高中化学专题1化学反应与能量变化第二单元化学能与电能的转化2化学电源学案苏教版选修4

化学电源

【考点精讲】

1.碱性锌锰干电池——一次电池

正极反应：2MnO2＋2H2O＋2e－＝2MnOOH＋2OH－；

负极反应：Zn＋2OH－－2e－＝Zn（OH）2；

总反应式：Zn＋2MnO2＋2H2O＝2MnOOH＋Zn（OH）2。

2.锌银电池——一次电池

负极反应：Zn＋2OH－－2e－＝Zn（OH）2；

正极反应：Ag2O＋H2O＋2e－＝2Ag＋2OH－；

总反应式：Zn＋Ag2O＋H2O＝Zn（OH）2＋2Ag。

3.二次电池（可充电电池）

铅蓄电池是最常见的二次电池，负极材料是Pb，正极材料是PbO2。

（1）放电时的反应

SO－2e－＝PbSO4；

①负极反应：Pb＋-2

4

SO＋2e－＝PbSO4＋2H2O；

②正极反应：PbO2＋4H＋＋-2

4

③总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4＝2PbSO4＋2H2O。

（2）充电时的反应

SO；

①阴极反应：PbSO4＋2e－＝Pb＋-2

4

SO；

②阳极反应：PbSO4＋2H2O－2e－＝PbO2＋4H＋＋-2

4

③总反应：2PbSO4＋2H2O＝Pb＋PbO2＋2H2SO4。

4.燃料电池

种类酸性碱性

负极反应式2H2－4e－＝4H＋2H2＋4OH－－4e－＝4H2O

正极反应式O2＋4e－＋4H＋＝2H2O O2＋2H2O＋4e－＝4OH－

电池总反应式2H2＋O2＝2H2O

【典例精析】

例题1一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷（C4H10）气体；电解质是掺有杂质氧化铱（Y2O3）的氧化锆（ZrO2）晶体，在熔融状态下传导O2－。下列对该燃料电池的说法中正确的是（）

A.在熔融电解质中，O2－由负极移向正极

B.电池的总反应式是：2C4H10＋13O2→8CO2＋10H2O

C.通入空气的一极是正极，电极反应式为：O2＋4e－＝2O2－

D.通入丁烷的一极是正极，电极反应式为：C4H10＋26e－＋13O2－＝4CO2＋5H2O

思路导航：燃料电池中的化学反应，燃料（还原剂）在负极发生氧化反应，氧气（氧化剂）在正极发生还原反应，则通入丁烷的一极是负极，通入空气的一极是正极。电池电解质中离子的流向遵循电荷的异性相吸规律，负极呈阳性，阴离子流向负极，正极呈阴性，阳离子移向正极。

答案：B、C

例题2可用于电动汽车的铝­空气燃料电池，通常以NaCl 溶液或NaOH 溶液为电解液，铝合金为负极，通入空气的一极为正极。下列说法正确的是 （ ）

A.以NaCl 溶液或NaOH 溶液为电解液时，正极反应都为O 2＋2H 2O ＋4e －＝4OH －

B.以NaOH 溶液为电解液时，负极反应为Al ＋3OH －－3e －＝Al （OH ）3↓

C.以NaOH 溶液为电解液时，电池在工作过程中电解液的pH 保持不变

D.电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极

思路导航：本题中电解质溶液显中性或碱性时，该燃料电池的正极反应均为O 2＋2H 2O ＋4e －＝4OH －，A 正确；铝作负极，Al 失去电子变为Al 3＋，在NaOH 溶液中Al 3＋与过量的OH

－反应生成AlO －2，因此负极反应为Al －3e －＋4OH －＝AlO －2＋2H 2O ，B 错误；以NaOH 溶液为电解

液时，该燃料电池的总反应为4Al ＋3O 2＋4OH －＝4AlO －2＋2H 2O ，反应过程中消耗了OH －，所以

电解液的pH 降低，C 错误；燃料电池工作时，电子通过外电路从负极流向正极，D 错误。

答案：A

例题3氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。如图所示为电池示意图，该电池电极表面均匀地镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定。

请回答下列问题：

（1）氢氧燃料电池能量转化的主要形式是__________，在导线中电子流动的方向为__________（用a 、b 表示）。

（2）负极反应式为_________________________________________________。

（3）电极表面镀铂粉的原因为_______________________________________。

（4）该电池工作时，H 2和O 2连续由外部供给，电池可连续不断地提供电能，因此大量安全储氢是关键技术之一。金属锂是一种重要的储氢材料，吸氢和放氢原理如下：

Ⅰ.2Li＋H 2=====△2LiH

Ⅱ.LiH＋H 2O ＝LiOH ＋H 2↑

①反应Ⅰ中的还原剂是__________，反应Ⅱ中的氧化剂是__________。

②已知LiH 固体的密度为0.82 g ·cm －3。用锂吸收224 L （标准状况）H 2，生成的LiH

体积与被吸收的H 2体积之比为__________。

③由②生成的LiH 与H 2O 反应放出的H 2用作电池燃料，若能量的转化率为80%，则导线中通过电子的物质的量为________mol 。

思路导航：本题考查电化学知识。（1）原电池的工作原理是将化学能转化成电能。该燃料电池的总反应方程式为2H 2＋O 2＝2H 2O ，其中H 元素从0价升至＋1价，失去电子，即电子

从a 流向b 。（2）负极为失去电子的一极，即H 2失去电子生成H ＋，由于电解质溶液是碱性

的，故电极反应式左右两边应各加上OH －。（3）铂粉的接触面积大，可以加快反应速率。（4）

由题给两个方程式可知，Li 从0价升至＋1价，作还原剂。H