1、第四章 电化学基础 第二节 化学电源课标定位 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、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。基础梳理初探 知识点一 化学电源1定义将化学能变成电能的装置。2分类化学电池一次电池：活性物质_的物质消耗到一定程度，就不能使用了，其电解质溶液制成_，不流动，也叫做_，如锌锰电池二次电池：放电后可以再充电使活性物质获得再生，又称_，如铅蓄电池燃料电池：一种连续地将_的化学能直接转换成电能的化学电池，如氢氧燃料电池发生氧化还原反应胶状干电池充电电池或蓄电
2、池燃料和氧化剂3判断电池优劣的主要标准(1)比能量：即单位质量或单位体积所能_的多少，单位是(Wh)/kg或(Wh)/L。(2)比功率：即单位质量或单位体积所能_的大小，单位是W/kg或W/L。(3)电池的_的长短。4化学电池回收利用废旧电池中含_和_等有害物质，应回收利用，既减少污染，又节约能源。输出电能输出功率可储存时间重金属酸碱速记卡片化学电源的优点：(1)化学电池的能量转换效率较高，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，并可在各种环境下工作。小试身手废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程。其首要原因是()A为了利用电池外
3、壳的金属材料B防止汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染C不使电池中渗泄的电解液腐蚀其他物品D回收其中的石墨电极答案：B知识点二 一次电池1锌锰干电池(1)碱性锌锰电池的构造。(2)工作原理。负极：_正极：_总反应：_(3)特点：比能量和可储存时间比普通锌锰电池均有提高，适用于大电流和连续放电。Zn2MnO22H2O=2MnOOHZn(OH)2Zn2OH2e=Zn(OH)22MnO22H2O2e=2MnOOH2OH2银锌电池(1)纽扣式银锌电池的构造。(2)工作原理。负极：Zn2OH2e=Zn(OH)2。正极：Ag2OH2O2e=2Ag2OH。总反应：_ZnAg2OH2O=Zn(OH)22A
4、g(3)特点：此种电池比能量大，电压稳定，储存时间长，适宜小电流连续放电。3锂电池(1)电极材料。负极：_；正极：_、CuO、FeS2 等。(2)特点。_、_高、工作温度宽，可储存时间长。LiMnO2比能量高电压速记卡片在化学电源中，作为电极的材料不一定参加电池反应。小试身手碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。碱性锌锰电池以氢氧化钾溶液为电解质溶液，电池总反应式为 Zn(s)2MnO2(s)2H2O(l)=Zn(OH)2(s)2MnOOH(s)，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 2MnO2(s)2H2O(l)2e=2MnOOH(s)2OH
5、(aq)C电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极D外电路中每通过 0.2 mol 电子，锌的质量理论上减少 6.5 g答案：C知识点三 二次电池1铅蓄电池的构造2铅蓄电池的工作原理(1)放电时。负极：_(_反应)正极：PbO2(s)4H(aq)SO24(aq)2e=PbSO4(s)2H2O(l)(_反应)总反应：_氧化Pb(s)SO(aq)2e=PbSO4(s)PbO2(s)Pb(s)2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)2H2O(l)还原(2)充电时。铅蓄电池的充电反应是放电反应的_。阴极：_(_反应)阳极：PbSO4(s)2H2O(l)2e=PbO2(s)4H(aq)SO24(aq)(
6、_反应)总反应：_。上述充放电反应可写成一个可逆反应方程式：Pb(s)PbO2(s)2H2SO4(aq)_ 2PbSO4(s)2H2O(l)逆过程PbSO4(s)2e=Pb(s)SO(aq)还原氧化2PbSO4(s)2H2O(l)=Pb(s)PbO2(s)2H2SO4(aq)放电充电3铅蓄电池的特点可重复使用电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉、生产生活中应用广泛，缺点是比能量低、笨重、废弃电池污染环境。速记卡片(1)二次电池放电为原电池原理，充电为电解池原理。(2)二次电池的充电和放电的过程不是可逆反应。(3)放电时的负极(或正极)反应式是充电时的阴极(或阳极)反应式的逆反应。小试身手镍镉
7、(Ni-Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为 KOH 溶液，其充、放电按下式进行：Cd2NiOOH2H2O放电充电Cd(OH)22Ni(OH)2有关该电池的说法正确的是()A充电时阳极反应：Ni(OH)2eOH=NiOOHH2OB充电过程是化学能转化为电能的过程C放电时负极附近溶液的碱性不变D放电时电解质溶液中的 OH向正极移动答案：A知识点四 燃料电池1氢氧燃料电池(1)构造。(2)工作原理。酸性电解质(H2SO4)碱性电解质(KOH)负极反应2H24e=4H2H24e4OH=4H2O正极反应O24e4H=2H2OO24e2H2O=4OH总反应2H2O2=2H
8、2O2.燃料除 H2 外，_、_、_、_、_等液体或气体。氧化剂：除纯氧气外，空气中的_也可。3燃料电池的优点(1)能量转换率_；(2)污染_。速记卡片燃料电池工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给，在电极上不断进行反应，连续不断地提供电能。烃肼甲醇氨煤气氧气高小小试身手肼(N2H4)-空气燃料电池是一种环保型碱性燃料电池，电解质为 20%30%的KOH 溶液，电池总反应式为 N2H4O2=N22H2O。下列关于该电池工作时说法中正确的是()A溶液的 pH 保持不变B溶液中的阴离子向正极移动C正极的电极反应式：O24H4e=2H2OD负极的电极反应式：N2H44OH4e=4H2ON2答案：D核心
9、突破讲练 考查点一 化学电源的结构和工作原理典例 1“ZEBRA”蓄电池的结构如下图所示，电极材料多孔 Ni/NiCl2 和金属钠之间由钠离子导体制作的陶瓷管相隔。下列关于该电池的叙述错误的是()A电池反应中有 NaCl 生成B电池的总反应是金属钠还原三价铝离子C正极反应为：NiCl22e=Ni2ClD钠离子通过钠离子导体在两电极间移动解析：该电池总反应为：2NaNiCl2=2NaClNi，因此有 NaCl 生成，A项正确；电池总反应为 Na 还原 Ni2，B 项错误；正极为 NiCl2 发生还原反应：NiCl22e=Ni2Cl，C 项正确；钠离子通过钠离子导体由负极移向正极，D 项正确。答案
10、：B核心突破原电池的类型和可充电电池的工作原理(1)原电池基本类型较多。负极参与反应的原电池：活泼金属作电极构成原电池，被腐蚀的金属作负极；两电极都参加反应的电极：可充电电池是两个电极都参与反应的原电池；两个电极不参加反应的原电池：用惰性电极作两极，分别向两极上通入参与氧化还原反应的气体，从而形成原电池。(2)可充电电池的工作原理。充电时发生的电极反应和总反应是放电时发生的反应的逆过程。放电时，电极正极还原反应负极氧化反应充电时，电极阳极氧化反应阴极还原反应针对训练1关于铅蓄电池的说法正确的是()A在放电时，正极发生的反应是 Pb(s)SO24(aq)2e=PbSO4(s)B在放电时，该电池的
11、负极材料是铅板C在充电时，电池中硫酸的浓度不断变小D在充电时，阳极发生的反应是 PbSO4(s)2e=Pb(s)SO24(aq)解析：A 项，正极发生还原反应，元素的化合价降低，因此正极反应式为PbO24HSO24 2e=PbSO42H2O，错误；B 项，铅蓄电池中，铅板是负极材料，正确；C 项，充电时，阳极反应：PbSO42H2O2e=PbO24HSO24，阴极反应：PbSO42e=PbSO24，硫酸的浓度增大，错误；D 项，充电时，阳极反应式：PbSO42H2O2e=PbO24HSO24，错误。答案：B考查点二 化学电源电极反应式的书写典例 2 可用于电动汽车的铝-空气燃料电池，通常以 N
12、aCl 溶液或 NaOH 溶液为电解质溶液，铝合金为负极，空气电极为正极。下列说法正确的是()A以 NaCl 溶液或 NaOH 溶液为电解质溶液时，正极反应都为：O22H2O4e=4OHB以 NaOH 溶液为电解质溶液时，负极反应为：Al3OH3e=Al(OH)3C以 NaOH 溶液为电解质溶液时，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解析：本题着重考查了化学电池电极方程式的书写及分析。电解质溶液显碱性或中性，该燃料电池的正极反应式为 O24e2H2O=4OH，A 正确；以NaOH 作电解质时，负极 Al 失电子生成的 Al3与电解质 NaOH(过量
13、)反应生成NaAlO2，电极反应为 Al3e4OH=AlO2 2H2O，B 错误；将正、负极反应据电子守恒加和得出总反应方程式为 4Al3O24OH=4AlO2 2H2O，因此消耗 OH同时生成 H2O，溶液中 c(OH)减小，pH 减小，C 错误；原电池中，电子从负极流出经外电路流向正极，D 错误。答案：A 核心突破化学电源电极反应式的书写规律1根据给出的两个电极反应式写总反应式书写时注意使两个电极反应式得失电子数相等后相加两式，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共存的离子，如 H和 OH、Pb2和 SO24，要写成反应后的物质，如 H2O 和 PbSO4。2根据装置
14、书写电极反应式(1)先分析题目给定的图示装置，确定原电池的正负极上的反应物质。(2)电极反应式的书写。负极：活泼金属或 H2 失去电子生成阳离子；若电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：PbSO242e=PbSO4。正极：阳离子得到电子生成单质或 O2 得到电子，若反应物是 O2，则有以下规律：电解质是碱性或中性：O22H2O4e=4OH电解质是酸性：O24H4e=2H2O(3)正负电极反应式相加得到电池反应的总反应方程式。3给出总反应式，写电极反应式书写步骤为(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
15、式。以氢氧燃料电池为例说明如下：已知电池总反应式为 2H2O2=点燃 2H2O。电解质溶液为 KOH 溶液，试写出两极反应式。负极书写步骤为：(1)根据总电池方程式列出总式两边化合价升高的有关物质，标出失去电子的数目：2H24e2H2O(2)根据电解质溶液的酸碱性，用 H或 OH或其他离子配平，使反应式两边电荷总数相等。2H24OH4e=4H2O此时注意:电子带负电，在碱性电解质溶液中，电极反应式不宜出现 H，如上式写成 2H24e=2H2O4H就不对了。(3)利用 H2O 使两边元素守恒，即 2H24OH4e4H2O同理：正极电极反应式书写如下：O24e4OH O22H2O4e=4OH将正负
16、极电极方程式相加，若得到总反应式，说明写法正确。4可充电电池电极反应式的书写可充电电池放电时为原电池，充电时为电解池。(1)原电池的负极发生氧化反应，充电时为阴极，发生还原反应，故放电时的负极反应式与充电时的阴极反应式相反。(2)原电池的正极发生还原反应，充电时为阳极，发生氧化反应，故放电时的正极反应式与充电时的阳极反应式相反。针对训练2(2016四川理综)某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池，放电时电池总反应为：Li1xCoO2LixC6=LiCoO2C6(x1)。下列关于该电池的说法不正确的是()A放电时，Li在电解质中由负极向正极迁移B放电时，负极的电极反应式为 LixC6xe=xLi
17、C6C充电时，若转移 1 mol e，石墨(C6)电极将增重 7x gD充电时，阳极的电极反应式为 LiCoO2xe=Li1xCoO2xLi解析：由放电时电池总反应可知，放电时负极反应式为 LixC6xe=C6xLi，正极反应式为 Li1xCoO2xexLi=LiCoO2，在原电池内部阳离子由负极向正极迁移，A、B 项均正确；充电时阴极反应式为 C6xLixe=LixC6，阳极反应式为 LiCoO2xe=Li1xCoO2xLi，转移 x mol e，石墨电极增重 7xg，若转移 1 mol e，石墨电极将增重 7 g，C 项不正确，D 项正确。答案：C考查点三 燃料电池典例 3 一种基于酸性燃
18、料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为：CH3CH2OH4eH2O=CH3COOH4H。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：CH3CH2OHO2=CH3COOHH2OD正极上发生的反应为：O24e2H2O=4OH解析：A 项，检测时，电解质溶液中的 H移向正极；B 项，若反应中有 0.4 mol 电子转移，则在标准状况下消耗的 O2 体积为 2.24 L；D 项，电解质溶液呈酸性，正极上发生的反应为 O24e4H=2H2O。答案：C核心突破常见燃料电池比较名称电解质电
19、极反应(正极通 O2)总反应甲烷燃料电池KOH正极：2O24H2O8e=8OH负 极：CH4 10OH 8e=CO23 7H2OCH4 2O2 2KOH=K2CO33H2O甲醇燃料电池KOH正极：3O26H2O12e=12OH负 极：2CH3OH 16OH 12e=2CO23 12H2O2CH3OH3O24KOH=2K2CO36H2O氢燃料电池KOH正极：O22H2O4e=4OH负极：2H24OH4e=4H2O2H2O2=2H2O针对训练3(2016浏阳高二检测)一种新型熔融盐燃料电池具有高发电效率。现用Li2CO3 和 Na2CO3 的熔融盐混合物作电解质，一极通 CO 气体，另一极通 O2
20、 和 CO2混合气体，其总反应为 2COO2=2CO2。则下列说法中正确的是()A通 CO 的一极是电池的正极B负极发生的电极反应是 O22CO24e=2CO23C负极发生的电极反应是 COCO23 2e=2CO2D正极发生氧化反应解析：据题意知通入CO的一极为电源的负极，CO失去电子转变为CO2，发生氧化反应，故A、B、D错误，C正确。答案：C知识归纳串联 1碱性锌锰电池的负极是 Zn，正极是 MnO2，电解质溶液是 KOH。2铅蓄电池是最常见的二次电池，正极是 PbO2，负极是 Pb，电解质溶液是H2SO4 溶液。3氢氧燃料电池两类型(1)酸性电解质时。负极反应式：2H24e=4H；正极反
21、应式：O24H4e=2H2O。(2)碱性电解质时。负极反应式：2H24OH4e=4H2O；正极反应式：2H2OO24e=4OH。课堂落实评价 1下列有关电池的说法不正确的是()A手机上用的锂离子电池属于二次电池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：铜锌原电池中，锌为负极，电子沿外电路从锌电极流向铜电极。答案：B2氢氧燃料电池已用于航天飞机，它是以铂作电极，KOH 溶液作电解质，正极反应为：O22H2O4e=4OH，负极反应为：2H24OH4e=4H2O，下列叙述不正确的是()AH2 在负极发生氧化反应B燃料电池的
22、能量转化率可达 100%C是一种高效、环保的发电装置D供电时的总反应为：2H2O2=2H2O解析：该燃料电池中，通 H2 的电极作负极，发生氧化反应；通 O2 的电极为正极，发生还原反应，总反应式为 2H2O2=2H2O，是一种高效、环保的发电装置，燃料电池的能量转化率比燃料直接燃烧时高，但达不到 100%。答案：B3用两根铂丝作电极插入 KOH 溶液中，再分别向两极通入甲烷气体和氧气，可形成原电池燃料电池，该电池放电时发生的反应为 CH42KOH2O2=K2CO33H2O，下列说法错误的是()A通甲烷的一极为负极，通氧气的一极为正极B放电时，通入 O2 一极附近溶液的 pH 升高C放电一段时
23、间后，KOH 的物质的量不发生变化D通甲烷极的电极反应式是：CH410OH8e=CO23 7H2O解析：原电池的负极发生氧化反应，正极发生还原反应，由总反应式知，此燃料电池的电极反应式是：正极：2O24H2O8e=8OH负极：CH410OH8e=CO23 7H2O由此可见 A、B、D 正确，C 错误。答案：C4下面是几种常见的化学电源示意图，有关说法不正确的是()A上述电池分别属于一次电池、二次电池和燃料电池B干电池在长时间使用后，锌筒被破坏C铅蓄电池工作过程中，每通过 2 mol 电子，负极质量减轻 207 gD氢氧燃料电池中的电解质若为酸性介质，其正极反应式为 O24H4e=2H2O解析：
24、C项忽略了硫酸铅在该极上析出，该极质量应该增加而非减小。答案：C5化学电池在通讯、交通及日常生活中有着广泛的应用。(1)目前常用的镍镉(Ni-Cd)电池，其电池总反应可以表示为Cd2NiO(OH)2H2O放电充电2Ni(OH)2Cd(OH)2已知 Ni(OH)2 和 Cd(OH)2 均难溶于水但能溶于酸，以下说法中正确的是()以上反应是可逆反应 以上反应不是可逆反应 充电时化学能转变为电能 放电时化学能转变为电能 上述反应在碱性环境下进行 上述反应在酸性环境下进行A BCD(2)废弃的镍镉电池已成为重要的环境污染物，有资料表明，一节废镍镉电池可以使一平方米面积的耕地失去使用价值。在酸性土壤中这种污染尤为严重。这是因为_。(3)放电时的负极反应式为_。解析：(1)Ni-Cd 电池的充、放电条件不相同，因此电池的充、放电反应不属于可逆反应；因 Ni(OH)2 和 Cd(OH)2 均溶于酸，所以应在碱性环境下进行。(2)Ni(OH)2 和 Cd(OH)2 在酸性土壤中溶解，生成重金属离子 Ni2和 Cd2，污染土壤。答案：(1)B(2)Ni(OH)2 和 Cd(OH)2 在酸性土壤中溶解，生成重金属离子 Ni2和 Cd2，污染土壤(3)Cd2e2OH=Cd(OH)2课时跟踪检测 点击进入WORD链接谢谢观看！