化学电源
一、化学电池及其分类
1．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：
①一次电池：又叫干电池，活性物质消耗到一定程度就不能再使用。
②二次电池：又称充电电池或蓄电池，放电后可以再充电使活性物质获得再生。
③燃料电池：一种连续将燃料和氧化剂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中性电池、酸性电池、碱性电池。
2．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(W·h)·kg－1或(W·h)·L－1。
（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W·kg－1或W·L－1。
（3）电池可储存时间的长短。
3．化学电池的回收利用
使用后的废弃电池中含有大量的重金属和酸碱等有害物质，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。
二、常见的化学电池
1．一次电池
（1）碱性锌锰电池是一种常用的一次电池，总反应式为
Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2。
①负极是Zn，正极是MnO2，电解质溶液是KOH溶液；
②负极反应式是Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2；
③正极反应式是2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－。
（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
Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。
①负极反应式是Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2；
②正极反应式是Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－。
技巧点拨化学电池中电极反应式的书写方法及步骤
（1）分析电极反应。负极元素化合价升高，失电子，发生氧化反应，写出氧化产物的简单形式；正极元素化合价降低，得电子，发生还原反应，写出还原产物的简单形式。
（2）注意电解质环境。电极产物在电解质溶液中能稳定存在，写出产物的正确存在形式。
（3）根据电荷守恒、原子守恒配平电极反应式。
（4）根据正负极得失电子守恒，两电极反应式相加得电池总反应。
（5）若已知电池总反应，可用电池总反应减去某一电极反应式求得另一电极反应式。
2．二次电池
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)放电
2PbSO4(s)＋2H2O(l)
（1）负极是Pb，正极是PbO2，电解质溶液是H2SO4溶液。
（2）放电反应原理
①负极反应式是Pb(s)＋SO2－4(aq)－2e－===PbSO4(s) ；
②正极反应式是PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO2－4(aq)＋2e－===PbSO4(s)＋2H2O(l) ；
③放电过程中，负极质量的变化是增大，电解质溶液pH的变化是增大。
（3）充电反应原理
①阴极(发生还原反应)反应式是 PbSO4(s)＋2e－===Pb(s)＋SO2－4(aq) ；
②阳极(发生氧化反应)反应式是PbSO4(s)＋2H2O(l)－2e－===PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO2－4(aq) ；
③充电时，铅蓄电池正极与直流电源正极相连，负极与直流电源负极相连。
3．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2H2＋O2===2H2O。
（2）写出氢氧燃料电池(介质不同)的电极反应：
【知识拓展】（1）燃料电池的工作原理
一般的燃料电池大多是可燃性物质(主要是可燃性气体或蒸气)与氧化剂(一般是氧气)及电解质溶液共同组成的原电池。可燃性物质在原电池负极发生氧化反应，氧气在原电池正极发生还原反应。也就是说不管是哪一种燃料电池，正极都是氧化剂(如O2)得电子发生还原反应。
（2）常见的四种典型燃料电池
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
【答案】B
【解析】手机锂离子电池可以多次充放电，因此是二次电池，A项正确；铜锌原电池工作的时候，锌作负极，铜作正极，电子应该是从锌电极经导线流向铜电极，B项错误；甲醇燃料电池就是将甲醇内部的化学能转化为电能的装置，C项正确；锌的化学性质比锰要活泼，因此锌锰干电池中锌是负极，D项正确。答案选B。2．纽扣电池的两极材料分别是锌和氧化银，离子导体是KOH溶液。放电时两个电极的反应分别是Zn＋2OH －－2e－＝ZnO＋H
O和Ag2O＋H2O＋2e－＝2Ag＋2OH-。下列说法正确的是
2
A．锌是负极反应物，氧化银是正极反应物
B．锌发生还原反应，氧化银发生氧化反应
C．溶液中OH-向正极移动，K+、H+向负极移动
D．电池使用过程中，负极区溶液的碱性增强
【答案】A
【解析】放电时两个电极的反应分别是Zn＋2OH－－2e－＝ZnO＋H2O和Ag2O＋H2O＋2e－＝2Ag＋2OH-，锌失去电子，锌是负极，氧化银得到电子，作正极，据此解答。
【详解】根据以上分析可知锌是负极反应物，氧化银是正极反应物，A项正确；锌失去电子，发生氧化反应，氧化银得到电子，发生还原反应，B项错误；溶液中OH-向负极移动，K+、H+向正极移动，C项错误；电池使用过程中，负极区消耗氢氧根，则负极区溶液的碱性减弱，D项错误。答案选A。
3．一种新型的二次电池锌—空气燃料电池，以KOH溶液为电解液，放电时的总反应为：2Zn＋O2＋4OH－＋2H2O ＝2Zn(OH)42－。关于该装置的说法正确的是
A．充电时，锌电极接外电源的负极
B．充电时，电解质溶液中c(OH－)逐渐减小
C．放电时，负极反应为：Zn－2e－＋4H2O＝Zn(OH)42－＋4H+
D．放电时，电路中每通过4mol电子，则消耗氧气22.4 L
【答案】A
【解析】根据放电时的总反应为：2Zn＋O2＋4OH－＋2H2O＝2Zn(OH)42－可知，Zn在反应中失电子，被氧化，作负极；O2得电子，在正极上发生还原反应，由上述分析可知，Zn是负极，故充电时，锌电极接外电源的负极，A项正确；充电时总反应恰好是放电时的逆过程，总反应为2Zn(OH)42－＝2Zn＋O2＋4OH－＋2H2O，故电解质溶液中c(OH－)逐渐增大，B项错误；由于KOH溶液作电解质放电时，负极反应为：Zn－2e－+ 4OH-＝2Zn(OH)42－，C项错误；放电时，电路中每通过4mol电子，则消耗氧气为1mol，但由于未告知标准状况，故体积不一定为22.4 L，D项错误。答案选A。
4．氨硼烷(NH3·BH3)电池可在常温下工作，装置如图所示。未加入氨硼烷之前，两极室质量相等，电池反应为NH3·BH3＋3H2O2=NH4BO2＋4H2O。已知H2O2足量，下列说法正确的是
A．正极的电极反应式为2H＋+2e-=H2↑
B．电池工作时，H＋通过质子交换膜向负极移动
C．电池工作时，正、负极分别放出H2和NH3
D．工作足够长时间后，若左右两极室质量差为1.9g，则电路中转移0.6mol电子
【答案】D
【解析】以氨硼烷(NH3?BH3)电池工作时的总反应为NH3·BH3+3H2O2=NH4BO2+4H2O可知，左侧NH3?BH3失电子发生氧化反应为负极，电极反应式为NH3?BH3+2H2O-6e-=NH4BO2+6H+，右侧H2O2得到电子发生还原反应为正极，电极反应式为3H2O2+6H++6e-=6H2O，据此分析。
右侧H2O2得到电子发生还原反应为正极，电极反应式为3H2O2+6H++6e-=6H2O，A项错误；
B.放电时，阳离子向正极移动，所以H+通过质子交换膜向正极移动，B项错误；NH3?BH3为负极，失电子发生氧化反应，则负极电极反应式为NH3?BH3+2H2O-6e-=NH4BO2+6H+，右侧H2O2为正极，得到电子发生还原反应，电极反应式为3H2O2+6H++6e-=6H2O，所以电池工作时，两个电极都不产生气体，C项错误；未加入氨硼烷之前，两极室质量相等，通入后，负极电极反应式为NH3?BH3+2H2O-6e-=NH4BO2+6H+，正极电极反应式为
3H2O2+6H++6e-=6H2O，假设转移电子的物质的量是6mol，则左室质量增加=31g-6g=25g，右室质量增加6g，两极的质量相差19g，理论上转移0.6mol电子，工作一段时间后，若左右两极室质量差为1.9g，则电路中转移0.6 mol电子，D项正确。
5．iPhone手机使用的锂电池以质量轻、能量高而备受关注，目前已成功研制出多种锂电池。某种锂电池的总反应是Li＋MnO2＝LiMnO2。下列说法正确的是
-
A．Li是负极，电极反应为MnO2＋e-＝MnO
2
B．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极
C．电池内部产生的MnO2－向锂电极移动
D．钠比锂更活泼，相同质量的钠作电极比锂提供的电能更多
【答案】C
【解析】根据总反应式可判断，Li失去电子，MnO2得到电子，所以Li是负极，MnO2是正极；原电池电解质溶液中的阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，据此解答。根据总反应式可判断，Li失去电子，MnO2得到电子，所以Li是负极，MnO2是正极，A项错误；电池工作时，电子从负极经导线传递到正极上，B项错误；
-向锂电极移动，C项正确；M(Na)＞M(Li)，相同质原电池中阴离子向负极移动，所以电池内部产生的MnO
2
量时，n(Li)＞n(Na)，故Li作电极提供的电能更多，D项错误。答案选C。
6．2018年5月美国研究人员成功实现在常温常压下用氮气和水生产氨，原理如下图所示，下列说法正确的是
A．图中能量转化方式只有2种
B．H+向a极区移动
C．b极发生的电极反应为：N2＋6H+＋6e－＝2NH3
D．a极上每产生22.4LO2流过电极的电子数一定为4×6.02×1023
【答案】C
【解析】图中能量转化方式有风能转化为电能、太阳能转化为电能、化学能转化为电能等，A项错误； b
极氮气转化为氨气，氮元素化合价降低被还原为原电池的正极，故H+向正极b极区移动，选项B错误；C. b极为正极，发生的电极反应为：N2＋6H+＋6e－＝2NH3，C项正确；a极为负极，电极反应为2H2O－4e－＝O2↑＋4H+，每产生标准状况下22.4LO2流过电极的电子数一定为4×6.02×1023，但题干没说明标准状况，D 项错误。答案选C。
7．以甲烷为燃料的新型电池得到广泛的研究，如图是目前研究较多的一类固体氧化物燃料电池的工作
原理示意图。下列说法错误的是
A ．以甲烷为燃料，其成本大大低于以氢气为燃料的传统燃料电池
B ．A 电极为电池正极，发生还原反应
C ．B 电极反应式为CH 4＋4O 2?－8e －＝CO 2＋2H 2O
D ．该电池的总反应：CH 4＋2O 2══点燃
CO 2＋2H 2O 【答案】D
【详解】因为甲烷比氢气易得到，成本低，所以甲烷为燃料，其成本大大低于以氢气为燃料的传统燃料电池，A 项正确；A 电极通入氧气，化合价降低，发生还原反应，A 电极为电池正极，B 项正确；B 电极通入甲烷，甲烷失去电子和阳离子结合生成二氧化碳和水，其反应式为CH 4＋4O 2?－8e －＝CO 2＋2H 2O ，C 项正确；甲烷燃料电池是化学能转化为电能，不是化学能变为热能，该电池的总反应：CH 4＋2O 2＝CO 2＋2H 2O ，D 项错误。答案选D 。
8．化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法不正确．．．
的是 A ．Zn 2+向Cu 电极方向移动，Cu 电极附近溶液中H +浓度增加
B ．
正极的电极反应式为Ag 2O ＋2e ?＋H 2O 2Ag ＋2OH ?
C ．锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄
D ．使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降
【答案】A
【解析】Zn 较Cu 活泼，做负极，Zn 失电子变Zn 2+
，电子经导线转移到铜电极，铜电极负电荷变多，吸引了溶液中的阳离子，因而Zn 2+
和H +
迁移至铜电极，H +
氧化性较强，得电子变H 2，因而c(H +
)减小，A 项错误；Ag 2O 作正极，得到来自Zn 失去的电子，被还原成Ag ，结合KOH 作电解液，故电极反应式为Ag 2O ＋2e ?＋H 2O ＝2Ag ＋2OH ?，B 项正确；Zn 为较活泼电极，做负极，发生氧化反应，电极反应式为Zn-2e -=Zn 2+，锌溶解，因而锌筒会变薄，C 项正确；铅蓄电池总反应式为PbO 2 + Pb + 2H 2SO 4
放电
充电
2PbSO 4 + 2H 2O ，可知放电一段时间后，H 2SO 4不断被消耗，因而电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降，D 项正确。
9．某公司开发了一种以甲醇为原料，以KOH 为电解质的用于手机的可充电的高效燃料电池，充一次电可连续使用一个月。其中B 电极的电极材料为碳，如图是一个电化学过程的示意图。请填空：
(1)放电时：正极参加反应气体22.4L(标准状况下)，则转移电子的物质的量为___。
(2)在此过程中若完全反应，乙池中A 极的质量增加216 g ，则乙池中c (H +)=______(反应后溶液体积为2000mL)。
(3)若在常温常压下，1gCH 3OH 燃烧生成CO 2和液态H 2O 时放热22.68kJ ，表示甲醇燃烧热的热化学方程式为___。
【答案】4mol 1mol·L －1
CH 3OH(l)＋3
2O 2(g)＝CO 2(g)＋2H 2O(l) △H ＝－725.76kJ/mol
【解析】（1）放电时，甲醇失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，所以电极反应式为：CH 3OH-6e －+8OH －
═CO 2－
3+6H 2O ，正极：O 2＋4e －
＋2H 2O=4OH －
；
（2）乙池是电解池，总反应为：4Ag ＋＋2H 2O ══电解
4Ag↓＋4H +＋O 2↑，乙池中A 极上银离子得电子发生还原反应，根据方程式计算氢离子的浓度。
（3）n （CH 3OH ）=1
32mol ，结合燃烧热的概念书写热化学方程式。
【详解】(1)放电时：正极：O 2＋4e －＋2H 2O=4OH －
，正极参加反应气体22.4L(标准状况下)，则转移电子的物质的量为 22.4L
22.4L/mol ×4＝4mol 。
(2)电解总反应为：4Ag ＋＋2H 2O ══电解4Ag↓＋4H +
＋O 2↑，乙池中A 极上银离子得电子发生还原反应，生成的氢离子的物质的量与银的物质的量相同，A 极的质量增加216 g ，则乙池中c (H +)=216g 108g/mol 2L =1mol·L －1
。 (3)n （CH 3OH ）=1
32mol ，生成CO 2和液态H 2O 时放热22.68kJ ，则1molCH 3OH 燃烧生成CO 2和液态H 2O 时放出的热量为22.68kJ×32=725.76kJ，表示甲醇燃烧热的热化学方程式为CH 3OH （l ）+3
2O 2（g ）=CO 2（g ）+2H 2O （l ） △H =-725.76kJ/mol 。
【点睛】本题以甲醇为燃料综合考查了燃料电池和电解池的计算以及热化学方程式书写，侧重于学生的分析能力和计算能力的考查，难点（2）电解反应的计算，结合电解总方程式计算。
10．某校课题组的同学设计“甲烷—碳酸盐—空气”熔盐燃料电池处理污水，其结构示意图如下：
污水处理原理：保持污水的pH 在5.0~6.0之间，通过电解生成Fe(OH)3沉淀。Fe(OH)3有吸附性，可吸附污物而沉积下来，具有净化水的作用。阴极产生的气泡把污水中悬浮物带到水面形成浮渣层，刮去(或撤掉)浮渣层，即起到了浮选净化的作用。回答下列问题：
（1）图中 A 的化学式为__________________。
（2）燃料电池正极反应为O 2+2CO 2+4e —= 2CO 23
，负极反应式为_____________。 （3）用电极反应式和离子或化学方程式说明电解池中生成Fe(OH)3的过程： _________________；_______________；______________ 。
（4）若在阴极产生了 2 mo1气体，则理论上熔融盐燃料电池消耗 CH 4 (标准状况下)____L 。 【答案】（1）CO 2
（2）CH 4＋4CO 32－－8e －＝5CO 2＋2H 2O
（3）Fe －2e －＝Fe 2+ Fe 2+＋2OH －＝Fe(OH) 2↓ 4Fe(OH )2＋O 2＋2H 2O ＝4Fe(OH)3 （4）11.2
【解析】装置右侧为燃料电池，负极甲烷发生氧化反应，生成二氧化碳和水：CH4＋4CO32－－8e－＝5CO2＋2H2O；正极氧气结合二氧化碳生成碳酸根：O2＋2CO2＋4e－＝2CO32－；左侧为电解池，铁电极为阳极，石墨电极为阴极，据此解答。
（1）图中 A是二氧化碳，化学式为：CO2；
（2）燃料电池正极反应为O2＋2CO2＋4e－＝2CO32－，负极反应式为：CH4＋4CO32－－8e－＝5CO2＋2H2O；
（3）污水的pH 在5.0～6.0之间，通过电解生成Fe(OH)3沉淀，故铁电极先失去电子发生氧化反应：Fe－2e－＝Fe2+；正极氢离子得电子发生还原产生氢气，继续发生反应：Fe2+＋2OH－＝Fe(OH) 2↓ ；氢氧化亚铁沉淀再被空气氧化，发生反应：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O＝4Fe(OH)3；
（4）若在阴极产生了 2 mo1H2，则转移电子4mol，结合甲烷的电极反应式：CH4+4CO32－-8e- =5CO2+2H2O；理论上熔融盐燃料电池消耗 CH4的物质的量为0.5mol，故标况下消耗甲烷的体积为11.2L。
1．含氯苯的废水可通过加入适量乙酸钠，设计成微生物电池将氯苯转化为苯而除去，其原理如图所示(-C6H5表示苯基，C6H6为苯)。下列叙述错误的是
A．N极为电池的负极
B．随温度升高，电池的效率可能降低
C．每生成1 mol CO2，有4 mol H＋迁入M极区
D．M极的电极反应式为Cl-C6H5+e-=C6H6+Cl-
【答案】D
【解析】该装置为原电池装置，根据H+移动的方向，M极为正极，根据装置图，正极反应式为
Cl-C6H5+H++2e-=C6H6+Cl-，N极为负极，其电极反应式为CH3COO-+2H2O-8e-=2CO2+7H+，据此分析；
【详解】根据H+移动的方向以及原电池的工作原理，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，即M极为正极，N极为负极，A项正确；高温使蛋白质变性失去活性，杀死微生物，使电池的效率降低，B项正确；负极反应式为CH3COO-+2H2O-8e-=2CO2+7H+，生成1molCO2，转移电子物质的量为4mol，整个电路中通过的电量相同，因此生成1molCO2，有4molH+迁入M极区，C项正确；根据上述分析，M极的电极反应式为
Cl-C6H5+H++2e-=C6H6+Cl-，D项错误。答案选D。
【点睛】电极反应式的书写是本题的难点，一般根据装置图，书写出：氧化剂+ne-→还原产物，还原剂- ne-→氧化产物，然后判断酸碱性，如果是酸性，负极产生H+，正极消耗H+，如果是碱性，负极消耗OH-，正极则产生OH-，最后根据电荷守恒和原子守恒配平其他。
2．践行“绿水青山就是金山银山”理念，保护环境，处理厨房污水是一个重要课题。某科研小组设计使用微生物电池处理污水，装置如图所示(污水中低浓度有机物可用C6H12O6表示)，下列说法正确的是
A．b电极为电池负极
B．b电极附近溶液的pH增大
C．a电极反应式为C6H12O6+6 H2O-12e-=6CO2 +24 H+
D．x＜y
【答案】B
【解析】由图示信息知，C6H12O6在a电极上转化为CO2，其失电子表现还原性，a电极为负极；NO3－在b电极上得电子生成N2，b电极为正极。
【详解】由以上分析知，b电极为电池正极，A项错误；b电极上，发生反应2NO3－+10e-+6H2O=N2↑+12OH-，则电极附近溶液的pH增大，B项正确；a电极上，C6H12O6失电子转化为CO2等，电极反应式为C6H12O6+6
H2O-24e-=6CO2 +24 H+，C项错误；在阴、阳离子交换膜之间的溶液中，为平衡两边电极溶液的电性，Cl-移向a电极，Na+移向b电极，则氯化钠溶液的浓度减小，所以x＞y，D项错误。答案选B。
3．我国某科研机构研究表明，利用K2Cr2O7可实现含苯酚废水的有效处理，其工作原理如下图所示。若水分子不能通过阴、阳离子交换膜，则下列说法正确的是
A．N为该电池的负极
B．该电池可以在高温下使用
C．一段时间后，中间室中NaCl溶液的浓度减小
D．M的电极反应式为：C6H5OH – 28e－+ 28OH－=6CO2 + 17H2O
【答案】C
【解析】由图可知Cr元素化合价降低，被还原，N为正极， A项错误；该电池用微生物进行发酵反应，不耐高温，B项错误；由于电解质NaCl溶液被阳离子交换膜和阴离子交换膜隔离，使Na+和Cl-不能定向移动，所以电池工作时，负极生成的H+透过阳离子交换膜进入NaCl溶液中，正极生成的OH-透过阴离子交换膜进入NaCl溶液中与H+反应生成水，使NaCl溶液浓度减小。C项正确；苯酚发生氧化反应、作负极，结合电子守恒和电荷守恒可知电极反应式为C6H5OH-28e－＋11H2O=6CO2↑＋28H＋，D项错误。答案选C。
4．NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料电池，其原理如图，下列判断正确的是
A．石墨电极Ⅱ为电池负极
B．电池中NO3－从石墨电极I向石墨电极Ⅱ作定向移动
C．石墨I电极发生的电极反应为NO2＋NO3－－e－＝N2O5
D．每消耗1 mol NO2转移电子2 mol
【答案】C
【解析】以NO2、O2、熔融NaNO3组成的燃料电池，在使用过程中石墨I电极为原电池的负极，NO2被氧化，N 元素混合升高，应生成N2O5，电极方程式为NO2＋NO3－－e－═N2O5，石墨Ⅱ通入氧气，发生还原反应，为原电池的正极，电极方程式为O2＋2N2O5＋4e－＝4NO3－，以此解答该题。
【详解】石墨电极Ⅱ为电池正极，A项错误；石墨I电极为原电池的负极，原电池工作时，阴离子向负极移动，即NO3－从石墨电极Ⅱ向石墨电极I作定向移动，B项错误；石墨I电极为原电池的负极，NO2被氧化，N元素混合升高，应生成N2O5，电极反应为NO2＋NO3－－e－＝N2O5，C项正确；由石墨I电极反应为NO2＋NO3－－e－═N2O5可知，每消耗1 mol NO2转移1 mol电子，D项错误。答案选C。
5．应用电化学原理，回答下列问题：
（1）上述三个装置中，负极反应物化学性质上的共同特点是_________。
（2）甲中电流计指针偏移时，盐桥（装有含琼胶的KCl饱和溶液）中离子移动的方向是________。
（3）乙中正极反应式为________；若将H2换成CH4，则负极反应式为_______。
（4）丙中铅蓄电池放电一段时间后，进行充电时，要将外接电源的负极与铅蓄电池______极相连接。
（5）应用原电池反应可以探究氧化还原反应进行的方向和程度。按下图连接装置并加入药品（盐桥中的物质不参与反应），进行实验：
ⅰ．K闭合时，指针偏移。放置一段时间后，指针偏移减小。
ⅱ．随后向U型管左侧逐渐加入浓Fe2(SO4)3溶液，发现电压表指针的变化依次为：偏移减小→回到零点→逆向偏移。
①实验ⅰ中银作______极。
②综合实验ⅰ、ⅱ的现象，得出Ag+和Fe2+反应的离子方程式是______。
【答案】（1）失电子被氧化，具有还原性
（2）钾离子移向硫酸铜溶液、氯离子移向硫酸锌溶液
（3）O2＋4e－＋2H2O＝4OH－ CH4－8e－＋10OH－＝CO32－＋7H2O
（4）负
（5）①正②Fe2+＋Ag+Fe3+＋Ag
【解析】（1）负极物质中元素化合价升高，发生氧化反应，本身具有还原性，即负极反应物化学性质上的共同特点是失电子被氧化，具有还原性；
（2）阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，盐桥中的K+会移向CuSO4溶液，氯离子移向硫酸锌溶液；
（3）正极是氧气得电子发生还原反应生成氢氧根离子，电极反应式为O2+4e－+2H2O＝4OH－；若将H2换成CH4，则负极反应式为CH4－8e－+10OH－＝CO32－+7H2O；
（4）丙中铅蓄电池放电一段时间后，进行充电时，要将负极中的硫酸铅变成单质铅，发生还原反应，所以应做电解池的阴极，则与电源的负极相连；
（5）①亚铁离子失电子发生氧化反应，所以碳是负极，银是正极；
②综合实验i、ii的现象，得出Ag+和Fe2+反应的离子方程式是Fe2+＋Ag+Fe3+＋Ag。
化学电源 一、促进观念建构的教学分析 1.教材及课标相关内容分析前一节已经学习了电池是利用氧化还原反应将化学能转化成电能的装置。本课时主要是让学生了解几种常见的化学电源在社会生产中的应用；通过碱性锌锰电池、蓄电池和燃料电池进一步理解原电池的概念和原理；了解化学电源的发展以及电池对环境造成的污染，增强环保意识。 2.学生分析：前的第一课时学习了：原电池的概念、原理、组成原电池的条件。由于学生之前没有电化学的基础，理解原电池原理有一定的难度。 3.我的思考：通过视频、学生讨论、交流等方式导出生活中同学们熟悉的各种电池的发展过程，增强学生的创新精神；然后依次的分析，各种化学电源的原理，电池的缺陷，既增强了学生的分析，综合，应变能力，同时又促进了对原电池原理的进一步理解。 二、体现观念建构的教学目标 1.知识与技能：了解一次电池，二次电池，燃料电池的反应原理，性能及其应用；会判 断电池的优劣。 2.过程与方法：本设计以开放式教学为指导思想，辅助以视频、讨论、归纳等手段，让学生在不断解决问题的过程中，建构理论知识，增强实际分析、解决问题的能力和创新精神。 3.情感态度价值观：认识化学电源在人类生产、生活中的重要地位；了解环境保护在生产生活中的重要作用。培养学生的自主学习能力，信息搜集处理能力及团队合作精神。 三、教学重、难点及处理策略一次电池，二次电池，燃料电池的反应原理，性能及其应用是教学重点，化学电池的反应原理是教学难点。本节课主要通过学生参与收集有关一次电池、二次电池、燃料电池的材料，视频展示、课堂讨论交流以及联系前面所学知识，将各类电池的结构特点、反应原理、性能、以及适用范围进行归纳总结，让学生主动对化学电池的反应原理进行建构。 四、促进观念建构的教学整体思路与教学结构图 教师活动学生活动
学校临清三中学科化学编写人徐山河审稿人张磊 第二节化学电源 一、教材分析 通过以前章节的学习，学生已经掌握了能量守恒定律、化学反应的限度、化学反应进行的方向和化学反应的自发性、以及原电池的原理等理论知识，为本节的学习做好了充分的理论知识准备。化学电池是依据原电池原理开发的具有很强的实用性，和广阔的应用范围的技术产品。本节的教学是理论知识在实 践中的延伸和拓展，将抽象的理论和学生在日常生 活中积累的感性体验联系起来，帮助学生进一步的深入认识化学电池。 现代科技的飞速发展也带动了电池工业的进步，各种新型的电池层出不穷。教材选取具有代表性的三大类电池，如生活中最常用的一次电池（碱性锌锰电池）、二次电池（铅蓄电池）、和在未来有着美好应用前景燃料电池。简介了电池的基本构造，工作原理，性能和 适用范围。同时向学生渗透绿色环保的意识。 二、教学目标 １．知识目标： （１）知道日常生活中常用的化学电源和新型化学电池； （２）认识一次电池、二次电池、燃料电池等几类化学电池； （３）会书写常用化学电池的电极反应式及总反应式。 ２．能力目标： 培养学生观察、分析、整理、归纳总结、探究等能力。 ３．情感、态度和价值观目标： 感悟研制新型电池的重要性以及化学电源可能会引起的环境问题，初步形成较为客观、正确的能源观，增强学生的环保意识。 三、教学重点难点 重点：化学电源的结构及电极反应的书写
难点：化学电源的结构及电极反应的书写 四、学情分析 在化学２中学生已学习了氧化还原反应的初步知识，前一节又已经学过原电池的基本内容，知道原电池的定义，形成条件，简单得电极反应等，所以在此基础上，进一步学习化学电源的知识。学生能通过对实验现象的观察、有关数据的分析和得出相关结论，具有一定的观察能力、实验能力和思维能力。五、教学方法 １．实验探究与启发讨论法。 ２．学案导学：见后面的学案。 ３．新授课教学基本环节：预习检查、总结疑惑→情境导入、展示目标→合作探究、精讲点拨→反思总结、当堂检测→发导学案、布置预习 六、课前准备 １．学生的学习准备：初步把握实验的原理和方法步骤。 ２．教师的教学准备：多媒体课件制作，课前预习学案，课内探究学案，课后延伸拓展学案。 七、课时安排：１课时 八、教学过程 组织教学导入新课 一、化学电池的种类 介绍化学电池的种类： 【指导学生交流】１．干电池：普通锌锰干电池的简称，在一般手电筒中使用锌锰干电池，是用锌皮制成的锌筒作负极兼做容器，中央插一根碳棒作正极，碳棒顶端加一铜帽。在石墨碳棒周围填满二氧化锰和炭黑的混合物，并用离子可以通过的长纤维纸包裹作隔膜，隔膜外是用氯化锌、氯化铵和淀粉等调成糊状作电解质溶液；电池顶端用蜡和火漆封口。在石墨周围填充ZnCl２、NH４Cl和淀粉糊作电解质，还填有MnO２作去极化剂吸收正极放出的H２，防止产生极化现象，即作去极剂，淀粉糊的作用是提高阴、
第四章 第二节 一、选择题(每小题有1个或2个选项符合题意) 1．(2008·海南高考卷)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)＋SO 2－4(aq)＝PbSO 4(s)＋2e － B ．在放电时，该电池的负极材料是铅板 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PbSO 4(s)＋2e －＝Pb(s)＋SO 2－4(aq) 【解析】 铅蓄电池的充放电反应为：Pb ＋PbO 2＋2H 2SO 4 PbSO 4＋2H 2O ，放 电时Pb 作负极：Pb －2e －＋SO 2－4＝PbSO 4，在正极上：PbO 2＋2e －＋4H ＋＋SO 2－ 4＝PbSO 4＋2H 2O ；充电时，H 2SO 4的浓度不断增大，阳极上发生的是氧化反应，是失去电子而不是得到电子。 【答案】 B 2．科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池，利用细菌将有机物转化为甲烷，然后将甲烷通入以KOH 为电解质的燃料电池发电。电池负极反应为 ( ) A ．CH 4－8e －＋8OH －＝CO 2＋6H 2O B ．O 2＋4H ＋＋4e －＝2H 2O C ．CH 4＋10OH －－8e －＝CO 2－3＋7H 2O D ．O 2＋2H 2O ＋4e －＝4OH － 【解析】 甲烷燃料电池的总反应：CH 4＋2O 2＋2KOH ＝K 2CO 3＋4H 2O ，根据氧化还原反应类型，判断出负极通入甲烷，正极通入氧气，故B 、D 错。然后根据甲烷中碳元素的化合价变化：C －4H 4―→C ＋4 O 2－3，写出1 mol 甲烷转移的电子数，最后根据各原子守恒，配平即可 得负极反应：CH 4＋10OH －－8e －＝CO 2－3＋7H 2O ，故A 错，所以正确答案为C 。 【答案】 C 3．镍氢电池是近年开发出来的可充电电池，它可以取代会产生镉污染的镍镉电池。镍 氢电池的总反应式是12 H 2＋NiO(OH) Ni(OH)2。根据此反应式判断，下列叙述正确的是 ( ) A ．电池放电时，电池负极周围溶液的碱性增强 B ．电池放电时，镍元素被氧化 C ．电池充电时，氢元素被还原 D ．电池放电时，氢气是负极 【解析】 充电电池在放电时是一个电源(原电池)，发生原电池反应，在这个反应方程式中从左到右是放电，根据发生氧化反应的是负极，发生还原反应的是正极，所以D 正确， B 错误；而H 2作为电池的负极发生的反应是：H 2－2e －＝2H ＋，溶液中应该是H ＋浓度增大， OH －浓度减小，所以A 错误；充电反应是从右到左，所以H 2被还原，C 正确。 【答案】 CD 4．(2008·江苏高考卷)镍镉(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：Cd ＋2NiO(OH)＋2H 2O Cd(OH)2＋2Ni(OH)2。有关该电池的说法正确的是 ( ) A ．充电时阳极反应：Ni(OH)2－e －＋OH －＝NiO(OH)＋H 2O B ．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
第四章电化学基础 第二节化学电源 一、学习目标： 1、了解化学电源的分类方法。 2、了解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。 二、自学指导与检测
①负极是，其依据是。 ②正极反应式是，反应类型是。 2．二次电池 铅蓄电池是常见的二次电池，其负极是，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＋PbO2＋2H2SO4 2PbSO4＋2H2O （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）铅蓄电池充电时，发生氧化反应的物质是，其电极反应式是 发生还原反应的物质是，其电极反应式是。 （3）放电过程中，电解质溶液的pH变化是，理由是。 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2H2＋O2===2H2O。 氢氧燃料电池在不同介质中的电极反应 介质负极反应式正极反应式 酸性 中性 碱性 （2）燃料电池的燃料除氢气外，还有、、、氨气、肼等气体或液体。 若用导线相连的两个铂电极插入KOH溶液中，然后向两极分别通入甲醇(CH3OH)和氧气，发生原电池反应。在负极发生氧化反应的是，其产物最终是，负极反应式是；正极反应式是；总反应式是。 3. 高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总 反应为： 3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH 下列叙述不正确的是( ) A．放电时负极反应为：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2 B．充电时阳极反应为：Fe(OH)3－3e－＋5OH－===FeO2－4＋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 4.电瓶车所用电池一般为铅蓄电池，这是一种典型的可充电电池，电池总反应式为：Pb＋PbO2＋4H＋＋2SO2－4 2PbSO4＋2H2O 则下列说法正确的是( ) A．放电时：负极板上发生了还原反应 B．放电时：正极反应是Pb－2e－＋SO2－4===PbSO4 C．充电时：铅蓄电池的负极应与充电器电源的正极相连 D．充电时：阳极反应是PbSO4－2e－＋2H2O===PbO2＋SO2－4＋4H＋放电充电 放电充电
【教学目标】： 知识与能力：１．复习原电池的化学原理，掌握形成原电池的基本条件。 ２．常识性介绍日常生活中常用的化学电源。并能从电极反应的角度认识常见电源的化学原理。 过程与方法：１．通过拆分干电池和学会自制简易电池培养学生观察能力与分析思维能力，并通过了解电池的化学组成而增强环保意识。 ２．通过化学化学电源的使用史实引导学生以问题为中心的学习方法。学会发现问题、解决问题的方法。加深理解实践→认识→再实践→再认识的辨证唯物主义的思维方法。 情感态度价值观：１．通过原电池的发明、发展史，培养学生实事求是勇于创新的科学态度。２．激发学生的学习兴趣与投身科学追求真理的积极情感。 ３．体验科学探究的艰辛与愉悦，增强为人类的文明进步学习化学的责任感和使命感。 【教学重点】：常见化学电源的化学原理。 【教学难点】：常见化学电源的电极反应。 【教学过程】： 【引言】自从人类掌握了有关原电池的知识，根据其原理，设计了很多电池，我们称为“化学电源”，如干电池、蓄电池以及供人造地球卫星、宇宙火箭、空间电视转播站使用的高能电池，等等。展示常见化学电源的图片。化学电源有一次电池、二次电池和燃料电池之分。【板书】一、化学电源的分类：
下面我们就对常见的几种电池的原理进行学习。１、纽扣电池２、锌锰干电池３、铅蓄电池４、氢氧燃料电池（碱性介质）。 【二】、常见化学电源的组成与反应原理： １、一次电池：普通锌锰干电池、碱性锌锰电池、银锌纽扣电池 老师展示打开的普通锌锰干电池，和学生一起认识其内部构造和化学组成。并能从化合价的角度分析其电极反应。 C(+) 普通锌锰干电池的结构 普通锌锰电池 优缺点：制作简单、价格便宜，但放电时间短、放电后电压下降快。目前在我国碱性锌锰电池正在逐步代替普通锌锰干电池。 碱性锌锰干电池： 负极：（Zn）Zn –２e— = Zn２+ 正极：（MnO２和C）２MnO２+２H２O+２e—==２MnOOH+２OH—
第二节化学电源 教学目标 1．知识与技能： （1）一次电池与二次电池的区别 （2）一次电池、二次电池电极反应的 （3）书写理解燃料电池的反应原理 2．过程与方法： 通过查阅资料等途径了解常见化学电源的种类及工作原理，认识化学能转化为电能在生产生活中的实际意义。掌握三类电池的基本构造、工作原理、性能和适用范围。 3．情感态度价值观： 通过化学能与电能相互转化关系的学习，使学生从能量的角度比较深刻地了解化学科学对人类的贡献，体会能量守恒的意义。在探究三种电池的基础上，学会利用能源与创造新能源的思路和方法，提高环保意识和节能意识。 教学重点 一次电池、二次电池和燃料电池的反应原理、性能及其应用 教学难点 化学电池的反应原理 教学方法 实验探究法、分析归纳法、理论联系实际。 主要教具 实验仪器药品、多媒体
板书]第二节化学电源 问]什么是化学电池？ 回答]化学电池是将化学能转化为电能的装置。 讲]化学电源的分类：一次电池、二次电池和燃料电池等。一次电池的活性物质消耗到一定程度就不能再用了，如普通锌锰干电池、碱性锌锰干电池；二次电池又称充电电池或蓄电池，放电后再充电可以使活性物质再生，这类电池可多次重复使用。 板书]一、化学电源 1、化学电源的分类：一次电池、二次电池和燃料电池等。 交流]电池与其他能源相比，其优点有那些？ 讲]能量转化率高、供能稳定、可以制成各种大小和形状、不同容量和电压的电池或电池组，使用方便，易于维护，并可在各种环境下工作。 板书]2、化学电源的优点： （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。 投影]图4-2电池及其用途 问]面对许多原电池，我们怎样判断其优劣或适合某种需要？ 讲]看单位质量或单位体积所输出电能的多少，或输出功率大小以及电池储存时间长短。除特殊情况外，质量轻、体积小而输出电能多，功率大储存时间长的电池，更适合电池使用者。 板书] 3、原电池的优劣或适合某种需要判断标准： （１）比能量 （２）比功率 （3）电池的储存时间的长短 展示]几种一次电池：普通锌锰干电池、碱性锌锰干电池、银锌电池、锂电池等 板书]二、一次电池 讲]普通锌锰干电池的简称，在一般手电筒中使用锌锰干电池，是用锌皮制成的锌筒作负极兼做容器，中央插一根碳棒作正极，碳棒顶端加一铜帽。在石墨碳棒周围填满二氧化锰和炭黑的混合物，并用离子可以通过的长纤维纸包裹作隔膜，隔膜外是用氯化锌、氯化铵和淀粉等调成糊状作电解质溶液；电池顶端用蜡和火漆封口。在石墨周围填充ZnCl2、NH4Cl 和淀粉糊作电解质，还填有MnO2作去极化剂吸收正极放出的H2，防止产生极化现象，即作去极剂，淀粉糊的作用是提高阴、阳离子在两个电极的迁移速率。 板书]1、碱性锌锰干电池： 负极（锌筒）：Zn +2OH－—2e—= Zn（OH） 2 ； 正极（石墨）：正极：2MnO 2+2H 2 O+2e－= 2MnOOH+2OH－ 电池的总反应式为：Zn +2MnO 2+2H 2 O= 2MnOOH+ Zn（OH） 2 讲]正极生成的氨被电解质溶液吸收，生成的氢气被二氧化锰氧化成水。干电池的电压1 5 V —1 6 V。在使用中锌皮腐蚀，电压逐渐下降，不能重新充电复原，因而不宜长时间连续使用。这种电池的电量小，在放电过程中容易发生气涨或漏液。而今体积小，性能好的碱性锌—锰干