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成才之路 化学,路漫漫其修远兮 吾将上下而求索,人教版 选修,电化学基础,第四章,第二节 化学电源,第四章,现在，各种各样的电池特别多，像手电筒上用的干电池，手机上用的锂电池，汽车上用的蓄电池，还有新型环保公交车上的燃料电池等，种类繁多。你知道化学电池是怎样分类的吗？,电源是能够实际应用的原电池。作为化学电源的电池有一次电池、可充电电池和燃料电池等。一次电池只能放电不能充电，使用后即弃去，因此可能造成环境污染。可充电电池也称为二次电池，可以反复充电和放电，是电池发展的一个重要方向。,新知导学,原电池,化学能,电能,一次 二次 燃料,能量转换效率,形状和大小,容量,电压,输出电能,输出功率,可储存时间,锌片,MnO2,KOH,Zn2e2OH=Zn(OH)2,2MnO22e2H2O=2MnOOH2OH,Zn2MnO22H2O= 2MnOOHZn(OH)2,普通锌锰,比能量,可储存时间,大电流,连续放电,电压稳定,使用方便,安全可靠,价格低廉,比能量低,笨重,废弃电池，污染环境,H2,O2,2H24e4OH=4H2O,O24e2H2O=4OH,2H2O2=2H2O,回收,破坏,资源,1回收废旧电池的意义是什么？ 提示：废旧电池中含有汞、镉、铬、铅等大量毒性很强的重金属，随处丢弃会给土壤、水源等环境造成严重的污染，并通过食物链给人体健康造成威胁和危害。另一方面，如果能回收再利用这些废旧电池，不仅可以减少对我们生存环境的破坏，而且也是对资源的节约。,自主探究,2二次电池充电、放电时两极发生的反应相同吗？ 提示：不相同。电池放电时，负极发生氧化反应，充电时，作阴极发生还原反应；放电时，正极发生还原反应，充电时，作阳极发生氧化反应。 3化学电源电极反应遵循最基本的规律是什么？ 提示：无论什么电池，电极反应规律都是负极失电子被氧化，正极得电子被还原；两极间得失电子守恒。,4(1)二次电池的充电过程和放电过程有何本质区别？ (2)蓄电池经过多次充电和放电使用后，需要给蓄电池补充硫酸吗？ 提示：(1)从能量转换角度考虑。充电过程是电能转化成化学能，放电过程是化学能转化成电能。 (2)蓄电池在充电和放电过程中发热，电解质溶液中的水分会不断损失，使硫酸浓度增大，需要补充蒸馏水。,1书写要遵循的原则 原电池两电极上分别发生氧化反应、还原反应，因此，电极反应式的书写要遵循质量守恒、电子守恒及电荷守恒。 弱电解质、气体和难溶物均写化学式，其余的以离子符号表示。 正极反应、负极反应产物根据题意或化学方程式确定，也要注意电解质溶液的成分对电极产物的影响。,化学电池电极反应式的书写,教材点拨,(1)美国“阿波罗”宇宙飞船中使用的氢氧燃料电池，其构造如下图所示：,典例透析,KOH作电解质，其反应为：2H2O2=2H2O，则负极通入的是_，电极反应式为：_；正极通入的是_，电极反应式为：_。 (2)如把KOH改为稀H2SO4作电解质，则电极反应式为：负极_，正极_。 (3)如把H2改为CH4，KOH作导电物质，则电极反应式为：负极_，正极_。,1某种甲醇燃料电池是采用铂或碳化钨作为电极催化剂，在稀硫酸电解液中直接加入纯化后的甲醇，同时向一个电极通入空气。回答下列问题： (1)这种电极放电时发生的化学反应方程式是_。 (2)此电极的正极发生的电极反应式是_ _；负极发生的电极反应式是_ _。,变式训练,(3)电解液中的H向_极移动；向外电路释放电子的电极是_。 (4)比起直接燃烧燃料产生电力，使用燃料电池有许多优点，其中主要有两点：首先是燃料电池能量转化效率高，其次是_。,解析：甲醇燃料电池实质就是利用CH3OH燃料在氧气中反应来提供电能。CH3OH作负极，发生氧化反应，电极反应为2CH3OH2H2O12e=2CO212H；氧气作正极反应为：3O212H12e=6H2O，两反应相加得总反应式。在电池中，负极释放电子传到正极上，故H向正极移动。甲醇反应产物为CO2和H2O，对环境无污染。 答案：(1)2CH3OH3O2=2CO24H2O (2)3O212H12e=6H2O 2CH3OH2H2O12e=2CO212H (3)正 负极 (4)产物对环境无污染,1各种化学电源特点的比较,常见的化学电源,教材点拨,(2015南京师大附中检测)(双选)一种纽扣微型电池，其电极分别为Ag2O和Zn，电解质溶液是KOH溶液，俗称锌银电池，该电池的总反应为ZnAg2O=ZnO2Ag。根据以上提供的资料，判断下列说法正确的是( ) A锌为负极，Ag2O为正极 B放电时正极附近溶液的pH升高 C放电时负极附近溶液的pH升高 D溶液中阴离子向正极方向移动，阳离子向负极方向移动,典例透析,【解析】 由氧化还原反应可看出Zn的化合价由02，失电子，因此Zn为负极；Ag2O中的Ag的化合价由10，得电子，因此Ag2O为正极。负极Zn2e=Zn2，Zn2与OH结合生成Zn(OH)2，其电极总反应为Zn2e2OH=Zn(OH)2，使负极区pH降低；而正极Ag2O2e=2AgO2，在KOH溶液中O2会与H2O结合生成OH，其电极总反应为Ag2O2eH2O=2Ag2OH，正极区溶液pH升高。原电池中，阴离子移向负极，阳离子移向正极，故A、B两项正确。 【答案】 AB,变式训练,答案：A,1下列有关锌锰干电池的说法中正确的是( ) A锌外壳是负极，石墨碳棒是正极材料 B在外电路中电子从碳棒流向锌外壳 C电流从锌流到碳棒上 D在电池内部阳离子从碳棒向锌片移动 解析：在锌锰干电池中，锌外壳是负极，石墨碳棒是正极，在外电路中电子从锌外壳流向碳棒，电流的方向与电子的流向相反，电池内部，阳离子向正极碳棒移动，故A正确，B、C、D错误。 答案：A,解析：负极为失电子的活泼金属，发生氧化反应。 答案：A,3(2015河北邯郸高二期末)碱性锌锰电池的总反应为Zn2MnO22H2O=Zn(OH)22MnOOH，下列说法不正确的是 ( ) A该电池中Zn为负极，MnO2为正极，电解质溶液是KOH溶液 B放电时外电路电流由Zn极流向MnO2极 C电池工作时OH向锌极移动 D该电池的正极反应为MnO2eH2O=MnOOHOH,解析：放电时，Zn为负极，MnO2为正极，电子从负极Zn流向正极MnO2，电流方向与电子流向相反，故B项错误。 答案：B,4(2015陕西渭南中学测试)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氢气，氢气进入以磷酸为电解质的燃料电池中发电。该电池负极反应为( ) AH22OH2e=2H2O BO24H4e=2H2O CH22e=2H DO22H2O4e=4OH 解析：负极失去电子发生氧化反应，在酸性条件下，氢气失去电子生成H，C正确。 答案：C,解析：以KOH溶液为电解质，正极反应为O22H2O4e=4OH，故消耗标准状况下的5.6 L O2(即0.25 mol)时，有0.25 mol41 mol电子发生转移，因正极生成OH，故溶液的pH增大。 答案：(1)O22H2O4e=4OH (2)1 (3)增大,氢氧燃料电池中的电极反应 氢氧燃料电池的负极上发生的是氢气被氧化为H的反应，如果该反应是在碱性条件下进行的，生成的H瞬即与溶液中大量存在的OH结合生成水。因此，实际发生的电极反应为： H22OH2H2O2e 如果在酸性条件或中性条件下，电极反应为： H22H2e,类似地，在氢氧燃料电池的正极，氧气中氧元素被还原为2价。通常情况下，2价的氧原子在水溶液中不能独立存在，它只能存在于含氧化合物中。在氢氧燃料电池中，2价的氧原子则只能存在于水分子和OH中。如果是酸性条件，还原产生的2价的氧原子与周围的H结合生成水，电极反应为： O24H4e2H2O,如果反应条件为中性或碱性，2价的氧原子主要存在于OH中，因此电极反应为： O22H2O4e4OH 由此可见，书写电极反应式时，除了应该考虑反应前后有电子转移的元素的原子得失电子的情况外，还必须考虑这些元素形成的物质在溶液中的主要存在形式。,
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