2011年高一化学精品课件：2.3.2 化学电源(苏教版必修2)

电极反应式、原电池反应式的书写 1．电极反应式的书写 (1)负极反应式的书写 ①活泼金属作负极时，本身被氧化： 若生成的阳离子不与电解质溶液反应，可直接写 成产物为金属阳离子，如： Zn － 2e － ===Zn2 ＋ ， Cu－2e－===Cu2＋。 若生成的金属阳离子与电解质溶液反应，应写成 “金属失电子的反应式”与“阳离子与电解质溶
如：H2-O2(H2SO4)原电池，正极反应式为： O2＋4e－＋4H＋===2H2O； H2-O2(KOH)原电池，正极反应式为： O2＋4e－＋2H2O===4OH－。 2．原电池反应式的书写 两电极反应式，得失电子数相等时，将两电极反 应式相加即得原电池反应式。 特别提醒：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；而在原电 池反应中，要遵循离子方程式的书写规则，只有 易溶的强电解质用离子符号表示。
【解析】 燃料电池所用的介质不同，相应的电 极反应就不同；但无论如何书写，两电极反应相 叠加始终等于燃料的燃烧反应。这也是验证电极 反应是否正确的一种方法。 (1)正极上，O2得电子变为O2－，溶液中O2－不能 单独存在，酸性条件下与 H ＋ 结合生成 H2O 。负 极上，H2失电子变为H＋，H＋进入电解质溶液。 电池总反应为 H2 在 O2 中燃烧的反应，由于有水 生成，溶液将逐渐变稀，故pH增大。 (2)正极上，O2得电子变为O2－，溶液中O2－不能 单独存在，碱性条件下与 H2O 分子结合生成 OH －；负极上，H 失去电子变为H＋，碱性条件下H 2 ＋不能大量存在，与OH－结合生成水。电池。
总反应也是H2在O2中的燃烧反应。同样，由于有 水生成，c(OH－)变小，pH变小 【答案】 ===2H2O (1)2H2－4e－===4H＋ 2H2＋O2===2H2O O2＋4e－＋4H＋ O2 ＋ 4e － ＋ 变小
变大
(2)2H2 － 4e － ＋ 4OH － ===4H2O 2H2O===4OH－ 2H2＋O2===2H2O
充电 放电
例1
下列有关说法不 正确的是 ( ) ． A．该电池属于一次电池 B． LiFePO4 中铁为＋ 2 价 C．放电时化学能转化为电能 ＋ D．放电时， Li 向正极移动
【解析】
该电池能充电，为二次电池， A不正
确；根据Li只有＋1价可推知，LiFePO4中的Fe为
＋2价，B正确；放电时负极被消耗，化学能转化
【解析】 (1)铁作负极失 2e－ 变成 Fe2 ＋ ， H＋ 得 e －变成H ；(2)Cu失2e－变成Cu2＋，Ag＋得e－变成 2 Ag；(3)Fe失2e－变成Fe2＋，得电子的是空气中的 O2 ，因为 NaCl 溶液为中性溶液，所以 O2 得电子 后变为O2－，立即结合H2O分子生成OH－。 【 答 案 】 (1)Fe － 2e － ===Fe2 ＋ 2H ＋ ＋ 2e － ===H2↑ Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑ (2)Cu－2e－===Cu2＋ Ag＋＋e－===Ag Cu＋2AgNO3===2Ag＋Cu(NO3)2 (3)Fe－2e－===Fe2＋ 2H2O＋O2＋4e－===4OH－ 2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2
其中一次电池又称为一次性电池，其特点是 用过之后不能复原；二次电池充电后可重复 多次使用。 常见化学电源的组成与反应原理
电池 名称 锌锰 干电 池 电池组成 锌、碳棒、 二氧化锰、 氯化锌、氯 化铵 电池反应 特点 与应 用 电压 1.5 V， 用途 广泛
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Zn＋2NH4Cl＋ 2MnO2===Zn(NH3)2Cl2 ＋ 2MnO(OH) ________________
3 ．一种燃料电池中发生的化学反应为：在酸 性溶液中甲醇与氧作用生成水和二氧化碳。该 电池负极发生的反应是( ) A ． CH3OH(g) ＋ O2(g) － 2e － ===H2O(l) ＋ CO2(g)＋2H＋(aq) B．O2(g)＋4H＋(aq)＋4e－===2H2O(l) C．CH3OH(g)＋H2O(l)－6e－===CO2(g)＋6H＋ (aq) D．O2(g)＋2H2O(l)＋4e－===4OH－ 答案：C
液反应的反应式”相叠加的形式。如：Mg— － Al(KOH)原电池， 负极反应式为： Al－ 3e ＋ 4OH － － ===AlO2 ＋2H2O；铅蓄电池负极反应式为：Pb － － － 2e ＋ SO2 4 ===PbSO4。 ②负极材料本身不反应时，常见书写方法为： H2—O2(H2SO4)燃料电池，负极反应式为： － ＋ H2－2e ===2H ； H2—O2(KOH)燃料电池，负极反应式为： － － H2－2e ＋2OH ===2H2O。 (2)正极反应式的书写 首先根据化合价变化或氧化性强弱判断哪种微 粒得电子。其次确定该微粒得电子后变成哪种形 式。
Al 条平 变式训练2 (2011 年湖州高一检测)Mg 条、 行插入一定浓度的 NaOH 溶液中，用导线、电器 连接成原电池，此电池工作时，下列叙述中正确 的是( ) ＋ A． Mg 比 Al 活泼，Mg 失去电子被氧化成 Mg2 － － － B ．负极反应式为： Al － 3e ＋ 4OH ===AlO 2 ＋ 2H2O C． 该电池的内外电路中， 电流均是由电子定向移 动形成的 D． Al 是电池正极，开始工作时溶液中会立即有 白色沉淀析出
4 2 __________________
2PbSO ＋2H O
电压 2.0 V， 广泛用于机 动车辆
电池 名称
电池组成
电池反应
特点与应用 电压 1.2 V， 寿命长，性 能好，比能 量高 用于航天飞 机、牵引车 等
镍氢 电池
氢氧 燃料 电池
NiO(OH)＋ 贮氢合金、 放电 泡沫氧化 MH NiO＋ M 充电 镍、 氢氧化 ＋ H2O(MH 表示贮氢合 钾溶液 金 M 中吸收结合的氢 ) 铂碳 /氢 气、铂碳 / 2H2＋ O2===2H2O 氧气、 氢氧 化钾溶液
第2课时 化学电源
课前自主学案
第2课时
课堂互动讲练
探究整合应用
知能优化训练
课前自主学案
自主学习
一、化学电源 人们根据原电池的反应原理，发明并制造了多 种多样的化学电源。在日常生活、高科技领域、 航天技术中化学电源是不可缺少的。化学电源具 有能量转化率高、使用方便、用途广泛等优点。 二、化学电源的分类 化学电源可分为两类：_________ ________。 一次电池 、二次电池
电池 名称 银锌 纽扣 电池
电池组成 锌、氧化 银、 氢氧化 钾溶液
电池反应
特点与应用 电压 1.6 V， 放电平稳， 电 流大
Zn＋Ag2O＋ H2O
放电 充电
Zn(OH)2＋2Ag __________________
PbO2＋Pb＋
放电 充电
铅蓄 电池
铅、 二氧化 2H2SO4 铅、硫酸
电池名 称 甲醇空气燃 料电池
电池组成 钯碳 /甲醇、 铂烧结镍 / 空气、 氢氧化 钾溶液
电池反应
特点 与应 用 能量 转换 率高
2CH3OH＋3O2＋ _________________ － 2－ 4OH ===2CO3 ＋ _________________ 6H2O _________
自主体验 1．科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池， 利用细菌将有机酸转化成氢气，氢气进入以磷 酸为电解质的燃料电池发电。电池负极反应为 ( ) A．H2＋2OH－－2e－===2H2O B．O2＋4H＋＋4e－===2H2O C．H2－2e－===2H＋ D．O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 答案：C
解析：选 B。在碱性溶液中，铝作负极，Al － － 3＋ 3＋ － 3e ===Al ， Al 继续和 OH 反应生成 － － － － AlO 2 ， 即： Al－3e ＋4OH ===AlO2 ＋2H2O。
燃料电池
燃料电池中通燃料的一极作负极，通 O2 的一极作正极，常见的有 CH4 、 CH3OH 、 C2H6、H2等燃料电池。
为电能， C正确；放电时，为原电池，电解质溶
液中的阳离子应向正极移动，D正确。
【答案】
A
变式训练1 下列说法正确的是( ) A．镍镉电池、锂电池和锌锰电池都是二次电池 B．燃料电池是一种高效但是会污染环境的新型 电池 C．化学电池的反应原理是氧化还原反应 D．铅蓄电池放电时正极是Pb，负极是PbO2 解析：选C。锌锰电池是一次电池，A不正确； 燃料电池是一种高效不会污染环境的新型电池 ， B 不正确；铅蓄电池放电时正极是 PbO2 ，负 极是Pb，D不正确。
(2011年莆田高一检测 )如图所示，可形成 氢氧燃料电池。通常氢氧燃料电池有酸式 ( 当电 解质溶液为 H2SO4 溶液时 ) 和碱式 [ 当电解质溶液 为 NaOH(aq)或 KOH(aq) 时 ] 两种。试回答下列问 题：
例3
氢氧燃料电池示意图
(1)酸式电池的电极反应：负极 ________________，正极______________；电 池总反应：______________；电解质溶液pH的 变化________(填“变大”、“变小”或“不变 ” )。 (2)碱式电池的电极反应：负极 ________________，正极______________；电 池总反应：______________；电解质溶液pH的 变化________(填“变大”、“变小”或“不变 ” )。
变式训练3 航天飞机常采用新型燃料电池作为电 能来源，燃料电池一般指采用 H2 、 CH4 、 CO 、 C2H5OH 等可燃物质与 O2 一起构成的电池装置。 它 可直接将化学能转化为电能，甲烷电池以 KOH 溶 液为电解质，其总反应的化学方程式为 CH4＋ 2O2 － － ＋ 2OH ===CO2 3 ＋ 3H2O。 (1)负极上的电极反应为 ____________________________________________ ____________________________ 。 (2)消耗标准状况下的 5.6 L O2 时，有 ________mol 电子发生转移。