高中化學(xué)選修四第四章第二節(jié)化學(xué)電源

第二節(jié)化學(xué)電源電池分類及工作原理化學(xué)電池定義：是指能將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。電池的分類：化學(xué)電池、太陽能電池、原子能電池?；瘜W(xué)電池的分類：一次電池、二次電池、燃料電池。一次電池：常見一次電池：堿性鋅錳電池、鋅銀電池、鋰電池等.二次電池：放電后可以再充電使活性物質(zhì)再獲得再生，可以多次重復(fù)使用，又叫充電電池或蓄電池。電極反應(yīng)：鉛蓄電池放電：負(fù)極（鉛）：Pb＋SO42-＝PbSO4↓正極（氧化鉛）：PbO2＋4H+＋2e-＝PbSO4↓＋2H2O充電：陰極：PbSO4＋2H2O－2e-＝PbO2＋4H+放電充電陽極：PbSO4＋2e-＝Pb放電充電兩式可以寫成一個可逆反應(yīng)：PbO2＋Pb＋2H2SO42PbSO4↓＋2H2O燃料電池：是使燃料與氧化劑反應(yīng)直接產(chǎn)生電流的一種原電池。電極反應(yīng)：一般燃料電池發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)的最終產(chǎn)物與燃燒產(chǎn)物相同，可根據(jù)燃燒反應(yīng)寫出總的電池反應(yīng)，但不注明反應(yīng)的條件。，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，不過要注意一般電解質(zhì)溶液要參與電極反應(yīng)。以氫氧燃料電池為例，鉑為正、負(fù)極，介質(zhì)分為酸性、堿性和中性。當(dāng)電解質(zhì)溶液呈酸性時：

負(fù)極：2H2－4e=4H+正極：O2＋4e+4H+=2H2O當(dāng)電解質(zhì)溶液呈堿性時：

負(fù)極：2H2＋4OH－4e＝4H2O正極：O2＋2H2O＋4e＝4OH另一種燃料電池是用金屬鉑片插入KOH溶液作電極，又在兩極上分別通甲烷燃料和氧氣氧化劑。電極反應(yīng)式為：負(fù)極：CH4＋10OH-－8e-＝＋7H2O；正極：4H2O＋2o2＋8e-＝8OH-。電池總反應(yīng)式為：CH4＋2O2＋2KOH＝K2CO3＋3H2O【習(xí)題一】（2016?宜春校級一模）如圖是日常生活中電動自行車的主要部件鉛蓄電池結(jié)構(gòu)示意圖．有關(guān)說法不正確的是（）

A．鉛蓄電池屬于二次電池B．實(shí)際使用過程中可以無限次充放電C．使用過程中負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)D．鉛蓄電池體積大有污染還不是最理想的電池【考點(diǎn)】常見化學(xué)電源的種類及其工作原理．【分析】A．鉛蓄電池可以反復(fù)充電、放電；

B．理論上可以無限次充放電；

C．負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)；

D．鉛離子屬于重金屬離子會污染環(huán)境．【解答】解：A．鉛蓄電池可以反復(fù)充電、放電，屬于二次電池，故A正確；

B．鉛蓄電池理論上可以無限次充放電，但是實(shí)際上是有使用壽命的，故B錯誤；

C．鉛蓄電池中負(fù)極上金屬鉛失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成硫酸鉛，故C正確；

D．鉛離子屬于重金屬離子會污染環(huán)境，而且鉛蓄電池體積大，所以鉛蓄電池不是最理想的電池，故D正確。

故選：B。【習(xí)題二】放電充電（2017?畢節(jié)市模擬）鎳一鎘電池是一種可充電的“干電池”，使用壽命長達(dá)10-15年．鎳一鎘電池的總反應(yīng)為：Cd+2NiO（OH）+2H2O2Ni（OH）2+Cd放電充電A．該充電電池的陽極為Ni（OH）2B．放電時，負(fù)極發(fā)生了氧化反應(yīng)，反應(yīng)為Cd+2OH--2e-═Cd（OH）2C．充電時，陽極反應(yīng)為Ni（OH）2（s）+OH-（aq）═NiOOH（s）+H2O（I）+e-D．電池工作時，負(fù)極區(qū)pH增大，正極區(qū)pH減小【考點(diǎn)】常見化學(xué)電源的種類及其工作原理．放電放電充電放電充電【分析】鎳鎘電池放電時的總反應(yīng)為Cd+2NiO（OH）+2H2O2Ni（OH）2+Cd（OH）2，放電時Cd失電子，作負(fù)極，反應(yīng)式為：Cd+2OH--2e-═Cd（OH）2，NiO（OH）得電子作正極，反應(yīng)式為：NiOOH（s）+H2O+e-=Ni（OH）2（s）放電充電【解答】解：A．鎳鎘電池放電時的總反應(yīng)為Cd+2NiO（OH）+2H2O2Ni（OH）2+Cd（OH）2，所以該充電Ni（OH）2失電子為電池的陽極，故A正確；

B．放電時，負(fù)極上Cd失電子發(fā)生了氧化反應(yīng)，反應(yīng)為Cd+2OH--2e-═Cd（OH）2，故B正確；

C．放電時正極反應(yīng)為：NiOOH（s）+H2O+e-=Ni（OH）2（s）+OH-，充電時陽極反應(yīng)與正極反應(yīng)相反，所以陽極反應(yīng)為Ni（OH）2（s）+OH-（aq）═NiOOH（s）+H2O（I）+e-，故C正確；

D．放電時Cd失電子，作負(fù)極，反應(yīng)式為：Cd+2OH--2e-═Cd（OH）2，NiO（OH）得電子作正極，反應(yīng)式為：NiOOH（s）+H2O+e-=Ni（OH）2（s）+OH-，所以負(fù)極區(qū)pH減小，正極區(qū)pH增大，故D錯誤。

故選：D。【習(xí)題三】放電充電（2017春?眉山期末）鉛蓄電池是最常見的二次電池，電池總反應(yīng)式為：Pb+PbO2+4H++2SO2PbSO4放電充電A．充電時，陰極反應(yīng)式為：SO42-+4H++PbO2+2e-═PbSO4+2H2OB．充電時，兩個電極的質(zhì)量均減輕C．電池放電時，電解質(zhì)溶液的pH增大D．電池放電時，負(fù)極可能會發(fā)生副反應(yīng)：Pb+H2SO4═PbSO4+H2↑【考點(diǎn)】常見化學(xué)電源的種類及其工作原理．【專題】電化學(xué)專題．【分析】放電時，負(fù)極上Pb失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Pb-2e-+SO42-═PbSO4，正極上二氧化鉛得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為PbO2+SO42-+4H++2e-=PbSO4+2H2O，充電時，陽極、陰極上電極反應(yīng)式與正極、負(fù)極反應(yīng)式相反，據(jù)此分析解答．【解答】解：A．充電時，陰極電極反應(yīng)式與原電池負(fù)極反應(yīng)式相反，所以陰極反應(yīng)式為PbSO4+2e-═Pb+SO42-，故A錯誤；

B．充電時，陰極電極反應(yīng)式與原電池負(fù)極反應(yīng)式相反，所以陰極反應(yīng)式為PbSO4+2e-═Pb+SO42-，陽極電極反應(yīng)式與原電池正極反應(yīng)式相反，所以陽極反應(yīng)式為PbSO4-2e-+2H2O═PbO2+SO42-+4H+，電極質(zhì)量均減輕，故B正確；

C．放電時，負(fù)極上Pb失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Pb-2e-+SO42-═PbSO4，正極上二氧化鉛得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為PbO2+SO42-+4H++2e-=PbSO4+2H2O，電解質(zhì)溶液的pH增大，故C正確；

D．鉛和稀硫酸能發(fā)生反應(yīng)，負(fù)極可能會發(fā)生副反應(yīng)：Pb+H2SO4═PbSO4+H2↑，故D正確；

故選：A。新型化學(xué)電池特點(diǎn)：（1）具有能量轉(zhuǎn)化率高等很多優(yōu)點(diǎn)；（2）其輸出電壓低，需要串聯(lián)起來用；（3）要連續(xù)不斷地供給反應(yīng)物，排除生成物，附屬設(shè)備較多。2、堿性氫氧燃料電池：

電池反應(yīng)：負(fù)極：2H++4OH--4e-=4H2O正極：O2+2H2O+4e-=4OH-總反應(yīng)：2H2+O2=2H2O【習(xí)題四】（2017秋?惠州期末）一種新型燃料電池，以鎳板為電極插入KOH溶液中，分別向兩極通入乙烷（C2H6）和氧氣，其中某一電極反應(yīng)式為C2H6+18OH--14e-═2CO32-+12H2O．有關(guān)此電池的推斷不正確的是（）A．通入氧氣的電極為正極B．參加反應(yīng)的O2與C2H6的物質(zhì)的量之比為7：2C．放電一段時間后，KOH的物質(zhì)的量濃度將下降D．放電一段時間后，正極區(qū)附近溶液的pH減小【考點(diǎn)】化學(xué)電源新型電池．【專題】電化學(xué)專題．【分析】乙烷燃料原電池中，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，C2H6+18OH--14e-═2CO32-+12H2O，正極發(fā)生還原反應(yīng)，2H2O+O2+4e-=4OH-，根據(jù)電極反應(yīng)式判斷電解質(zhì)溶液的變化以及參加反應(yīng)物的物質(zhì)的量之間的關(guān)系解答即可．【解答】解：A．燃料乙烷失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，是負(fù)極，通入氧氣的電極為正極，故A正確；

B．原電池中兩極上轉(zhuǎn)移的電子相等，當(dāng)有28mol電子轉(zhuǎn)移時，正極上消耗7molO2，負(fù)