高考必备 - 4-2化学电源

复习根据化学反应：2FeCl3+Fe=3FeCl2设计双液原电池画出装置图标出正负极，电解液写出电极反应电子流向，离子移动方向电流方向第二节化学电源普通锌锰电池碱性电池

镍镉电池小型高性能燃料电池锂离子电池镍氢电池

空气电池锂电池化学电池1)概念:将化学能变成电能的装置2)分类:①一次电池又称不可充电电池——如：干电池②二次电池又称充电电池——蓄电池③燃料电池3)优点:①能量转换效率高，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和电池组，使用方便。③易维护，可在各种环境下工作。1、干电池(普通锌锰电池）干电池用锌制桶形外壳作负极，位于中央的顶盖有铜帽的石墨作正极，NH4Cl、ZnCl2作电解质溶液填充MnO2的黑色粉末吸收正极放出的H2，防止产生极化现象（妨碍碳棒与NH4+的接触，使电池的内阻增大）

Zn+2MnO2+2NH4Cl=ZnCl2+Mn2O3+2NH3↑

+H2O请写出各电极的电极反应。一、一次电池锌筒石墨棒MnO2和C普通锌-锰干电池的结构NH4Cl、ZnCl2

和

H2O等（负极）（正极）练：写出锌锰干电池的电极反应方程式。负极————————————————正极————————————————总反应———————————————通常我们可以通过干电池的外观上的哪些变化判断它已经不能正常供电了？_____________________________Zn-2e-=Zn2+2NH4++2MnO2+2e-=Mn2O3+H2O+2NH3↑锌筒变软，电池表面变得不平整Zn+2MnO2+2NH4Cl=ZnCl2+Mn2O3+2NH3↑+H2O负极（锌）：Zn+2OH-–2e-Zn(OH)2正极（石墨）：2MnO2+2H2O+2e-2MnOOH+2OH-钢筒石墨棒Zn粉和KOH的混合物碱性锌-锰干电池的结构MnO2总：Zn+2MnO2+2H2O＝2MnOOH+Zn(OH)2碱性锌－锰干电池特征：电解液变为离子导电性更好的碱性，负极也由锌片改为锌粉，反应面积成倍增长，使放电电流大幅度提高。负极：锌正极：MnO2电解液：KOH4)电池优劣的判断标准:①比能量［符号(W·h/kg)，(W·h/L)］指电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少②比功率指电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小③电池的储存时间的长短铅蓄电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池……1.铅蓄电池1)正负极材料正极：PbO2负极：Pb2)工作机制电解质：H2SO4溶液铅蓄电池为典型的可充电电池，其电极反应分为放电和充电两个过程二、二次电池放电过程总反应：Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4=2PbSO4(s)+2H2OPb(s)+SO42--2e-=PbSO4(s)正极：PbO2(s)+4H++SO42-+2e-=2PbSO4(s)+2H2O

氧化反应

还原反应负极：①放电过程Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4=2PbSO4(s)+2H2O负极(Pb)：

Pb+SO42--2e-＝PbSO4正极(PbO2)：PbO2+4H++

SO42-+2e

＝PbSO4+2H2O已知铅蓄电池工作时发生如下反应：(１)工作一段时间后，蓄电池电解质溶液的pH_______(２)当转移0.2mol电子时，电池内消耗的H2SO4的物质的量为________。增大0.2mol

PbO2+Pb+2H2SO4

2PbSO4↓+2H2O放电充电三、燃料电池①燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内，而是在工作时，不断从外界输入，同时将电极反应产物不断排出电池②优点：效率高、无污染，装置可持续使用③一般的可燃物均可与O2组成燃料电池，如H2、CO、

CH4、乙醇等。④燃料电池一般以碱性介质作电解液，也可用酸性或中性介质作电解液，电极反应式不同。连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池负极：2H2-4e-=4H+优点：能量转化率高、不污染环境。总反应：2H2+O22H2O氢氧燃料电池（酸性介质）电极:Pt制作的惰性电极介质：酸性介质正极：O2+4H++4e-=2H2O氢氧燃料电池（中性介质）已知中性介质中氢氧燃料电池的工作原理如右图，请写出电极反应式。负极：2H2-4e-=4H+

正极：O2+2H2O+4e-=4OH-

总反应：2H2+O2＝2H2O小结：电极反应式的书写确定原电池的正负极，弄清正负极上发生反应的物质。2.注意电解质溶液的成分，对正、负极反应产物的影响，根据需要添加H+、OH－或H2O。3.保证电荷守恒、原子守恒。甲烷-氧燃料电池我国发射的载人宇宙飞船是采用先进的甲烷燃料电池为电源的。该电池用金属铂片插入KOH溶液中作电极，又在两极上分别通甲烷和氧气。电池总反应式为：CH4+2O2+2KOH＝K2CO3+3H2O（1）负极上的电极反应为_______________。（2)消耗标准状况下的5.6L的O2时，有____mol电子发生转移。（3)开始放电时，正极附近溶液的pH_______（填“增大”“减小”或“不变”）CH4+10OH--8e-

＝CO32-+7H2O１增大O2+4e-+2H2O=4OH-１．一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇（Y2O3）的氧化锆（ZrO2)晶体，在熔融状态下能传导O2-．下列对该燃料电池说法正确的是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+10H2OC．通入空气的一极是正极，电极反应为:O2+4e-=2O2-D．通入丁烷的一极是正极，电极反应为：

C4H10+13O2-－26e-=4CO2+5H2OBC练习２.碱性锌锰电池以氢氧化钾溶液作电解液，总反应式为Zn+2MnO2+2H2O＝2MnOOH+Zn(OH)2下列说法错误的是电池工作时，锌失去电子电池正极的电极反应式为：

2MnO2+2H2O+2e-

＝2MnOOH+2OH-电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极外电路中每通过0.2mol电子，锌的质量理论上减小6.5gC

３.熔融盐燃料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的混合气体为阴极助燃气，制得在650℃下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式：阳极反应式：2CO+2CO32--4e-→4CO2

阴极反应式：________________________

总电池反应式：______________________2CO+O2→2CO2O2+2CO2+4e-→2CO32-

４.心脏起博器中用了这样一个原电池(示意图)：

已知人体血液的pH值在7.35～7.45之间。将心脏起博器，植入如图红色区域静脉血管内，请写出电极反应式并分析其工作原理。已知：Zn-负极，Pt-正极；人体体液作电解质，溶解氧做氧化剂。负极反应：2Zn-4e-+4OH-=2Zn(OH)2

正极反应：O2+4e-+2H2O=4OH-电池反应：2Zn+O2+2H2O=2Zn(OH)2

光合作用有二氧化碳与水合成葡萄糖，同时放出氧气，写出化学方程式。6CO2（g)+6H2O(l)=C6H12O6(g)+O2(g)设想在酸性