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1、专题 4.2 化学电源一、化学电源1定义 ：将 _ 的装置。2分类一次电池活性物质消耗到一定程度，就不能使用了，如普通的锌锰电池，碱性锌锰电池。二次电池放电后可以再 _使活性物质获得再生，如铅蓄电池、铬镍电池。燃料电池燃料 _，氧化剂 _ 的电池，可以连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换为电能的化学电池。3衡量电池优劣的指标（ 1）比能量： _ 所能输出电能的多少。（ 2）比功率： _ 所能输出功率的大小。（ 3）电池的 _ 的长短。二、一次电池1碱性锌锰电池（ 1）基本构造（ 2）工作原理负极反应： _ ；-正极反应： 2MnO+2e +2H2O2MnOOH + 2OH；总反应： Zn+2M
2、nO+ 2H2O2MnOOH+Zn(OH)。（ 3）特点1 / 11碱性锌锰电池比普通锌锰电池性能好，它的比能量和可储存时间均有提高，适用于大电流和连续放电。2锌银电池（ 1）基本构造及工作原理（ 2）工作原理负极反应： _ ；正极反应： _ ；总反应： Zn+Ag2O+H2OZn(OH) 2+2Ag。（ 3）特点比能量大，电压稳定，储存时间长，适宜小电流连续放电。3锂电池（ 1）基本组成负极： _，正极： MnO2、CuO、 FeS2等，电解质：非水溶剂。（ 2）特点比能量高、电压高、工作温度宽，可储存时间长。三、二次电池（以铅蓄电池为例）汽车蓄电池1基本构造2 / 112工作原理（ 1）放
3、电过程：负极： _ ；正极： PbO2+4H+2e-PbSO4+ 2 H 2O；总反应： Pb+PbO + 2H2SO2PbSO + 2H O。2442（ 2）充电过程：阴极： _（ _反应）；阳极： PbSO4+2H2O- 2e-PbO2+4H+（ _反应）；总反应： 2PbSO +2H OPb+PbOSO。422+2H4（ 3）铅蓄电池的充、放电过程：Pb+PbO2 +2H2SO42PbSO4+2H2O3铅蓄电池的优缺点（ 1）优点：可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉。（ 2）缺点：比能量低、笨重、废弃电池污染环境。四、燃料电池（以酸性氢氧燃料电池为例）1基本构造3 / 1
4、1H2O。2工作原理负极反应： _ ；正极反应： _ ；电池反应： H2+O23特点能量转换率高，污染小。电极本身不包含_，只是一个催化转化元件。工作时， _和 _连续地由外部供给，在电极上不断进行反应，_不断地被排除。一、 1化学能变成电能2 充电失去电子得电子3（ 1）单位质量或单位体积（2）单位质量或单位体积（ 3）可储存时间-Zn(OH)22-Zn(OH)2二、 1（ 2） Zn+2OH- 2e（ 2） Zn+2OH- 2e-3（ 1）锂Ag O+2e+H O 2Ag+2OH22三、 2（ 1） Pb+- 2e-4（4-Pb+还PbSO2）PbSO + 2e原氧化四、 2 H2- 2e
5、-2H+O2+2H+2e-H2O3活性物质燃料氧化剂生成物原电池电极反应式的书写4 / 111书写要遵循的原则原电池两电极上分别发生氧化反应和还原反应， 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、 气体和难溶物均写成化学式， 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。2电极反应式的书写类型（ 1）根据装置书写电极反应式。首先判断该电池所依据的化学反应，从而确定两个半反应即电极反应。（ 2）给出总反应式，写电极反应式。各类电极反应式的一般书写步骤为：列出物质，标电子的得失；选离子，配电荷；配个数，巧用
6、水；两式加，验总式。以 2H2 O2 2H2O为例，当电解质溶液为 KOH溶液时的电极反应式的书写步骤如下：负极反应式的书写根据总反应方程式列出总式两边化合价升高的有关物质为H2，转移电子数为4e：2H2 4e 4H 。根据电解质溶液的酸碱性，用或其他离子配平，使两边电荷总数相等：2H 4eH或 OH 4OH4H O。2注意啦： 在碱性溶液中，电极反应式不出现H 。利用 H O使两边的元素守恒，即得： 2H4e4H O。 4OH22正极反应式的书写O 4e2。2O2O2 4e 2H2O，注意在碱性溶液中提供2变为的是水，要写成化学式4OHH 使 OOH的形式。将正负极反应式相加，若得到总反应式
7、，说明写法正确。（3）可充电电池电极反应式的书写书写可充电电池电极反应式时，由于电极都参加反应，且正方向、逆方向反应都能反应，所以要明确电池和电极，放电为原电池， 充电为电解池； 原电池的负极与电解池的阳极发生氧5 / 11化反应， 对应元素化合价升高；原电池的正极与电解池的阴极发生还原反应，对应元素化合价降低。（4）给出电极反应书写总反应方程式根据给出的两个电极反应式，写出总反应方程式时，首先要使两个电极反应式的得失电子相等然后将两式相加，消去反应物和生成物中相同的物质即可。注意若反应式同侧出现不能共存的离子，如2+和，要写成反应后的物质如24H和 OH、 PbH O、PbSO。注意啦： 解
8、答书写有关电极反应式的题目时，应先写出总化学方程式，再找出电解质溶液的成分，最后分别写出正极反应式和负极反应式，从而作出合理的判断。依据氧化还原反应：2Ag+(aq)+Cu(s)Cu2+ (aq)+2Ag(s)设计的原电池如图所示：请回答下列问题：（ 1）电极 X的材料是 _；电解质溶液 Y是_；（ 2）银电极为电池的 _极，发生的电极反应为_ ；X电极上发生的电极反应为_ ；（ 3）外电路中的电子是从 _电极流向 _电极。【解析】由电池反应 2Ag+(aq) +Cu(s)Cu2+(aq) + 2Ag(s)可知： Cu- 2e-Cu2+发生氧化反应， 所以负极材料必须选择Cu。外电路电子从负极
9、出发，流向正极，因此电子从铜极出发流向银极。3（ 2）正+- 2e-2+（ 3）铜 银【答案】（ 1） Cu AgNO 溶液Ag +eAg CuCu6 / 111下列有关化学电源的说法中正确的是A化学电源只能将化学能转化为电能B燃料电池能将全部化学能转化为电能C二次电池又叫蓄电池, 它放电后可再充电使活性物获得再生D一次电池包括干电池和蓄电池2下列化学电源属于绿色电池的是A干电池 B镍镉电池C锌锰电池D 氢氧燃料电池3碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。碱性锌锰电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为Zn MnO2 H2O=ZnO Mn(OH)2下列说法中，错误的是A电池
10、工作时，锌失去电子B电池正极的电极反应式为MnO2 2HO 2e=Mn(OH)2 2OHC电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极D外电路中每通过0.2 mol电子，锌的质量理论上减少6.5 g4下图装置为利用甲烷燃料电池电解NaCl 和酚酞的混合溶液的示意图，下列说法不正确的是A电极 M为负极，发生氧化反应B N极的电极反应为：-O2+4e +2H2O4OHC工作时铁电极附近溶液先变红D图中 H 为 CO2，可以循环利用5高铁电池是以高铁酸盐（K2FeO4、BaFeO4 等）为材料的新型可充电电池，这种电池能量密度大、体积小、重量轻、污染低。这种电池的总反应为：7 / 113Zn+2+8H2
11、O-3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4OH。下图是高铁电池与普通的高能碱性电池的使用电压对比。下列有关高铁电池的判断不正确的是A放电过程中正极区域电解液pH 升高B放电时负极反应式为：Zn+2H2O- 2e-Zn(OH)2+2H+C充电时，每转移3 mol 电子，则有1 mol Fe(OH) 3 被氧化D高铁电池比高能碱性电池电压稳定，放电时间长6 2018 新课标 3 卷 一种可充电锂 - 空气电池如图所示。当电池放电时，O2 与 Li +在多孔碳材料电极处生成Li 2O2- x （x=0 或 1）。下列说法正确的是A放电时，多孔碳材料电极为负极B放电时，外电路电子由多孔碳材料电极流向锂
12、电极C充电时，电解质溶液中Li +向多孔碳材料区迁移D充电时，电池总反应为Li 2 O2- x=2Li+ （ 1 ） O272018 新课标 2 卷 我国科学家研发了一种室温下“可呼吸” 的 NaCO2 二次电池。将 NaClO4溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料，电池的总反应8 / 11为： 3CO2+4Na2Na2CO3+C。下列说法错误的是A放电时， ClO4 向负极移动B充电时释放CO2，放电时吸收CO2C放电时，正极反应为：-2 3CO2+4e 2CO3 +CD充电时，正极反应为：Na+e- Na8 2017 新课标 全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工
13、作原理如图所示，其中电极a 常用掺有石墨烯的S8 材料，电池反应为：16Li+ xS8=8Li 2Sx（2 x8）。下列说法错误的是A电池工作时，正极可发生反应：2Li2 6+-=3Li2 4S +2Li+2eSB电池工作时，外电路中流过0.02 mol电子，负极材料减重 0.14 gC石墨烯的作用主要是提高电极a 的导电性D电池充电时间越长，电池中LiS 的量越多221【答案】 C【解析】化学电源工作时也有少量热量产生, 故化学能也部分转化为热能,A 项错误 ; 任何电池的效率都不能达到100%,燃料电池的能量转化率为80%左右 ,B 项错误 ; 蓄电池并不是一次电池 , 故 D项错误。2【
14、答案】 D【解析】干电池、镍镉电池、锌锰电池都含有一些毒性很强的重金属, 会对土壤、水源造成严重的污染 , 并通过食物链给人体健康造成威胁和危害, 氢氧燃料电池中反应产物是水, 无污9 / 11染。3【答案】 C4【答案】 B【解析】在甲烷燃料电池中，通入CH4的 M极为负极，发生氧化反应，故A 项正确；在N 极空气中的O2 得到电子，结合熔融碳酸盐做电解质，故正极反应为：O2+4e- +2CO2，B 项错误；图中铁接电源的负极做阴极，电极反应为：2H+2e-H2，局部显碱性，故铁电 极 附 近 先 变 红 ， C 项 正 确 ； 甲 烷 燃 料 电 池 工 作 时 ， 负 极 反 应 为 ：
15、CH- 8e-+45COO，由正、负极可知负极产生CO，正极消耗 CO，故 H为 CO且42+2H222可以循环利用，D 项正确。5【答案】 B【解析】放电时的正极反应式为-+4H O+3eFe(OH) +5OH，故正极区域电解液碱性23增强， A 项正确； Zn(OH)2 与 H+不可能共存，且用总电极反应式减去正极反应式可得负极正-Zn(OH) 2， B 项错误； 1 mol Fe(OH) 3被氧化为时，转移确的反应式： Zn+2OH- 2e3 mol 电子， C 项正确；由图像中的两个曲线对比可知高铁电池比高能碱性电池电压稳定，放电时间长， D 项正确。6【答案】 D点睛： 本题是比较典
16、型的可充电电池问题。对于此类问题， 还可以直接判断反应的氧化剂和还原剂，进而判断出电池的正负极。本题明显是空气中的氧气得电子，所以通氧气的为正极，单质锂就一定为负极。放电时的电池反应，逆向反应就是充电的电池反应，注意： 放电的负极，充电时应该为阴极；放电的正极充电时应该为阳极。10 / 117【答案】 D【解析】 A放电时是原电池，阴离子ClOA 正确； B电池的总反应为向负极移动，43COCO+C，因此充电时释放CO，放电时吸收 CO， B 正确； C放电时是原电池，+4Na2Na3222正极是二氧化碳得到电子转化为碳，反应为：3CO2+4e- 2CO32+C，C 正确； D充电时是电解，正
17、极与电源的正极相连， 作阳极，发生失去电子的氧化反应，2+C 4e- 3CO2，反应为 2CO3D错误。答案选D。点睛： 本题以我国科学家发表在化学顶级刊物上的“一种室温下可呼吸的钠、二氧化碳二次电池”为载体考查了原电池和电解池的工作原理，掌握原电池和电解池的工作原理是解答的关键，注意充电与发电关系的理解。本题很好的弘扬了社会主义核心价值观个人层面的爱国精神，落实了立德树人的教育根本任务。8【答案】 D【解析】 A原电池工作时，Li +向正极移动，则a 为正极，正极上发生还原反应，随放电的进行可能发生多种反应，其中可能发生反应2Li 2S6+2Li +2e- =3Li 2S4，故 A 正确； B原电池工作时，转移0.02mol 电子时，氧化Li 的物质的量为0.02mol ，质量为 0.14g ，故 B 正确；C石墨烯能导电，S8 不能导电， 利用掺有石墨烯的S8 材料作电极， 可提高电极a 的导电性，故 C 正确； D电池充电时间越长，转移电子数越多，生成的Li 和 S8 越多，即电池中Li 2S2的量越少，故D 错误。答案为A。11 / 11