金军成功化学选修四同步学案：第二节-化学电源-Word版

金军成功化学选修四同步学案：版-Word化学电源-第二节．化学电源第二节【今日目标】了解几种常见化学电源，一次、二次、燃料电 1. 池的工作原理。

．正确书写有关电池的电极反应和电池反应。

2 【学习过程】一、化学电源 1.概念：是将化学能直接转化为电能的装置。

型类2．如普通锌锰电池——干电池①一次电池???如铅蓄电池②二次电池??如氢氧燃料电池③燃料电池【思考】①化学电源中正、负极是什么物质得、失电子？【提示】正极：阳离子得到电子生成单质或O2得电子。

负极：活泼金属或H失去电子。

2②氢氧燃料电池在酸性电解质和碱性电解质中的总反应实质相同吗？【提示】相同，都为2H＋O===2HO 222．根据装置书写电极反应式3．(1)先分析题目给定的图示装置，确定原电池正、负极上的反应物，并标出相同数目电子的得失。

(2)电极反应式的书写。

负极：活泼金属或H失去电子生成阳离子，若电2解质溶液中的阴离子与生成的阳离子不共存，则该阴离子应写入负极反应式。

如铅蓄电池，负极：2－－ ===PbSO 。

Pb ＋SO －2e 44得到电子。

O 正极：阳离子得到电子生成单质，或2 ，则：若反应物是O 2－===4OH4eO ＋2H 电解质是碱性或中性溶液：O ＋22－。

＋－电解质是酸性溶液：O ＋4H ＋4e===2HO 。

22(3)正、负电极反应式相加得到电池反应的总反应方程式。

4．给出总反应式，写电极反应式分析反应中的氧化反应或还原反应(即分析有关元素的化合价变化情况)→选择一个简单的变化情况去写电极反应式→另一极的电极反应直接写出或将各反应式看作数学中的代数式，用总反应式减去已写出的电极反应式，即得结果以2H ＋O===2HO 为例，当电解质溶液为KOH 溶液222时的电极反应式的书写步骤如下：(1)根据总反应方程式分析有关元素化合价的变化情况，确定2 mol H 电子，初步确4 mol 失掉2．－＋。

定负极反应式为2H －4e===4H 2＋反应(2)根据电解质溶液为碱性，与H 不能共存，－故负极反应写入负极反应式中，推出OH 生成水，－－ 。

－应式为2H ＋4OH4e===4HO 22减去负极反应式得O(3)用总反应式2H＋O===2H222－－ ===4OHO＋4e。

正极反应式：2HO ＋22 5．可充电电池电极反应式的书写在书写可充电电池电极反应式时，要明确电池和电极，放电为原电池，充电为电解池。

原电池的负极与电解池的阳极发生氧化反应，(1) 对应元素化合价升高。

原电池的正极与电解池的阴极发生还原反应，(2) 对应元素化合价降低。

【提示】书写电极反应式应注意电解质溶液的影响。

－＋ OH(1)中性溶液反应物中无H。

或－。

(2)酸性溶液反应物，生成物均无OH＋ (3)。

碱性溶液反应物，生成物中均无H2－ (4)水溶液不能出现O。

2H＋(1)例1、今有2HOO反应，构成燃料电池，KOH222则负极通的应是________，正极通的应是______，电极反应式分别为______________、______________。

(2)如把KOH改为稀HSO则电极反作电解质溶液，42．应式为__________________、_____________________。

(1)和(2)的电解液不同，反应进行后，其溶液的pH各有何变化？_______________________________。

(3)如把H改为甲烷、KOH作导电物质，则电极反2应式为：________________、__________________。

【解析】根据电池反应式可知H在反应中被氧2化，O被还原，因此H2应在负极上反应，O应在22正极上反应。

又因为是碱性溶液，此时应考虑不可能有H＋参加或生成，故负极反应为：2H＋4OH2－－－===4OH＋4e＋2H4eO===4HO，正极反应为：O－222－。

若将导电物质换成酸性溶液，此时应考虑不可－＋能有OH－参加或生成，故负极：2H－4e===4H，2＋－===2HO4eO 正极：＋4H。

由于前者在碱性条＋22件下反应KOH量不变，但工作时HO增多故溶液变2稀碱性变小，pH将变小。

而后者为酸溶液，HSO42量不变，水增多，溶液酸性变小，故pH将变大。

如把H改为甲烷用KOH作导电物质，根据反应CH42＋2O===CO＋2HO，则负极为发生氧化反应的CH，4222正极为发生还原反应的O，由于有KOH存在，此2时不会有CO放出。

2－－4e－负极： (1)H【答案】 O2H4OH＋222．－－ ===4OH2HO ＋4e===4HO 正极：O＋222－＋＋－4e＋4e===4H 正极：O＋4H负极：(2)2H－22 O ===2H，(1)变小 (2)变大2－－正O －＋7H3(3)负极：CH＋10OH－8e===CO224－－ 8e===8OH 极：2O＋4HO＋22二、几种常见化学电池)碱性锌锰电池1.一次电池( KOH(1)构成：负极Zn，正极MnO，电解质。

2－－－2e===Zn(OH)(2)电极反应：负极：Zn＋2OH2－－＋2e＋===2MnOOH2OH＋正极：2MnO2HO22＋2MnO2HO===2MnOOH＋Zn(OH)总反应：Zn＋222)2．二次电池(蓄电池溶液HSOPb(1)构成：负极、正极PbO，电解质422(2)工作原理－－2s)===PbSOSO(aq)－2ePb(s)①放电：负极：＋＋(aq)SO＋：正极PbO(s)4H＋4(4－－2＋2e(aq)42O(l)===PbSO4(s)＋2H2(s)SOaq)===2PbSO＋＋总反应：Pb(s)PbOs)2H44(2(2O(l) ＋2H2②充电时铅蓄电池的充电反应是放电反应的逆过程。

－2－＋(s)PbSO2e===Pb(s)＋；(aq)SO阴极：44＋－4HPbSO阳极：2eO(l)2H＋(s)－===PbO(s)＋242－2 SO(aq)＋；(aq)4．总反应：2PbSO(s)＋2HO(l)===Pb(s)＋PbO(s)224＋2HSO(aq)。

42上述充放电反应可写成一个可逆反应方程式：放电2PbSO＋(s)2HSO(aq)(s)Pb(s)＋PbO＋4224充电 2HO(l)。

2 3．燃料电池 (1)工作原理如氢气、烃、肼、甲醇、氨、煤①连续地将燃料(和氧化剂的化学能直接转换成气等液体或气体) 电能。

②电极材料本身不发生氧化还原反应。

③工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给，在电极上不断地进行反应，生成物不断地被排除。

Pt (2)氢氧燃料电池：极材料酸性电解质＋－－电极反应：负极：2H4e===4H2－＋O ===2H＋O4H＋2e正极：22O===2H＋O2H总反应：222把氢氧燃料电池中的酸性介质换成碱性介质－－O－4e=== 4H＋电极反应：负极：2H4OH22－－ O2H ＋正极：O＋4e===4OH22O ===2H＋O2H总反应：222甲烷燃料电池。

(2．电解质：KOH－－ ===8OHO ＋8e通O)：2 O＋4H正极(222－－－2O＋10OH－8e7H=== CO负极(通CH)：CH2434O CO ＋3H总反应：CH＋2 O＋2KOH===K22432(3甲醇燃料电池。

KOH电解质：－－ 6HO＋12e===12OH＋正极：3 O22－2－－O 12e 负极：2CHOH＋16OH－===2 CO＋12H233O OH＋3 O＋4KOH===2K6HCO＋2CH总反应：23223肼燃料电池。

(3)KOH电解质：－－ ===4OH＋4e2H正极：O＋O22－－O N 负极：H＋4OH4e－4H===N↑＋2224O 总反应：NH＋O2H===N＋22242熔融盐燃料电池。

(4)熔融盐燃料电池具有较高的发电效率，因而受到的熔融盐混合物作电解CO和重视。

可用LiCONa3322的混合气为正极燃COCO为负极燃气，空气与质，2℃下工作的燃料电池。

有关的电气，制得在650池反应式为：－2－ ===2 CO＋＋正极：O2CO4e322－－22CO负极：＋===4CO－4e2 CO23＋2CO总反应：O===2CO22屋西是由美国固体氧化物燃料电池公司研制开发的。

它以固体氧化(Westinghouse)锆一氧化钇为电解质，这种固体电解质在高温下－2在其间通过。

该电池的工作原理(O)允许氧离子均不参与电极反应。

其中多孔电极a、b如图所示，)下列判断正确的是(放电的a极为电池的负极A．有O2 b极为电池的正极放电的B．有H2－===4OH4e极对应的电极反应式为O＋2HO＋C．a22－O2HD．该电池的总反应方程式为2H＋O高温2222－通过，说明为非水体固体介质允许 O【解析】极反应式不正确，这种表达是项中a系，因此C1＋极反应式应该是：水溶液中进行的反应，aO22－2－－＋，总反应方b2e===O，极反应：H===2H－2e2 2HOO＋程式是2H。

高温222D【答案】．例2、电池具有容量大、放电电流大的特点，故得到广泛应用。

锌锰碱性电池以KOH溶液为电解液，电池总反应式为Zn(s)＋2MnO(s)＋22HO(l)===Zn(OH)(s)＋2MnOOH(s) 22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：2MnOs)＋2HO(l)22(－－(aq)＋2OH＋2e===2MnOOH(s) C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极电子，锌的质量理论上．外电路中每通过2 molD6.5 g 减小根据题意，该电池的负极材料是锌。

【解析】电池工作时，锌本身失去电子而发生氧化反应，。

在该)失去的电子通过外电路移向另一极(正极：MnOOH电极上，MnO获得电子发生还原反应生成2－―→2MnOOH。

从元素守恒的角度来看，2MnO＋2e2＋，故正个氢。

在碱性溶液中不出现H右侧还多2－－。

反＋2OH＋＋极反应为2MnO2HO2e===2MnOOH22锌，质量电子，消耗掉应中，失去2 mol1 mol 为。

6.5 gC 【答案】【课堂练习及精析】) 1．下列有关电池的说法不正确的是 (．手机上用的锂离子电池属于二次电池A．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【解析】锂离子电池可以充电，再次使用，属于二次电池，A项正确；铜锌原电池中铜为正极，故电流从铜电极流向锌电极，而电子是由锌电极流向铜电极，B项错；电池的实质即是化学能转化＋2，故作失去电子生成Zn成电能，C项正确；Zn 项正确。

D为负极，B【答案】．茫茫黑夜中，航标灯为航海员指明了方向。

航2标灯的电源必须长效、稳定。

我国科技工作者研合金网为电极材料的海水电Pt-Fe制出以铝合金、)( 池。