子，电极材料是惰性电极，电极本身不参与放 电。 (2)书写燃料电池电极反应时要特别注意电解质溶液的酸碱性对 正负极得失电子的物质的后续反应，若能反应，则应写出总的
反应式。
【典例1】(2012·四川高考)一种基于酸性燃料电池原理设计的 酒精检测仪，负极上的反应：CH3CH2OH-4e-+H2O====CH3COOH+4H+。 下列有关说法正确的是( ) A.检测时，电解质溶液中的H+向负极移动 B.若有0.4 mol电子转移，则在标准状况下消耗4.48 L氧气 C.电池反应的化学方程式为：CH3CH2OH+O2====CH3COOH+H2O D.正极上发生的反应为：O2+4e-+2H2O====4OH-
(2)H2SO4溶液。 负极：CH4＋2H2O－8e－====CO2＋8H+ 正极：2O2＋8H＋＋8e－====4H2O 总反应式：CH4+2O2====CO2+2H2O
【拓展延伸】其他常见的燃料电池 (1)丁烷燃料电池。 一个电极通入空气，一个电极通入氧气，用掺杂了 Y2O3(三氧化 二钇)的ZrO2(二氧化锆)晶体作电解质，晶体高温时能传导O2-。 负极：2C4H10-52e-+26O2-====8CO2+10H2O 正极：13O2+52e-====26O2总反应式：2C4H10+13O2====8CO2+10H2O
2PbSO4(s)+2H2O(l)====Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq) 。 总反应：____________________________________________
3.铅蓄电池的优缺点 (1)优点：可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格 低廉，在生产生活中应用广泛。 (2)缺点：比能量低、笨重，废弃的电池污染环境。
①列物质，标得失。②选离子，配电荷。③配个数，巧用水。
④两式加，验总式。 (2)如以2H2＋O2====2H2O为例，当电解质溶液为KOH溶液时的电
极反应式的书写步骤：
①负极反应式的书写： 根据总反应方程式列出总式两边化合价升高的有关物质为H2， 转移电子为4e-：2H2－4e-====4H+。
②根据电解质溶液的酸碱性，用H＋或OH－或其他离子配平，使 两边电荷总数相等即得2H2＋4OH－－4e－====4H2O。
③利用H2O使两边的元素守恒，即得：2H2－4e－＋4OH－====4H2O。
同理，正极反应式的书写如下： O2＋4e－====2O2－， O2＋2H2O＋4e－====4OH－。 注意：在碱性溶液中提供H＋使O2－变为OH－的是水，要写成化学 式的形式。 将正、负极反应式相加，若得到总反应式，说明写法正确。
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、
Baidu Nhomakorabea
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。
一、化学电池的分类及其优劣 (1)化学电池是如何分类的？
(2)化学电源的优点有哪些？
1.化学电池的分类及特点 (1)分类。 锌锰电池 、锌银电池、锂电池 一次电池：如_________ 化学电池 铅蓄电池 二次电池：如_________ 氢氧燃料电池 燃料电池：如_____________
(2)乙醇燃料电池。 用导线连接的两个铂电极插入电解质溶液，分别向两极通入乙 醇和氧气。
①KOH作电解质
负极：C2H5OH+16OH--12e-====2CO32-+11H2O 正极：3O2+12e-+6H2O====12OH总反应式：C2H5OH+3O2+4OH-====2CO32-+5H2O ②酸作电解质 负极:C2H5OH+3H2O-12e-====2CO2+12H+ 正极:3O2+12H++12e-====6H2O 总反应式：C2H5OH+3O2====2CO2+3H2O
(2)特点。 碱性锌锰电池比普通锌锰电池性能好，它的比能量和可储存时 间均有提高，适用于大电流和连续放电。
2.锌银电池 (1)基本构造及工作原理。 Zn-2e-+2OH-====Zn(OH)2
Ag2O
(2)特点。 比能量大，电压稳定，储存时间长，适宜小电流连续放电。
3.锂电池 (1)基本构造。 锂 ，正极：MnO2、CuO、FeS2等，电解质：非水溶剂。 负极：___ (2)特点。 比能量高、电压高、工作温度宽，储存时间长。
(3)用电解质溶液中的离子平衡电荷，配平电极反应式。
1.下列有关锌锰干电池的说法中正确的是(
)
A.锌外壳是负极，石墨碳棒是正极材料
B.在外电路中电子从碳棒流向锌外壳 C.电流从锌流到碳棒上
二、一次电池 (1)碱性锌锰电池的电极反应式如何写？ (2)银锌电池、锂电池各有什么特点？
1.碱性锌锰电池 (1)基本构造及工作原理。
Zn+2OH--2e-====Zn(OH)2
元贝驾考 http://www.ybjx.net 元贝驾考2016科目一 科 目四 驾考宝典网 http://www.jkbdw.net/ 驾考宝典2016科目一 科目四
【典例2】铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为： Fe+Ni2O3+3H2O====Fe(OH)2+2Ni(OH)2 下列有关该电池的说法不正确的是( ) A.电池的电解液为碱性溶液，正极为Ni2O3，负极为Fe B.电池放电时，负极反应为Fe+2OH--2e-====Fe(OH)2 C.电池充电过程中，阴极附近溶液的pH降低 D.电池充电时，阳极反应为2Ni(OH)2+2OH--2e-====Ni2O3+3H2O
【思路点拨】解答本题时应注意以下三点： (1)电池放电时为原电池，充电时为电解池； (2)放电时的负极反应与充电时的阴极反应相反； (3)放电时的正极反应与充电时的阳极反应相反。
【解析】选C。
【方法技巧】三步法书写复杂反应的负极反应式 (1)写出可燃物及燃烧产物； (2)标出中心元素的化合价，分析电子转移的数目；
进行反应，生成物不断地被排除。
2.燃料电池的优点
(1)能量转换率高,燃料电池的能量转换率超过80%，普通燃烧过 程能量转换率仅30%多。 (2)污染小。
1.(2012·江苏高考)Zn具有还原性和导电性，可作锌锰干电池 的负极材料。(√ ) 分析:锌锰干电池中，锌为负极，失去电子，表现还原性，同时 锌有导电性。 2.废旧电池中含汞、镉、铅、镍等重金属，随意丢弃会污染环 境，应对废旧电池分类回收，集中处理。(√ ) 分析:随意丢弃废旧电池会污染水体和土壤，并通过食物链最终
四、燃料电池 燃料电池的工作原理是怎样的？燃料电池有何优点？ 1.燃料电池的工作原理 燃料 如氢气、烃、肼、甲醇、氨、煤气等液体或 (1)连续地将_____( 氧化剂 的化学能直接转换成电能。 气体)和_______ 不参与 氧化还原反应。 (2)电极材料本身_______ (3)工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给，在电极上不断地
3.可充电电池电极反应式的书写
【特别提醒】根据给出的两个电极反应式，写总反应方程式时， 首先要使两个电极反应式的得失电子相等后再将两式相加，消 去反应物和生成物中相同的物质即可。注意：若反应式同侧出 现不能共存的离子，如H＋和OH－、Pb2＋和SO42－，要写成反应后 的物质如H2O和PbSO4。
【思路点拨】解答该题要注意以下三点：
(1)燃料电池中可燃性物质在负极失电子发生氧化反应； (2)燃料电池的正极是氧气得电子发生还原反应； (3)酸性条件下H+参与反应。 【解析】选C。正极反应为：O2+4H++4e-====2H2O,负极反应生成 氢离子，正极上消耗氢离子，因此氢离子应该向正极移动；由正 极反应式中的比例关系可知，每转移0.4 mol电子，反应掉氧气 0.1 mol即2.24 L;将电池的正负极反应方程式相加即可得 C项。
Pb(s)+SO42-(aq)-2e-====PbSO4(s) 氧化 反应) 负极：______________________________(_____
正极：PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq)+2e-====PbSO4(s)+2H2O(l)
还原 反应) (_____ 总反应：PbO2(s)+Pb(s)+2H2SO4(aq)====2PbSO4(s)+2H2O(l)
三、二次电池
铅蓄电池放电和充电时的反应原理分别是怎样的？ 有何优缺点？
1.铅蓄电池的构造
H2SO4(aq)
PbO2 Pb
2.铅蓄电池的工作原理
放电和充电是不同条件下的正、逆反应过程
Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)
放电 _____
充电 _____
2PbSO4(s)+2H2O(l)
(1)放电时——原电池。
(3)熔融盐燃料电池。 一极通入CO，一极通入空气和CO2混合气体，以Li2CO3和Na2CO3 的熔融盐作电解质。 负 极:2CO+2CO32--4e-====4CO2 正 极：O2+2CO2+4e-====2CO32总反应式:2CO+O2====2CO2
【特别提醒】(1)通常燃料电池的负极是可燃性物质失去电子，