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专题6 化学反应与能量变化
化学电源
1．知道化学电源的分类方法。
2．熟悉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，提升科学态度和社会责任的核心素养。
一、化学电源
简易电池无法长久稳定地使用，于是人们发明并制造了多种多样的能够较长时间稳定持续供电的化学电源。化学电源的能量转化率比燃料燃烧高得多。
一次电池用过之后不能复原
二次电池充电后能继续使用
二次电池
一次电池
干电池原理
一、化学电源
1．锌锰干电池
负极：
2MnO2＋2NH4+＋2e－===Mn2O3＋2NH3↑＋H2O
正极：
Zn－2e－===Zn2＋
锌筒
石墨棒
糊状的MnO2、NH4Cl
电解质：
一、化学电源
缺陷
锌锰干电池电量小，而且在放电过程中容易发生气胀或漏液，会导致电器设备的腐蚀。
改进
①在外壳套上防腐金属筒或塑料筒制成防漏电池；
②将电池内的电解质NH4Cl换成湿的KOH，并在构造上进行改进，
制成碱性锌锰电池。
一、化学电源
2．充电电池
（1）铅蓄电池
放电过程
负极：
正极：
Pb+SO4 2--2e-=PbSO4
Pb
PbO2
硫酸溶液
电解质：
PbO2+SO42-+4H++2e- =PbSO4+ 2H2O
总反应：Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4 +2H2O
一、化学电源
（2）银锌纽扣电池
放电过程
负极：
正极：
Zn-2e-+ 2OH-==Zn(OH)2
Zn
Ag2O
KOH溶液
电解质：
Ag2O + H2O +2e-==2Ag + 2OH-
总反应： Zn +Ag2O + H2O 2Ag + Zn(OH)2
一、化学电源
（3）镍氢电池
放电过程
负极：
正极：
MH-e- +OH-=M+H2O
MH
NiO(OH)
KOH溶液
电解质：
NiO(OH)+e- =NiO+OH-
总反应： NiO(OH)+MH NiO +M+H2O
3．燃料电池
一、化学电源
燃料电池在使用过程中并没有发生燃料的燃烧，而是燃料和氧化剂分别在两极放电，将化学能转化为电能。
燃料的燃烧是一种剧烈的氧化还原反应，而燃料电池中发生的氧化还原反应则是缓和平稳的。
燃料燃烧时，大量的热能释放到空气中，能量利用率低；燃料电池工作时，能量转化率较高，是一种高效、环境友好的发电装置。
01
燃料电池的本质是燃料与氧化剂之间能够发生自发的氧化还原反应，且能够对外放出能量。
02
03
04
一、化学电源
3．燃料电池
氢氧燃料电池
甲醇空气燃料电池
负极：钯碳/甲醇 正极：铂 - 烧结镍 / 空气
电解质溶液：氢氧化钾溶液
电池反应： 2CH3OH + 3O2 + 4 OH=6H2O+ 2CO32-
负极：铂碳/氢气 正极：铂碳 / 氧气
电解质溶液：氢氧化钾溶液
电池反应： 2H2 + O2 = H2O
一、化学电源
3．简易燃料电池的制备
原理：
构成了氢氧燃料电池，先电解水生成了H2和O2，
H2在负极，
电极反应：2H2－4e－===4H＋，
O2在正极，
电极反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
一、化学电源
(1)优点：
清洁；工作电压高；能量密度大；质量轻。
(2)用途：广泛用于手机、笔记本电脑、数码相机等便携式电子设备。
4．锂离子电池
二、电解
将电能转化为化学能的装置
利用电解我们可以获得普通化学方法难以制备的物质。
应用：
二次电池的充电，冶炼活泼金属钠、镁、铝等
应用：
电解水制得氢气和氧气；电解饱和食盐水制备烧碱、氯气和氢气。
电解
电解池
典例解析
例1、Mg AgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误的是(　　)
A．负极反应式为Mg－2e－===Mg2＋
B．正极反应式为Ag＋＋e－===Ag
C．电池放电时Cl－由正极向负极迁移
D．负极会发生副反应Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑
B
三、电极反应式的书写及判断
书写电极反应式的原则
电极反应式遵循质量守恒
得失电子守恒
电荷守恒
遵循离子方程式的书写规则
两电极反应式相加得电池总化学(或离子)方程式
电极反应式形式
负极反应：
还原剂－ne－===氧化产物
正极反应：
氧化剂＋ne－===还原产物
三、电极反应式的书写及判断
电极反应式的书写思路
三、电极反应式的书写及判断
燃料电池电极反应式的书写
(1)电极判断的方法：
分析电池中发生氧化还原反应的方程式，化合价升高失电子的物质(如燃料电池中的可燃物)为负极反应物，化合价降低得电子的物质(如燃料电池中通的空气或氧气)为正极反应物。
三、电极反应式的书写及判断
(2)电极反应式的书写：
①规律：原电池的两电极反应式之和即为总反应式。
③注意事项：一看电极材料；二看介质环境；三看附加条件与信息。
②介质环境：结合介质环境和电荷守恒，补充适当的微粒，如酸性为H＋和H2O、碱性为OH－和H2O。得氧时，酸性溶液反应物中加H2O，碱性或中性时加OH－；失氧时，反应物中酸性加H＋，碱性或中性加OH－。
典例解析
例2．如图所示，可形成氢氧燃料电池。通常氢氧燃料电池有酸式(当电解质溶液为硫酸时)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：
(1)酸式电池的电极反应：
负极：________________，
正极：__________________________；
电池总反应：
_________________________。
　　2H2＋O2===2H2O
2H2－4e－===4H＋
O2＋4e－＋4H＋===2H2O
典例解析
例2．如图所示，可形成氢氧燃料电池。通常氢氧燃料电池有酸式(当电解质溶液为硫酸时)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：
(2)碱式电池的电极反应：
负极：________________________，
正极：__________________________；
电池总反应：
_________________________。
2H2＋O2===2H2O
2H2－4e－＋4OH－===4H2O　
O2＋4e－＋2H2O===4OH－　
1、铅蓄电池工作原理如下图所示，在电池工作时PbO2，电极发生反应，PbO2＋4H＋＋SO42－＋2e－===PbSO4＋2H2O，下列说法不正确的是(　　 )
A．该电极反应中PbO2是氧化剂
B．铅蓄电池是二次电池
C．放电时，电子由PbO2电极经H2SO4溶液
回到Pb电极
D．该电池放电过程中，正、负极转移电子相等
C
2、乙醇燃料电池中采用磺酸类质子溶剂，在200 ℃左右时供电，电池总反应为：C2H5OH＋3O2===2CO2＋3H2O，电池示意如图，下列说法中，正确的是(　　)
A．电池工作时，质子向电池的负极迁移
B．电池工作时，电子由b极沿导线流向a极
C．b极上发生的电极反应式是：4H＋＋O2＋4e－===2H2O
D．a极上发生的电极反应式是：C2H5OH＋3H2O＋12e－===2CO2＋12H＋
C

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