第二節(jié)用化學(xué)電源

專題2化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化第三單元化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化第二節(jié)、化學(xué)電源一個原電池的總反應(yīng)的離子方程式是Zn+Cu2+=Zn2++Cu，該反應(yīng)的原電池的組成正確的是（）C練一練化學(xué)電源

人們應(yīng)用原電池原理，制作了多種電池，如干電池、蓄電池、充電電池、高能電池等，以滿足不同的需要。

在現(xiàn)代生活、生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展中，電池發(fā)揮著越來越重要的作用，大至宇宙火箭、人造衛(wèi)星、空間電視轉(zhuǎn)播站、飛機(jī)、輪船，小至電腦、收音機(jī)、照相機(jī)、電話、助聽器、電子手表、心臟起搏器等，都離不開各種各樣的電池。二、化學(xué)電源4.化學(xué)電源（1）一次電池（如干電池）:用過后不能復(fù)原如：鋅錳干電池、部分銀鋅紐扣電池等（2）二次電池（如蓄電池）:充電后能繼續(xù)使用如：鉛蓄電池、鎳氫電池、銀鋅紐扣電池、鎘鎳電池等（3）燃料電池如：氫氧燃料電池、乙醇（甲烷甲醇等）空氣燃料電池鋁-空氣-海水燃料電池等負(fù)極（鋅筒）：Zn-2e-=Zn2+正極（石墨）：2MnO2+2NH4++2e-=2MnO（OH）+2NH3總反應(yīng)Zn+2MnO2+2NH4Cl=Zn(NH3)Cl2+2MnO(OH）干電池——Zn-Mn普通干電池（1）一次電池隨著用電器朝著小型化、多功能化發(fā)展的要求，對電池的發(fā)展也提出了小型化、多功能化發(fā)展的要求。

體積小、性能好的堿性鋅－錳電池應(yīng)運(yùn)而生。這類電池的重要特征是電解液由原來的中性變?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，使放電電流大幅度提高。二、化學(xué)電源[來源:Zxxk.Com]鋅錳堿性電池是一種新型的干電池。正極材料為MnO2,負(fù)極材料為Zn，還原產(chǎn)物為MnOOH,電解質(zhì)是KOH溶液，總：Zn+2MnO2+2H2O=Zn(OH)2+2MnOOH請寫出電極反應(yīng)式并分析其工作原理。負(fù)極：Zn+2OH－－2e-=Zn(OH)2正極：2MnO2+2H2O+2e-=2MnO（OH）

+2OH－

總反應(yīng)：Zn+2MnO2+2H2O=Zn(OH)2+2MnO（OH）堿性Zn-Mn干電池

銀鋅電池—鈕扣電池是一種紐扣式大容量電池

該電池使用壽命較長，廣泛用于電子表和電子計(jì)算機(jī)。其電極分別為Ag2O和Zn，電解質(zhì)為KOH溶液。發(fā)生反應(yīng)后生成Ag和ZnO,其電極反應(yīng)式為：

負(fù)極：Zn+2OH--2e-

=

Zn(OH

)

2

正極：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-2銀鋅紐扣電池總反應(yīng)式為：Zn+

Ag2O=Zn(OH

)

2

+2Ag（2）二次電池3、鉛蓄電池二、化學(xué)電源鉛蓄電池構(gòu)造

目前汽車上使用的電池，有很多都是鉛蓄電池。鉛蓄電池的構(gòu)造是用含銻5％～8％的鉛銻合金鑄成隔板，在隔板上分別填充PbO2和Pb作為正極和負(fù)極，二者交替排列而成。在電極之間充有密度為1.25

g/cm3～1.28

g/cm3的H2SO4溶液。3、鉛蓄電池二、化學(xué)電源鉛蓄電池（1）電極材料及原料（2）電解質(zhì)溶液（3）電極反應(yīng)式：正極：PbO2

負(fù)極：PbH2SO4溶液負(fù)極（Pb）:

Pb-2e-+SO42

-=PbSO4Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O正極（PbO2）:PbO2+4H++SO42

-+2e-=PbSO4+2H2O總反應(yīng)：負(fù)極：Pb+SO42--2e-=PbSO4正極：PbO2+SO42-+4H++2e-=PbSO4+2H2O電池總反應(yīng)：Pb+PbO2+2SO42-+4H+=2PbSO4+2H2O陰極：PbSO4+2e-

＝Pb+SO42-陽極：PbSO4+2H2O＝PbO2+SO42-+4H++2e-

電池總反應(yīng)：2PbSO4+2H2O＝Pb+PbO2+2SO42-+4H+鉛蓄電池的放電過程——原電池鉛蓄電池的充電過程——電解池放電充電2PbSO4+2H2OPbO2+Pb+2H2SO4鉛蓄電池的充放電過程5、新型燃料電池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，不斷從外界輸入，同時將電極反應(yīng)產(chǎn)物不斷排出電池。二、化學(xué)電源

因此，燃料電池是名符其實(shí)的把能源中燃料燃燒反應(yīng)的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的“能量轉(zhuǎn)換器”。燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率很高，可達(dá)70％以上。氫氧燃料電池除了具有能量轉(zhuǎn)化率高、可持續(xù)使用的優(yōu)點(diǎn)外，而且由于其燃燒產(chǎn)物為水，因此不污染環(huán)境。

5、新型燃料電池二、化學(xué)電源

把能源中燃料燃燒反應(yīng)的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的“能量轉(zhuǎn)換器”優(yōu)點(diǎn)：效率高、無污染，裝置可持續(xù)使用

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，不斷從外界輸入，同時將電極反應(yīng)產(chǎn)物不斷排出電池

（3）新型燃料電池燃料電池負(fù)極：2H2+4OH--4e-=4H2O

正極：O2+2H2O+4e-=4OH-

總反應(yīng)：O2+2H2=2H2O常見的燃料電池有氫氧燃料電池、甲烷燃料電池、鋁-空氣燃料電池、熔融鹽燃料電池等。如圖電池反應(yīng)

燃料電池是一種連續(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。（氫氣、烴、肼、甲醇、氨、煤氣燃料電池……）氫氧燃料電池酸性電解質(zhì)：堿性電解質(zhì)負(fù)極:2H2-4e-+4OH-==4H2O正極:O2+2H2O+4e-==4OH-總反應(yīng):2H2+O2==2H2O負(fù)極：2H2-4e-==4H+正極：O2+4H++4e-==2H2O總反應(yīng)：2H2+O2==2H2O燃料電池中性電解質(zhì)呢？（4）海水電池1991年，我國首創(chuàng)以鋁-空氣-海水為能源的新型電池，用作航海標(biāo)志燈。該電池以取之不的海水為電解質(zhì)，靠空氣中的氧氣使鋁不斷氧化而產(chǎn)生電流。這種海水電池的能量比“干電池”高20～50倍。電極反應(yīng)式為：負(fù)極：正極：電池總反應(yīng)：4Al-12e-=4Al3+3O2+6H2O+12e-=12OH-4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3↓怎樣書寫燃料電池的電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式？

書寫步驟：（1）寫出燃燒反應(yīng)，根據(jù)電解液改寫燃料電池總反應(yīng)；（2）寫出正極的電極反應(yīng)式(一般較簡單);（3）由燃料電池總反應(yīng)減去正極的電極反應(yīng)式得負(fù)極的電極反應(yīng)式。正極反應(yīng)一般為

①酸性介質(zhì)

②堿性介質(zhì)O2+4H++4e－=2H2OO2+2H2O+4e－=4OH-CH4、O2、NaOH組成的燃料電池1.燃燒總化學(xué)反應(yīng)：

CH4+2O2→CO2+2H2O2.燃料電池總反應(yīng)：

3.正極：4.負(fù)極：CH4+2OH-+2O2=CO32-+3H2O2O2+4H2O+8e－=8OH-CH4+10OH--8e－=CO32-+7H2O甲醇燃料電池是由甲醇和氧氣及強(qiáng)堿電解質(zhì)溶液構(gòu)成的新型手機(jī)電池，電量可達(dá)現(xiàn)用鎳氫或鋰電池的十倍，可連續(xù)使用一個月才充一次電。據(jù)此回答：

(1)甲醇是

極,電極反應(yīng)式是:

;(2)電池反應(yīng)的離子方程式:

2CH3OH+16OH--12e－=2CO32-+12H2O2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O.

負(fù)

在生產(chǎn)和生活中我們不但要利用化學(xué)反應(yīng)，使化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，而且要利用化學(xué)反應(yīng)使電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能一般通過電解的方法來完成。我們已學(xué)過的化學(xué)課程里涉及利用電解反應(yīng)來制取新物質(zhì)的例子嗎？電解水水H2、O22H2O==2H2?

+O2?電解食鹽水H2O、NaClNaOH、H2、

Cl22NaCl+2H2O=2NaOH+H2?

+

Cl2?電解融熔氯化鈉NaClNa、Cl22NaCl=2NaCl+

Cl2?電解融熔氧化鋁Al2O3Al、O22Al2O3==2Al+3O2?

在U形管中加入飽和氯化銅溶液，用石墨棒作電極，接通電源，電解數(shù)分鐘后，觀察現(xiàn)象。（1）接電源負(fù)極的石墨棒上有＿＿＿＿＿＿＿＿，電極反應(yīng)為＿＿＿＿＿＿＿＿。（2）接電源正極的石墨棒上有＿＿＿＿＿＿＿＿，電極反應(yīng)為＿＿＿＿＿＿＿＿。（3）電解反應(yīng)的化學(xué)方程式＿＿＿＿＿＿＿＿。（4）在上述電解反應(yīng)中，被氧化的物質(zhì)是＿＿＿＿，被還原的物質(zhì)是＿＿＿＿。（5）比較電解飽和氯化鈉溶液與電解飽和氯化銅溶液，有什么不同？為什么？有銅析出Cu2++2e-=Cu有Cl2放出2Cl--2e-=Cl2CuCl2

==Cu+Cl2?CuCl2CuCl2因參與電解的微粒不同。三.電解原理及電解池

3.電極名稱和電極反應(yīng)

與電源負(fù)極相連的電極叫陰極，陰極上發(fā)生還原反應(yīng)。與電源正極相連的電極叫陽極，陽極上發(fā)生氧化反應(yīng)。構(gòu)成電解池有什么條件？構(gòu)成條件:（1）與外加電源相連的兩個電極

（2）有電解質(zhì)溶液（3）形成閉合回路1.電解:使電流通過電解質(zhì)溶液而在陰、陽兩極引起氧化還原反應(yīng)的過程.2.電解池:借助于電流引起氧化還原反應(yīng)的裝置，即把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置叫電解池或電解槽陰極:與電源負(fù)極相連，電子流入，發(fā)生還原反應(yīng)陽極:與電源正極相連，電子流出，發(fā)生氧化反應(yīng)4.電極的判斷e－e－CC陰極陽極電解質(zhì)溶液5.電子、離子的流向電子從陽極通過電源流向陰極陽離子在電解質(zhì)溶液中移向陰極陰離子在電解質(zhì)溶液中移向陽極比較原電池、電解池的異同點(diǎn)。原電池、電解池的比較稀硫酸稀硫酸稀硫酸硫酸

ABCD例題1：下列裝置中屬于原電池的是（）屬于電解池的是（）

BCD怎樣區(qū)分原電池、電解池？原電池、電解池的區(qū)分關(guān)鍵看是否有外接電源；練習(xí)分析下圖，哪個是原電池，哪個是電解池。

多池組合判斷：

①無外電源：一池為原電池，其余為電解池；②有外電源：全部為電解池或電鍍池、精煉池。

6.電極產(chǎn)物的判斷及電極反應(yīng)的書寫陽極:先看電極后看溶液

(1)活潑金屬電極:金屬電極失電子（除金和鉑)(2)惰性電極:溶液中陰離子失去電子,

失電子能力為:S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根>F-陰極:溶液中陽離子得電子,得電子能力為:

Ag+>Fe3+>Cu2+>H+（酸）>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+（水）

>Al3+>Mg2+>……陰極：___電子，發(fā)生____反應(yīng)，離子 _____越強(qiáng)，反應(yīng)越容易。常見陽離子放電順序：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+陽極：___電子，發(fā)生____反應(yīng)，離子 _____越強(qiáng)，反應(yīng)越容易。①當(dāng)陽極為惰性電極(石墨、鉑、金)時,常見陰離子放電順序：S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根>F得還原氧化性失氧化還原性離子放電規(guī)律分析電解反應(yīng)的一般思路溶液中存在的離子兩極上的電極反應(yīng)離子的移動方向及放電順序判斷電解池的陰、陽極電解Na2SO4溶液的分析陰極陽極氧氣氫氣陽極:4OH--4e-=2H2O+O2

實(shí)例電極反應(yīng)濃度PH值復(fù)原Na2SO4

陰極:

4H++4e-=2H2變大不變

加H2O2H2O===2H2↑+O2↑通電如電解H2SO4、HNO3、NaOH、Na2SO4等溶液時其電極反應(yīng)式為：陽極：4OH－－4e－＝2H2O+O2↑陰極：4H++4e－＝2H2↑

總反應(yīng)：2H2O＝＝O2↑+2H2↑

電解

電解后溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大，若要恢復(fù)原來的濃度，只需加入一定量的水即可。用惰性電極電解電解質(zhì)溶液規(guī)律(1)電解水型：電解CuCl2溶液的分析陰極陽極氯氣銅實(shí)例電極反應(yīng)濃度PH值復(fù)原CuCl2

CuCl2Cu+Cl2↑電解陽極：2Cl--2e-=Cl2陰極：Cu2++2e-=2Cu減小增大

加CuCl2如電解鹽酸、CuCl2溶液等

電解后溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小，若要恢復(fù)原來的組成和濃度，需加入一定量的溶質(zhì)(通入一定量的HCl氣體)陽極：2Cl－－2e－＝Cl2↑陰極：2H++2e－＝H2↑總反應(yīng)：2HCl＝＝Cl2↑+H2↑

電解電解鹽酸(2)電解本身：電解CuSO4溶液的分析陰極陽極氧氣銅實(shí)例電極反應(yīng)濃度PH值復(fù)原CuSO4

2CuSO4+

2H2O2Cu+O2

↑+2H2SO4電解陰極：Cu2++2e-=Cu減小

加CuO陽極:4OH--4e-=2H2O+O2

減小如電解CuSO4溶液、AgNO3溶液等。陽極：4OH－－4e－＝2H2O+O2↑陰極：2Cu2++4e－＝2Cu總反應(yīng)：2CuSO4+2H2O＝2Cu+O2↑+2H2SO4

電解

電解后原溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小，若要恢復(fù)原來的組成和濃度，需加入一定量金屬氧化物。電解CuSO4溶液(3)放氧生酸型：電解NaCl溶液的分析陰極陽極氫氣氯氣實(shí)例電極反應(yīng)濃度PH值復(fù)原NaCl

陽極:2Cl--2e-=Cl2陰極:2H++2e-=H22NaCl+2H2O2NaOH+H2↑

+Cl2↑電解減小增大

加HCl如電解NaCl、KCl、MgCl2溶液等。

電解后原溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小，若要恢復(fù)原來的組成和濃度，需通入一定量的HCl氣體。陽極(C)：2Cl－－2e－＝Cl2↑陰極(C)：2H++2e－＝H2↑

總反應(yīng)：2NaCl+2H2O＝＝2NaOH+Cl2↑+H2↑

電解(4)放氫生堿型：1.在原電池和電解池的電極上所發(fā)生的反應(yīng)，同屬氧化反應(yīng)或同屬還原反應(yīng)的是A.原電池的正極和電解池的陽極所發(fā)生的反應(yīng)B.原電池的正極和電解池的陰極所發(fā)生的反應(yīng)C.原電池的負(fù)極和電解池的陽極所發(fā)生的反應(yīng)D.原電池的負(fù)極和電解池的陰極所發(fā)生的反應(yīng)高考題例析BC2.關(guān)于電解NaCl水溶液，下列敘述正確的是A．電解時在陽極得到氯氣，在陰極得到金屬鈉B．若在陽極附近的溶液中滴入KI試液，溶液呈棕色C．若在陰極附近的溶液中滴入酚酞試液，溶液呈無色D．電解一段時間后，將全部電解液轉(zhuǎn)移到燒杯中，充分?jǐn)嚢韬笕芤撼手行訠3.右圖是電解CuCl2溶液的裝置，其中c、d