1、第 2 课时 化学电源学习目标：1.了解化学电源的分类。2.了解常见的化学电源及其工作原理。(难点)3.了解化学电源的广泛使用及对环境的影响。自 主 预 习探 新 知1化学电源的分类2常见电池(1)锌锰干电池项目 酸性锌锰干电池 碱性锌锰干电池电极 锌筒作负极，石墨作正极电解质 氯化铵和氯化锌 氢氧化钾负极 Zn2e =Zn2 Zn2OH 2e =ZnOH 2O电极反应 正极 2NH 2e =2NH3H 2 4 MnO22H 2O2e =Mn(OH)22OH 电池反应Zn2NH 4Cl=ZnCl22NH 3H2ZnMnO 2H 2O=ZnOMn(OH) 2(2)铅蓄电池电极材料Error!电解
2、质溶液：30%H 2SO4溶液原理。特点：性能优良，价格便宜，可多次充放电；单位重量的电极材料释放的电能小。(3)氢氧燃料电池原理(电极反应及电池反应)。项目 酸性燃料电池 碱性燃料电池电极 石墨电极材料电解质 磷酸等酸性溶液 KOH 溶液负极 2H24e =4H 2H24OH 4e =4H2O电极反应 正极 O24H 4e =2H2O O22H 2O4e =4OH电池反应 2H2O 2=2H2O特点：能量利用效率高，可连续使用，排放污染物少。微点拨：燃料电池的两电极不参与反应，而是燃料(还原性气体或液体)和氧气分别在两极发生反应。基础自测1判断对错(对的在括号内打“”，错的在括号内打“”。)
3、(1)手机、电脑使用的电池为一次电池。( )(2)酸性锌锰干电池和碱性锌锰干电池工作时，负极反应相同。( )(3)铅蓄电池放电时负极反应与充电时阴极反应相同。( )(4)氢氧燃料电池的电极一般不参与反应。( )(5)氢氧燃料电池的负极反应为：H 22e =2H 。( )提示 (1) 手机、电脑使用二次电池。(2) 酸性锌锰干电池负极反应为 Zn2e =Zn2 ，碱性锌锰干电池负极反应为Zn2OH 2e =ZnOH 2O。(3) 铅蓄电池放电时负极反应为充电时阴极反应的逆反应。(4)(5) 氢氧燃料电池在碱性环境中的负极反应为 H22OH 2e =2H2O。2下列电池属于一次电池的是( )A锌锰
4、干电池 B铅蓄电池C锂电池 D氢氧燃料电池A 铅蓄电池、锂电池属于二次电池；氢氧燃料电池属于燃料电池。合 作 探 究攻 重 难二次电池下图是一种铅酸蓄电池的剖面图，仔细观察该电池的结构，思考下列问题：思考交流1该电池放电时的正极和负极材料分别是什么？提示 正极：PbO 2；负极：Pb。2该电池放电时两极发生反应的物质是什么？分别属于什么反应类型？提示 负极：Pb 失电子发生氧化反应；正极：PbO 2得电子发生还原反应。3充电时两极应该如何与外接电源相连？提示 阳极连接外接电源的正极；阴极连接外接电源的负极。对点训练教师备选已知蓄电池在充电时作电解池，放电时作原电池。铅蓄电池上有两个接线柱，一个
5、接线柱旁标有“”，另一个接线柱旁标有“”。关于标有“”的接线柱，下列说法正确的是( )A充电时作阳极，放电时作正极B充电时作阳极，放电时作负极C充电时作阴极，放电时作负极D充电时作阴极，放电时作正极C “”接线柱放电时为原电池的负极，失去电子发生氧化反应，充电时与外接电源负极相连，作电解池的阴极，得到电子发生还原反应，C 项正确。1生产铅蓄电池时，在两极板上的铅锑合金栅架上均匀涂上膏状的 PbSO4，干燥后再安装，充电后即可使用，发生的反应是 2PbSO42H 2O PbO2Pb2H 2SO4。下列对铅蓄电放 电 充 电池的说法错误的是( )A需要定期补充硫酸B放电时 Pb 是负极，PbO 2
6、是正极C放电时负极上发生的反应是 Pb2e SO =PbSO424D放电时电解质溶液的密度减小A 由电池反应式可知，不需要定期补充硫酸，A 项错误；铅蓄电池放电时，相当于原电池，则发生氧化反应的电极是负极，发生还原反应的电极是正极，所以 Pb 是负极，PbO2是正极，B 项正确；放电时，负极上铅失去电子生成 Pb2 ，Pb 2 与溶液中的 SO 结24合生成 PbSO4，电极反应式为 PbSO 2e =PbSO4，C 项正确；放电时，H 2SO4被消耗，24溶液中 H2SO4的物质的量浓度减小，所以溶液的密度也减小，D 项正确。2LiFePO 4电池具有稳定性高、安全、对环境友好等优点，可用于
7、电动汽车。电池反应为 FePO4Li LiFePO4。下列有关 LiFePO4电池的说法正确的是( )放 电 充 电A该电池可用 H2SO4溶液作电解质溶液B该电池放电时，电池内部的 Li 向负极移动C该电池充电时，阳极的电极反应式为 LiFePO4e =FePO4Li D在该电池的放电过程中，电池正极的质量逐渐减少C H 2SO4溶液作电解质溶液时，将会与 Li 发生反应，A 项错误；该电池放电时，阳离子 Li 移向正极，B 项错误；该电池充电时，阳极发生的是失去电子的氧化反应，C 项正确；在该电池的放电过程中，正极上不断有 LiFePO4生成，正极的质量逐渐增大，D 项错误。可充电电池原理
8、(1)可充电电池电极反应(2)可充电电池充电时的连接方法充电时属于电解池，此时电池的负极与外接电源的负极相连，作阴极发生还原反应，电池的正极与外接电源的正极相连，作阳极发生氧化反应。燃料电池电极反应式的书写一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图思考交流1电极 A 上的电极反应式如何书写？提示 COH 22CO 4e =H2O3CO 2。232电极 B 上的电极反应式如何书写？提示 O 22CO 24e =2CO 。233电池总反应式如何书写？提示 COH 2O 2=CO2H 2O。对点训练1某固体酸燃料电池以 CsHSO4固体为电解质传递 H ，其基本结构见如图，电池总反应可表示为 2H2O 2=
9、2H2O。下列有关说法正确的是( )A电子通过外电路从 b 极流向 a 极Bb 极上的电极反应式为 O22H 2O4e =4OHC每转移 0.1 mol 电子，消耗 1.12 L 的 H2DH 由 a 极通过固体酸电解质传递到 b 极D 由电池总反应方程式及原电池原理可知，充入 H2的一极即 a 极是负极，充入 O2的一极即 b 极是正极；电子由负极经外电路流向正极；电池内部阳离子即 H 移向正极，正极即 b 极的电极反应式应为 O24H 4e =2H2O，故 A、B 项错误，D 项正确。C 项没有指明标准状况，故 C 项错误。2甲烷燃料电池在不同环境下电极反应式的书写：(1)酸性条件电池总反
10、应式CH42O 2=CO22H 2O正极反应式：O 24H 4e =2H2O2，得燃料电池负极反应式：_。(2)碱性条件电池总反应式：CH 42O 22NaOH= =Na2CO33H 2O 正极反应式：O 22H 2O4e =4OH 2，得燃料电池负极反应式：_。(3)固体电解质(高温下能传导 O2 )电池总反应式：CH 42O 2=CO22H 2O 正极反应式：O 24e =2O2 2，得燃料电池负极反应式：_。(4)熔融碳酸盐(如熔融 K2CO3)环境下电池总反应式：CH 42O 2=CO22H 2O 正极反应式：O 22CO 24e =2CO 232，得燃料电池负极反应式：_。答案 (1
11、)CH 48e 2H 2O=CO28H (2)CH410OH 8e =CO 7H 2O23(3)CH44O 2 8e =CO22H 2O(4)CH44CO 8e =5CO22H 2O23三步突破燃料电池电极反应式的书写第一步：写出电池总反应式燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致，若产物能和电解质反应则总反应为加和后的反应。如甲烷燃料电池(电解质为 NaOH 溶液)的反应式为：CH42O 2=CO22H 2O CO22NaOH= =Na2CO3H 2O 式式得燃料电池总反应式为：CH 42O 22NaOH= =Na2CO33H 2O。第二步：写出电池的正极反应式根据燃料电池的特点，一般在正极上发
12、生还原反应的物质是 O2，随着电解质溶液的不同，其电极反应式有所不同，大致有以下四种情况：(1)酸性电解质溶液环境下电极反应式：O24H 4e =2H2O(2)碱性电解质溶液环境下电极反应式：O22H 2O4e =4OH(3)固体电解质(高温下能传导 O2 )环境下电极反应式：O24e =2O2(4)熔融碳酸盐(如熔融 K2CO3)环境下电极反应式：O22CO 24e =2CO 。23第三步：根据电池总反应式和正极反应式，写出负极反应式电池反应的总反应式电池正极反应式电池负极反应式。因为 O2不是负极反应物，因此两个反应式相减时要彻底消除 O2。当 堂 达 标固 双 基1锌锰干电池在放电时，总
13、反应方程式可以表示为 Zn(s)2MnO 2(s)2NH (aq) 4=Zn2 (aq)Mn 2O3(s)2NH 3(g)H 2O(l)，在如图所示装置中，电池放电时，正极(碳棒)上发生反应的物质是( )AZn B碳CMnO 2和 NH DZn 2 和 NH3 4C Zn 在负极上被氧化得到 Zn2 ；MnO 2、NH 在正极上被还原得到 Mn2O3、NH 3。 42氢氧燃料电池是将 H2和 O2分别通到浸入 20%40%(质量分数)的 KOH 溶液的多孔石墨电极上，其电池总反应为 2H2O 2=2H2O，则下列叙述正确的是( )A通入 H2的一极是正极，通入 O2的一极是负极B通入 O2的一
14、极是正极，通入 H2的一极是负极C该电池工作一段时间后，电解质溶液的 pH 增大D该电池工作一段时间后，负极区附近溶液的 pH 增大B 根据电池总反应可知，该电池工作时不断有 H2O 生成，则电解质溶液的 pH 不断减小。通入 O2的一极作正极，通入 H2的一极作负极，H 2在负极上发生氧化反应，其电极反应式为 2H24OH 4e =4H2O，负极区附近溶液中 OH 浓度降低，则 pH 减小。综上分析，B 项正确。3某碱性蓄电池在充电和放电时发生的反应为：FeNiO 22H 2O Fe(OH)2Ni(OH) 2，下列说法中正确的是 ( ) 放 电 充 电A放电时，负极上发生反应的物质是 FeB
15、放电时，正极反应是 NiO22e 2H =Ni(OH)2C充电时，阴极反应是 Ni(OH)22e 2OH =NiO22H 2OD充电时，阳极附近 c(OH )增大A 电池的负极发生氧化反应，该蓄电池的负极为 Fe，A 项正确；该电池的正极为NiO2，发生还原反应，电极反应为 NiO22e 2H 2O=Ni(OH)22OH ，B 项错误；充电时，阴极发生还原反应，电极反应为 Fe(OH)22e =Fe2OH ，C 项错误；充电时阳极的电极反应为 Ni(OH)22OH 2e =NiO22H 2O， c(OH )减小，D 项错误。教师备选铅蓄电池是化学电源，其电极材料分别是 Pb 和 PbO2，电解
16、质溶液为稀硫酸，工作时该电池的总反应式为 PbPbO 22H 2SO4=2PbSO42H 2O。试根据上述情况判断：(1)蓄电池的负极材料是_。(2)工作时，正极反应式为_。(3)工作时，电解质溶液的酸性_(填“增大”“减小”或“不变”)。(4)工作时，电解质溶液中阴离子移向_极。(5)外电路电流从_极流向_极。解析 蓄电池工作(放电)时，起原电池作用。根据原电池原理，负极失去电子发生氧化反应，元素化合价升高，所以 Pb 为负极；正极得到电子发生还原反应，元素化合价降低，从总反应式可知，PbO 2是氧化剂，即正极反应式为PbO22e 4H SO =PbSO42H 2O；从正极反应或电池的总反应
17、可知 H2SO4参加了反24应，H 转变成 H2O，所以酸性减小；原电池工作时，溶液中阴离子移向负极，阳离子移向正极；电流方向与电子移动方向相反，从正极沿导线流向负极。答案 (1)Pb (2)PbO 22e 4H SO =PbSO42H 2O (3)减小 (4)负 (5)24正 负4(1)直接以甲醇为燃料的燃料电池中，电解质溶液为酸性， 负极反应式为_、正极反应式为_。(2)熔融盐电池具有高的发电效率，因而受到重视，可用 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，完成有关电池反应式。阳极反应式：2
18、CO2CO 4e =4CO2，阴极反应式：23_，电池总反应式：_。解析 (1)负极上甲醇失电子，在酸性条件下与水反应生成氢离子：CH3OHH 2O6e =CO26H 。 正极电极反应式为 O24e 4H =2H2O。(2)本题中电池中的电解质是熔融物，而不是电解质溶液，但有自由移动的离子 CO存在。原电池的反应原理实质是氧化还原反应中的电子转移，燃料电池总反应实质是一23个燃烧反应。故阳极 CO 失去电子，而阴极应为 O2得到电子，再与阴极助燃气 CO2反应生成电解质阴离子 CO 。23答案 (1)CH 3OHH 2O6e =CO26H O26e 6H =3H2O32(2)O22CO 24e =2CO 2COO 2=2CO223
