高中化学选修四第四章化学电源知识点

第二节化学电源

一、电池分类及工作原理

1、化学电池定义：是指能将化学能转变为电能的装置。

2、电池的分类：化学电池、太阳能电池、原子能电池。

3、化学电池的分类：一次电池、二次电池、燃料电池。

4、一次电池：

常见一次电池：碱性锌锰电池、锌银电池、锂电池等.

5、二次电池：放电后可以再充电使活性物质再获得再生，可以多次重复使用，

又叫充电电池或蓄电池。

电极反应：铅蓄电池

放电：负极（铅）： Pb＋SO42- ＝PbSO4↓

正极（氧化铅）：PbO2＋4H+＋2e-＝PbSO4↓＋2H2O

充电：阴极：PbSO4＋2H2O－2e-＝PbO2＋4H+

阳极：PbSO4＋2e-＝Pb＋

放电

两式可以写成一个可逆反应： PbO2＋Pb＋↓＋2H2O 6、燃料电池：是使燃料与氧化剂反应直接产生电流的一种原电池。

电极反应：一般燃料电池发生的电化学反应的最终产物与燃烧产物相同，可

根据燃烧反应写出总的电池反应，但不注明反应的条件。，负极发生氧化反

应，正极发生还原反应，不过要注意一般电解质溶液要参与电极反应。以氢

氧燃料电池为例，铂为正、负极，介质分为酸性、碱性和中性。

当电解质溶液呈酸性时：

负极：2H2－4e- =4H+ 正极：O2＋4 e- +4H+ =2H2O

当电解质溶液呈碱性时：

负极：2H2＋4OH-－4e-＝4H2O 正极：O2＋2H2O＋4 e-＝4OH-

另一种燃料电池是用金属铂片插入KOH溶液作电极，又在两极上分别通甲烷燃料和氧气氧化剂。电极反应式为：

负极：CH4＋10OH-－8e-＝＋7H2O；

正极：4H2O＋2º2＋8e-＝8OH-。

电池总反应式为：CH4＋2O2＋2KOH＝K2CO3＋3H2O

【习题一】

（2016•宜春校级一模）如图是日常生活中电动自行车的主要部件铅蓄电池结构示意图．有关说法不正确的是（ ）

A ．铅蓄电池属于二次电池

B ．实际使用过程中可以无限次充放电

C ．使用过程中负极发生氧化反应

D ．铅蓄电池体积大有污染还不是最理想的电池

【考点】常见化学电源的种类及其工作原理．

【分析】A ．铅蓄电池可以反复充电、放电；

B ．理论上可以无限次充放电；

C ．负极失电子发生氧化反应；

D ．铅离子于重金属离子会污染环境．

【解答】解：A ．铅蓄电池可以反复充电、放电，属于二次电池，故A 正确；

B ．铅蓄电池理论上可以无限次充放电，但是实际上是有使用寿命的，故B 错误；

C ．铅蓄电池中负极上金属铅失电子发生氧化反应生成硫酸铅，故C 正确；

D ．铅离子属于重金属离子会污染环境，而且铅蓄电池体积大，所以铅蓄电池不是最理想的电池，故D 正确。

故选：B 。

【习题二】

（2017•毕节市模拟）镍一镉电池是一种可充电的“干电池”，使用寿命长达10-15年．镍一镉电池的总反应为：

（OH ）+2HO 2Ni （OH ）2+Cd

（OH ）2．下列说法不正确的是（ ）

A ．该充电电池的阳极为Ni （OH ）2

B ．放电时，负极发生了氧化反应，反应为Cd+2OH--2e-═Cd （OH ）2

放电

C ．充电时，阳极反应为Ni （OH ）2（s ）+OH-（aq ）═NiOOH （s ）+H2O （I ）+e-

D ．电池工作时，负极区pH 增大，正极区pH 减小

【考点】常见化学电源的种类及其工作原理．

【专】电化学专题． 【分析】镍镉电池放电时的总反应为Cd+2NiO （OH ）+2H2O 2Ni （OH ）

2+d （OH ）2，放电时Cd 失电子，作负极，反应式为：Cd+2OH--2e-═Cd （OH ）2，NiO （OH ）得电子作正极，反应式为：NiOOH （s ）+H2O+e-=Ni （OH ）2（s ）+OH-，充电时阴阳极反应与负极、正极反应刚好相反，据此分析解答．

【解答】解：A 镍镉电池放电时的总反为Cd+2NiO （OH ）+2H2O 2Ni （OH ）2+Cd （OH ）2，所以该充电Ni （OH ）2失电子为电池的阳极，故A 正确；

B ．放电时，负极上Cd 失电子发生了氧化反应，反应为Cd+2OH--2e-═Cd （OH ）2，故B 正确；

C ．放电时正极反应为：NiOOH （s ）+H2O+e-=Ni （OH ）2（s ）+OH-，充电时阳极反应与正极反应相反，所以极反应为Ni （OH ）2（s ）+OH-（aq ）═NiOOH （s ）+H2O （I ）+e-，故C 正确；

D ．放电时Cd 失电子，作负极，反应式为：Cd+2OH--2e-═Cd （OH ）2，NiO （OH ）得电子作正极，反应式为：NiOOH （s ）+H2O+e-=Ni （OH ）2（s ）+OH-，所以负极区pH 减小，正极区pH 增大，故D 错误。

故选：D 。

【习题三】

（2017春•眉山期末）铅蓄电池是最常见的二次电池，电池总反应式为：Pb+PbO2+4H++2SO 2PbSO4+2H2O ，下列说法错误的是（ ）

A ．充电时，阴极反应式为：SO42-+4H++PbO2+2e-═PbSO4+2H2O

B ．充电时，两个电极的质量均减轻

C ．电池放电时，电解质溶液的pH 增大

D ．电池放电时，负极可能会发生副反应：Pb+H2SO4═PbSO4+H2↑

【考点】常见化学电源的种类及其工作原理．

【专题】电化学专题．

放电

充电 放电

放电