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。新知导学达标检测内容索引新知导学1.化学电池的分类化学电池的分类(1)化学电池按其使用性质常分为如下三类：一次电池：又叫干电池， 消耗到一定程度就不能再使用。二次电池：又称充电电池或蓄电池，放电后可以再 使活性物质再生。燃料电池：一种连续将 的化学能直接转化为电能的化学电池。(2)化学电池按其电解质性质可分为 电池、 电池、 电池。一、化学电池及其分类活性物质充电燃料和氧化剂中性酸性碱性2.判断电池优劣的主要标准判断电池优劣的主要标准(1)比能量：单位质量或单位体积所能输出电能的多少，单位是(Wh)kg1或(Wh)L1。(2)比功率：单位质量或单位体积所能输出功率的大小，单位是Wkg1或WL1。(3)电池可储存时间的长短。3.化学电池的回收利用化学电池的回收利用使用后的废弃电池中含有大量的 和酸碱等有害物质，随处丢弃会给土壤、 等造成严重的污染。废弃电池要进行回收利用。重金属水源例例1下列说法中错误的是A.干电池是以胶糊状电解液来产生直流电的一次电池B.二次电池能连续不断地使用是因为含有的活性物质可以再生C.氢气、甲醇、烃、肼、氨等液体或气体都可作为燃料电池的燃料D.具有高“比能量”和高“比功率”的电池称为高能电池 解解析析二次电池放电后需要再充电，只能重复使用，而不能连续不断地使用。 答案解析例例2随着人们生活质量的不断提高，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.利用电池外壳的金属材料B.防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染C.防止电池中渗漏的电解液腐蚀其他物品D.回收其中石墨电极解析解析汞、镉、铅等重金属离子会对土壤和水源造成污染。答案解析1.一次电池一次电池(1)碱性锌锰电池是一种常用的一次电池，总反应式为Zn2MnO22H2O=2MnOOHZn(OH)2 。负极是 ，正极是 ，电解质溶液是 溶液；负极反应式是 ；正极反应式是 。二、常见的化学电池ZnMnO2KOHZn2OH2e=Zn(OH)22MnO22H2O2e=2MnOOH2OH(2)锌银电池具有比能量大、电压稳定、储存时间长等特点，总反应式为ZnAg2OH2O=Zn(OH)22Ag。负极反应式是 ；正极反应式是 。Zn2OH2e=Zn(OH)2Ag2OH2O2e=2Ag2OH2.二次电池二次电池铅蓄电池是常见的二次电池，其放电反应和充电反应表示如下：Pb(s)PbO2(s)2H2SO4(aq) 2PbSO4(s)2H2O(l)(1)负极是 ，正极是 ，电解质溶液是 。(2)放电反应原理负极反应式是 ；正极反应式是；放电过程中，负极质量的变化是 ，电解质溶液pH的变化是 。PbPbO2硫酸溶液增大增大(3)充电反应原理阴极(发生还原反应)反应式是 ；阳极(发生氧化反应)反应式是 ；充电时，铅蓄电池正极与直流电源 极相连，负极与直流电源 极相连。正负PbSO4(s)2H2O(l)2e=PbO2(s)3.燃料电池燃料电池氢氧燃料电池用铂作电极，不断充入的氢气和氧气，分别在两极发生氧化反应和还原反应。(1)氢氧燃料电池的总反应式是 。(2)写出氢氧燃料电池(介质不同)的电极反应：2H2O2=2H2O介质负极反应式正极反应式酸性2H24e=4HO24H4e=2H2O碱性2H24e4OH=4H2OO22H2O4e=4OH归纳总结归纳总结常见化学电池的比较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。例例3(2017腾冲县期末)锂空气电池放电时的工作原理如图所示。下列叙述正确的是答案解析A.放电时Li由B极向A极移动B.电池放电反应为4LiO22H2O= 4LiOHC.B电极反应式为O24H4e= 2H2OD.电解液a可以为氯化锂溶液方法点拨根据原电池装置书写电极反应式根据原电池装置书写电极反应式(1)由装置图确定原电池的正极、负极及各极反应物。(2)若电解质溶液中的阴离子与负极产生的阳离子不共存，该阴离子写入负极反应式。(3)正极反应是溶液中的阳离子或氧化剂得到电子被还原。例例4(2017毕节市模拟)镍镉电池是一种可充电的“干电池”，使用寿命长达1015年。镍镉电池的总反应为Cd2NiOOH2H2O 2Ni(OH)2Cd(OH)2。下列说法不正确的是A.放电时，负极发生了氧化反应，反应为Cd2OH2e=Cd(OH)2B.充电时，阳极反应为Ni(OH)2(s)eOH(aq)=NiOOH(s)H2O(l)C.电池工作时，负极区pH增大，正极区pH减小D.该电池充电时将电能转化为化学能答案解析方法点拨由二次电池的总反应式书写电极反应式由二次电池的总反应式书写电极反应式(1)放电时为原电池，由总反应式中元素化合价的变化，确定负极、正极的反应物、主要产物和转移电子数目，再结合电解质溶液性质和守恒关系写出电极反应式。(2)充电时的电极反应是放电电极反应的逆过程，即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。例例5写出下列燃料电池的电极反应式和总反应式。(1)酸性条件下的甲烷燃料电池总反应式：_；正极反应式：_；负极反应式：_。(2)碱性条件下的甲烷燃料电池总反应式：_；正极反应式：_；负极反应式：_。答案CH42O2=CO22H2O2O28H8e=4H2OCH48e2H2O=CO28H2O24H2O8e=8OH(3)碱性条件下的甲醇(CH3OH)燃料电池总反应式：_；正极反应式：_；负极反应式：_。答案3O26H2O12e=12OH方法点拨(1)燃料电池的总反应相当于燃料的燃烧，书写总反应方程式时，要注意产物与电解质溶液是否发生反应，若能反应，电解质溶液要写在总反应方程式中。(2)燃料电池正极反应的本质是氧气得电子发生还原反应，即O24e=2O2，产生的O2存在形式与电解质溶液的酸碱性和电解质的状态有着密切的关系。(3)书写燃料电池的电极反应式，一定要注意电解质的酸碱性。碱性溶液电极反应式不能出现H；酸性溶液电极反应式不能出现OH。学习小结达标检测1.下列说法错误的是A.氧化还原反应所释放的化学能，是化学电池的能量来源B.化学电池中的负极材料不一定参加电极反应C.二次电池的充电和放电过程是可逆反应D.丢弃废旧电池不但会污染环境，而且是资源的极大浪费答案1234解析解解析析二次电池的充电和放电，是在不同条件下发生的过程，它们不是可逆反应。652.下列电池工作时，氧气在正极放电的是答案解析1234解析解析燃料电池中在正极放电的物质都是氧气。653.某电池以K2FeO4和锌为电极材料，氢氧化钾溶液为电解质溶液。下列说法不正确的是A.锌为电池的负极B.正极反应式为2FeO 10H6e=Fe2O35H2OC.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1234654.镁及其化合物一般无毒(或低毒)、无污染，且镁电池放电时电压高而平稳，因而越来越成为人们研制绿色原电池所关注的焦点。其中一种镁电池的反应为xMgMo3S4 MgxMo3S4，则镁电池放电时，下列说法错误的是A.Mg2向正极迁移B.正极反应式为Mo3S42xe=Mo3SC.Mo3S4发生氧化反应D.负极反应式为xMg2xe=xMg2答案1234解解析析镁在反应中失电子，则Mo3S4在反应中得电子，故放电时Mo3S4发生还原反应。解析655.氢氧燃料电池已用于航天飞机，它是以铂作电极，H2SO4溶液作电解质溶液，正极反应为O24H4e=2H2O，负极反应为2H24e=4H。下列叙述不正确的是A.H2在负极发生氧化反应B.燃料电池的能量转化率可达100%C.是一种高效、环境友好的发电装置D.供电时的总反应为2H2O2=2H2O12345答案解析66.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：12345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减小解解析析甲烷在反应时失去电子，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6(2)熔融盐燃料电池具有很高的发电效率，因而受到重视。可用碳酸锂和碳酸钠的熔融盐混合物作电解质，一氧化碳为负极燃气，空气与二氧化碳的混合气为正极助燃气，制得在650 下工作的燃料电池，其负极反应式为2CO2CO 4e=4CO2。正极反应式是_；总电池反应式是_。12342COO2=2CO2解解析析 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65