高考必備 - 4-2化學(xué)電源

復(fù)習(xí)根據(jù)化學(xué)反應(yīng)：2FeCl3+Fe=3FeCl2設(shè)計(jì)雙液原電池畫出裝置圖標(biāo)出正負(fù)極，電解液寫出電極反應(yīng)電子流向，離子移動(dòng)方向電流方向第二節(jié)化學(xué)電源普通鋅錳電池堿性電池

鎳鎘電池小型高性能燃料電池鋰離子電池鎳氫電池

空氣電池鋰電池化學(xué)電池1)概念:將化學(xué)能變成電能的裝置2)分類:①一次電池又稱不可充電電池——如：干電池②二次電池又稱充電電池——蓄電池③燃料電池3)優(yōu)點(diǎn):①能量轉(zhuǎn)換效率高，供能穩(wěn)定可靠。②可以制成各種形狀和大小、不同容量和電壓的電池和電池組，使用方便。③易維護(hù)，可在各種環(huán)境下工作。1、干電池(普通鋅錳電池）干電池用鋅制桶形外殼作負(fù)極，位于中央的頂蓋有銅帽的石墨作正極，NH4Cl、ZnCl2作電解質(zhì)溶液填充MnO2的黑色粉末吸收正極放出的H2，防止產(chǎn)生極化現(xiàn)象（妨礙碳棒與NH4+的接觸，使電池的內(nèi)阻增大）

Zn+2MnO2+2NH4Cl=ZnCl2+Mn2O3+2NH3↑

+H2O請(qǐng)寫出各電極的電極反應(yīng)。一、一次電池鋅筒石墨棒MnO2和C普通鋅-錳干電池的結(jié)構(gòu)NH4Cl、ZnCl2

和

H2O等（負(fù)極）（正極）練：寫出鋅錳干電池的電極反應(yīng)方程式。負(fù)極————————————————正極————————————————總反應(yīng)———————————————通常我們可以通過(guò)干電池的外觀上的哪些變化判斷它已經(jīng)不能正常供電了？_____________________________Zn-2e-=Zn2+2NH4++2MnO2+2e-=Mn2O3+H2O+2NH3↑鋅筒變軟，電池表面變得不平整Zn+2MnO2+2NH4Cl=ZnCl2+Mn2O3+2NH3↑+H2O負(fù)極（鋅）：Zn+2OH-–2e-Zn(OH)2正極（石墨）：2MnO2+2H2O+2e-2MnOOH+2OH-鋼筒石墨棒Zn粉和KOH的混合物堿性鋅-錳干電池的結(jié)構(gòu)MnO2總：Zn+2MnO2+2H2O＝2MnOOH+Zn(OH)2堿性鋅－錳干電池特征：電解液變?yōu)殡x子導(dǎo)電性更好的堿性，負(fù)極也由鋅片改為鋅粉，反應(yīng)面積成倍增長(zhǎng)，使放電電流大幅度提高。負(fù)極：鋅正極：MnO2電解液：KOH4)電池優(yōu)劣的判斷標(biāo)準(zhǔn):①比能量［符號(hào)(W·h/kg)，(W·h/L)］指電池單位質(zhì)量或單位體積所能輸出電能的多少②比功率指電池單位質(zhì)量或單位體積所能輸出功率的大?、垭姵氐膬?chǔ)存時(shí)間的長(zhǎng)短鉛蓄電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池……1.鉛蓄電池1)正負(fù)極材料正極：PbO2負(fù)極：Pb2)工作機(jī)制電解質(zhì)：H2SO4溶液鉛蓄電池為典型的可充電電池，其電極反應(yīng)分為放電和充電兩個(gè)過(guò)程二、二次電池放電過(guò)程總反應(yīng)：Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4=2PbSO4(s)+2H2OPb(s)+SO42--2e-=PbSO4(s)正極：PbO2(s)+4H++SO42-+2e-=2PbSO4(s)+2H2O

氧化反應(yīng)

還原反應(yīng)負(fù)極：①放電過(guò)程Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4=2PbSO4(s)+2H2O負(fù)極(Pb)：

Pb+SO42--2e-＝PbSO4正極(PbO2)：PbO2+4H++

SO42-+2e

＝PbSO4+2H2O已知鉛蓄電池工作時(shí)發(fā)生如下反應(yīng)：(１)工作一段時(shí)間后，蓄電池電解質(zhì)溶液的pH_______(２)當(dāng)轉(zhuǎn)移0.2mol電子時(shí)，電池內(nèi)消耗的H2SO4的物質(zhì)的量為________。增大0.2mol

PbO2+Pb+2H2SO4

2PbSO4↓+2H2O放電充電三、燃料電池①燃料電池不是把還原劑、氧化劑物質(zhì)全部貯藏在電池內(nèi)，而是在工作時(shí)，不斷從外界輸入，同時(shí)將電極反應(yīng)產(chǎn)物不斷排出電池②優(yōu)點(diǎn)：效率高、無(wú)污染，裝置可持續(xù)使用③一般的可燃物均可與O2組成燃料電池，如H2、CO、

CH4、乙醇等。④燃料電池一般以堿性介質(zhì)作電解液，也可用酸性或中性介質(zhì)作電解液，電極反應(yīng)式不同。連續(xù)地將燃料和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的化學(xué)電池負(fù)極：2H2-4e-=4H+優(yōu)點(diǎn)：能量轉(zhuǎn)化率高、不污染環(huán)境。總反應(yīng)：2H2+O22H2O氫氧燃料電池（酸性介質(zhì)）電極:Pt制作的惰性電極介質(zhì)：酸性介質(zhì)正極：O2+4H++4e-=2H2O氫氧燃料電池（中性介質(zhì)）已知中性介質(zhì)中氫氧燃料電池的工作原理如右圖，請(qǐng)寫出電極反應(yīng)式。負(fù)極：2H2-4e-=4H+

正極：O2+2H2O+4e-=4OH-

總反應(yīng)：2H2+O2＝2H2O小結(jié)：電極反應(yīng)式的書寫確定原電池的正負(fù)極，弄清正負(fù)極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)。2.注意電解質(zhì)溶液的成分，對(duì)正、負(fù)極反應(yīng)產(chǎn)物的影響，根據(jù)需要添加H+、OH－或H2O。3.保證電荷守恒、原子守恒。甲烷-氧燃料電池我國(guó)發(fā)射的載人宇宙飛船是采用先進(jìn)的甲烷燃料電池為電源的。該電池用金屬鉑片插入KOH溶液中作電極，又在兩極上分別通甲烷和氧氣。電池總反應(yīng)式為：CH4+2O2+2KOH＝K2CO3+3H2O（1）負(fù)極上的電極反應(yīng)為_______________。（2)消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下的5.6L的O2時(shí)，有____mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移。（3)開始放電時(shí)，正極附近溶液的pH_______（填“增大”“減小”或“不變”）CH4+10OH--8e-

＝CO32-+7H2O１增大O2+4e-+2H2O=4OH-１．一種新型燃料電池，一極通入空氣，另一極通入丁烷氣體；電解質(zhì)是摻雜氧化釔（Y2O3）的氧化鋯（ZrO2)晶體，在熔融狀態(tài)下能傳導(dǎo)O2-．下列對(duì)該燃料電池說(shuō)法正確的是A．在熔融電解質(zhì)中，O2-由負(fù)極移向正極B．電池的總反應(yīng)式是2C4H10+13O2→8CO2+10H2OC．通入空氣的一極是正極，電極反應(yīng)為:O2+4e-=2O2-D．通入丁烷的一極是正極，電極反應(yīng)為：

C4H10+13O2-－26e-=4CO2+5H2OBC練習(xí)２.堿性鋅錳電池以氫氧化鉀溶液作電解液，總反應(yīng)式為Zn+2MnO2+2H2O＝2MnOOH+Zn(OH)2下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是電池工作時(shí)，鋅失去電子電池正極的電極反應(yīng)式為：

2MnO2+2H2O+2e-

＝2MnOOH+2OH-電池工作時(shí)，電子由正極通過(guò)外電路流向負(fù)極外電路中每通過(guò)0.2mol電子，鋅的質(zhì)量理論上減小6.5gC

３.熔融鹽燃料電池具有高的發(fā)電效率，因而受到重視，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融鹽混合物作電解質(zhì)，CO為陽(yáng)極燃?xì)?，空氣與CO2的混合氣體為陰極助燃?xì)?，制得?50℃下工作的燃料電池，完成有關(guān)的電池反應(yīng)式：陽(yáng)極反應(yīng)式：2CO+2CO32--4e-→4CO2

陰極反應(yīng)式：________________________

總電池反應(yīng)式：______________________2CO+O2→2CO2O2+2CO2+4e-→2CO32-

４.心臟起博器中用了這樣一個(gè)原電池(示意圖)：

已知人體血液的pH值在7.35～7.45之間。將心臟起博器，植入如圖紅色區(qū)域靜脈血管內(nèi)，請(qǐng)寫出電極反應(yīng)式并分析其工作原理。已知：Zn-負(fù)極，Pt-正極；人體體液作電解質(zhì)，溶解氧做氧化劑。負(fù)極反應(yīng)：2Zn-4e-+4OH-=2Zn(OH)2

正極反應(yīng)：O2+4e-+2H2O=4OH-電池反應(yīng)：2Zn+O2+2H2O=2Zn(OH)2

光合作用有二氧化碳與水合成葡萄糖，同時(shí)放出氧氣，寫出化學(xué)方程式。6CO2（g)+6H2O(l)=C6H12O6(g)+O2(g)設(shè)想在酸性