1、第二节 化学电源,第四章 电化学基础,学习目标定位 1.知道化学电源的分类方法。 2.熟悉几种常见化学电源的组成和工作原理。 3.了解化学电源广泛的应用及废旧电池对环境的危害，设想其处理方法。,一 化学电池,达标检测 提升技能,二 常见的化学电池,内容索引,一 化学电池,1.原电池的设计与判断 (1)依据FeH2SO4=FeSO4H2设计原电池，可选用 作负极， 作正极，用导线连接后，置于电解质溶液 中。 (2)若电极材料选铜和石墨，电解质溶液选硫酸铁溶液，外加导线，也能构成原电池，其电极反应式：负极为 ；正极为_。,新知导学,铁片,铜片(或石墨),稀硫酸,Cu2e=Cu2,2Fe3,2e=2
2、Fe2,(3)若(2)题中电极材料选铜和铁，则电极反应式：负极为 ，正极为 ，其电池总反应的离子方程式为 。 以上三种电池并不能提供稳定的电流，为了能提供稳定的电流，人们根据原电池的原理，设计了多种多样的化学电池。,Fe2e=Fe2,2Fe32e=2Fe2,Fe2Fe3,=3Fe2,2.化学电池是将 的装置。其种类很多，常分为以下三类。请你举出生活中常见的电池，并将其分类填入下表。,化学能转化成电能,充电、放电可循环进行,不断充入燃料、氧化剂,化学电池是一类应用范围广、实用性强的电源，分为一次电池、二次电池(充电电池)、燃料电池(连续电池)。使用后的废弃电池中含有汞、镉、铬、铅等大量的重金属和
3、酸碱等有害物质，随处丢弃会给土壤、水源等造成严重的污染。废弃电池要进行回收利用。,1.下列说法错误的是 A.依据原电池的原理设计出了化学电源 B.原电池是化学电源的雏形 C.判断电池的正负极只需看其正负极材料的活泼性 D.氧化还原反应所释放的化学能，是化学电源的能量来源,活学活用,答案,解析,判断电池的正、负极不仅与电极材料有关，还与电解质溶液有关。,2.下列说法中错误的是 A.化学电池是将化学能转变成电能的装置 B.化学电池的种类包括一次电池、二次电池和燃料电池等 C.化学电池供能稳定可靠，使用方便，易于维护 D.废旧电池可以随意丢弃,答案,二 常见的化学电池,1.一次电池 (1)碱性锌锰电
4、池是一种常用的一次电池，其负极是 ，正极是 ，电解质溶液是 溶液。 已知该电池总反应式： ，则 负极反应式： ， 正极反应式： 。,新知导学,Zn,MnO2,KOH,Zn2MnO22H2O=2MnOOHZn(OH)2,Zn2OH2e=Zn(OH)2,2MnO22H2O2e=2MnOOH2OH,(2)锌银电池具有比能量大、电压稳定、储存时间长等特点。试根据总反应式 判断： 负极是 ，电极反应式为 ； 正极是 ，电极反应式是 。,ZnAg2OH2O=Zn(OH)22Ag,Zn,Ag2O,Zn2OH2e=Zn(OH)2,Ag2OH2O2e=2Ag2OH,2.二次电池 铅蓄电池是常见的二次电池，其负极
5、是 ，正极是 ，电解质溶液是。已知铅蓄电池的放电反应和充电反应表示如下： Pb(s)PbO2(s)2H2SO4(aq) 2PbSO4(s)2H2O(l) (1)请你分析并写出铅蓄电池放电时的电极反应式 负极： ； 正极： 。 (2)放电过程中，电解质溶液的pH变 ，理由是_。,Pb,PbO2,硫酸溶液,大,H2SO4不断被消耗，使,c(H)减小，pH增大,3.燃料电池 (1)氢氧燃料电池用Pt作电极，不断充入燃料(H2)和氧化剂(O2)，分别在两极发生氧化反应和还原反应，电池总反应式是 。 氢氧燃料电池在不同介质中的电极反应,2H2O2=2H2O,2H24e=4H,2H24e=4H,2H24e
6、4OH=4H2O,O24H4e=2H2O,O22H2O4e=4OH,O22H2O4e=4OH,(2)燃料电池的燃料除氢气外，还有 、 、 、 、 等液体或气体。,烃,肼,甲醇,氨,煤气,1.常见化学电池的比较 (1)一次电池：活泼金属作负极，参与电极反应，放电完成后，不能再使用。 (2)二次电池：两电极都参与电极反应，可充电、放电，循环使用。 (3)燃料电池：两电极都不参与电极反应，不断充入的物质分别在两极发生反应，可连续使用。,2.书写化学电池中电极反应式注意的问题 (1)正确判断出化学电池的负极和正极，确定两极上分别发生的具体反应。 (2)确认电极得失电子后的产物是否能与电解质溶液发生反应
7、，若能反应，则应写与电解质溶液反应后的电极反应式。 (3)在正极上，若是电解质溶液中的某种离子被还原，无论该离子是强电解质提供的，还是弱电解质提供的，一律写离子符号。 (4)书写二次电池的电极反应式时，要注意判断充电方向与放电方向。放电时的电极反应式倒过来即为充电时的电极反应式(注意电子的得失)。,3.某储氢的碳纳米管二次电池的工作原理如图，该电池的电解质为6 molL1的KOH溶液。下列说法正确的是 A.放电过程中，碳纳米管的质量一直保持恒重 B.放电时正极附近溶液的pH减小 C.充电时阳极反应为NiO(OH)H2Oe=Ni(OH)2OH D.该二次电池的工作原理为H22NiO(OH) 2N
8、i(OH)2,活学活用,答案,解析,总结提升,利用图示可知放电时，储有氢气的碳纳米管中H2失电子发生氧化反应：H22e2OH=2H2O，放电过程中，碳纳米管的质量不断减少，A项错误； 正极上NiO(OH)得电子发生还原反应：NiO(OH)eH2O=Ni(OH)2OH，放电时正极附近溶液的pH增大，B项错误； 充电时阳极应发生氧化反应，C项错误； 将正、负极的电极反应式相加可知电池工作原理为H22NiO(OH) 2Ni(OH)2，D项正确。,总结提升,可充电电池电极反应的书写 书写可充电电池电极反应，一般都是先书写放电的电极反应。书写放电的电极反应时，一般分三步书写：第一，先标出原电池总反应电子
9、转移的方向和数目，指出参与负极和正极反应的物质；第二，写出一个比较容易书写的电极反应(书写时一定要注意电极产物是否与电解质溶液共存)；第三，在电子守恒的基础上，总反应减去已写出的电极反应即得另一电极反应。 充电的电极反应与放电的电极反应过程相反，充电的阳极反应为放电正极反应的逆过程，充电的阴极反应为放电负极反应的逆过程。,4.以甲烷燃料电池为例来分析在不同的环境下电极反应式的书写方法。 (1)酸性条件 总反应式：_； 正极反应式：_； 负极反应式：_。 (2)碱性条件 总反应式：_； 正极反应式：_； 负极反应式：_。,CH42O2=CO22H2O2O28H8e=4H2OCH48e2H2O=C
10、O28H,CH42O22OH=CO 3H2O2O24H2O8e=8OHCH410OH8e=CO 7H2O,答案,(3)固体电解质(高温下能传导O2) 总反应式： _； 正极反应式：_； 负极反应式：_。 (4)熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境下 总反应式：_； 正极反应式：_； 负极反应式：_。,CH42O2=CO22H2O2O28e=4O2CH44O28e=CO22H2O,CH42O2=CO22H2O 2O24CO28e=4CO CH44CO 8e=5CO22H2O,答案,方法规律,(1)书写燃料电池的总反应方程式时就相当于燃料燃烧，然后看一下产物与所用电解质是否能发生反应，若能发生反应，
11、电解质溶液也参与反应，要写在总反应方程式中。 (2)燃料电池正极反应物是氧气，正极反应的本质都是氧气得电子生成O2，发生还原反应，故正极反应式的基础都是O24e=2O2。 (3)正极产生的O2的存在形式与燃料电池的电解质的状态和电解质溶液的酸碱性有着密切的关系。,达标检测 提升技能,1.下列电池工作时，O2在正极放电的是,答案,解析,1,2,3,4,5,A项，锌锰电池，Zn是负极，MnO2为正极，所以正极放电的物质是MnO2； B项，氢燃料电池中，通入氢气的一极为电源的负极，发生氧化反应，通入氧气的一极为原电池的正极； C项，铅蓄电池负极为Pb，正极为PbO2放电； D项，镍镉电池负极为Cd，
12、正极为NiO(OH)放电。,1,2,3,4,5,2.某电池以K2FeO4和Zn为电极材料，KOH溶液为电解质溶液。下列说法不正确的是 A.Zn为电池的负极 B.正极反应式为2FeO 10H6e=Fe2O35H2O C.该电池放电过程中电解质溶液浓度增大 D.电池工作时OH向负极迁移,答案,解析,1,2,3,4,5,以K2FeO4和Zn为电极材料，KOH溶液为电解质溶液的电池中，Zn为负极，发生反应：Zn2e2OH=Zn(OH)2，K2FeO4为正极，发生反应：FeO 4H2O3e=Fe(OH)35OH，放电过程中有OH生成，则电解质溶液的浓度增大，OH向负极迁移，故A、C、D正确，B错误。,1
13、,2,3,4,5,3.水溶液锂离子电池体系如图所示。下列叙述错误的是,A.a为电池的正极 B.电池充电反应为LiMn2O4=Li1xMn2O4xLi C.放电时，a极锂的化合价发生变化 D.放电时，溶液中Li从b向a迁移,答案,解析,1,2,3,4,5,图示所给出的是原电池装置。 A项，由图示分析，金属锂易失电子，由原电池原理可知，含有锂的一端为原电池的负极，即b为负极，a为正极，故正确； B项，电池充电时为电解池，反应式为原电池反应的逆反应，故正确； C项，放电时，a极为原电池的正极，发生还原反应的是Mn元素，锂元素的化合价没有变化，故不正确； D项，放电时为原电池，锂离子为阳离子，应向正极
14、(a极)迁移，故正确。,1,2,3,4,5,4.高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为3Zn2K2FeO48H2O 3Zn(OH)22Fe(OH)34KOH，下列叙述不正确的是 A.放电时负极反应为Zn2e2OH=Zn(OH)2 B.充电时阳极反应为Fe(OH)33e5OH=FeO 4H2O C.放电时每转移3 mol电子，正极有1 mol K2FeO4被氧化 D.放电时正极附近溶液的碱性增强,答案,解析,1,2,3,4,5,根据题给总反应式，高铁电池放电时必定是锌为负极失去电子，被氧化；高铁酸钾在正极得到电子，被还原。充电时，阳极
15、上氢氧化铁被氧化成高铁酸钾。放电时正极附近生成OH，碱性增强。,1,2,3,4,5,5.原电池是化学对人类的一项重大贡献。 (1)如图是甲烷燃料电池原理示意图，回答下列问题：,电池的负极是_(填“a”或“b”)电极，该极的电极反应式为_ _。 电池工作一段时间后电解质溶液的pH_ (填“增大”、“减小”或“不变”)。,a,CH410OH8e=,CO 7H2O,减小,CH4在反应时失去电子，故a电极是电池的负极。由于电池工作过程中会消耗OH，故一段时间后，电解质溶液的pH会减小。,答案,解析,1,2,3,4,5,(2)熔融盐燃料电池具有很高的发电效率，因而受到重视。可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为负极燃气，空气与CO2的混合气为正极助燃气，制得在650 下工作的燃料电池。请完成有关的电池反应式： 负极反应式：2CO 2CO 4e=4CO2； 正极反应式：_； 总电池反应式：_。,O22CO24e=2CO,2COO2=2CO2,正极发生还原发应，故正极电极反应式为O22CO24e=2CO ，根据正极反应式负极反应式总电池反应，可推知总电池反应式应为2COO2=2CO2。,答案,解析,1,2,3,4,5,本课结束,
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