第四章

化學反應與電能第一節

原電池第二課時化學電源【知識回顧】負極正極?e-e-氧化反應還原反應An-Bm+鹽橋/離子交換膜結構簡單一次電池反復使用二次電池連續工作燃料電池新型電池電池的研發任務一：認識一次電池

隨著使用,電池中能發生氧化還原反應的物質逐漸被消耗,當這些物質被消耗到一定程度時,電池就不能繼續使用了。一次電池中電解質溶液制成膠狀,不流動,也叫做干電池。普通鋅錳干電池是最早進入市場的實用干電池。因其電解質溶液用淀粉糊固定化，稱為干電池。結合圖示，找出堿性鋅錳電池的正極、負極及電解質，寫出電極反應和總反應。負極：

；正極：

；電解質：

；(2)工作原理負極反應:

;正極反應:2MnO2+2H2O+2e-

=2MnO(OH)+2OH-;總反應:

。負極：銅針（緊貼鋅粉和KOH混合物）正極：金屬外殼（緊裹MnO2和KOH混合物）KOHZn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2Zn＋2MnO2＋2H2O=2MnO(OH)＋Zn(OH)2負極：

；正極：

；電解質：

；(2)工作原理負極反應:

;正極反應:2MnO2

+2NH4++2e-=Mn2O3+2NH3↑+H2O-;總反應:

。結合圖示，找出堿性鋅錳電池的正極、負極及電解質，寫出電極反應和總反應。Zn石墨棒（緊裹MnO2和C混合物）NH4Cl和ZnCl2Zn－2e-＝Zn2＋

Zn+2MnO2+2NH4+=Mn2O3+2NH3↑+H2O+Zn2+總反應：Zn＋Ag2O＋H2O====Zn(OH)2＋2Ag。根據方程式分析：正負極材料、電解質溶液及書寫電極方程式。銀鋅紐扣電池負極：Zn＋2OH－－2e－====Zn(OH)2；正極：Ag2O＋H2O＋2e－====Ag＋2OH－；銀鋅電池的負極是Zn正極是Ag2O電解質是KOH【練習1】某化學興趣小組設計了如圖所示原電池，回答下列問題。(1)若電解質溶液為稀硫酸，則負極反應式為

；

正極反應式為

。(2)若電解質溶液為NaOH溶液，

則負極反應式為

；

正極反應式為

。(3)若電解質溶液為濃硝酸，則負極反應式為

；

正極反應式為

。任務二：認識二次電池

二次電池又稱可充電電池或蓄電池，是一類放電后可以再充電而反復使用的電池。認識鉛蓄電池工作原理:鉛酸蓄電池是最常見的二次電池,其電極反應分為放電和充電兩個過程。②鉛酸蓄電池的充、放電過程:①鉛蓄電池放電過程負極反應：

；正極反應：

；總反應：

。

鉛蓄電池的電極反應物(Pb、PbO2)和放電后的產物(PbSO4)均以固體形式附著在電極材料表面，分析這樣設計的目的。目的：使電極反應物和產物富集在電極材料表面，充、放電時可以循環轉化，實現電池重復使用。PbPbSO4PbO2PbSO4放電充電負極正極放電充電認識鋰電池結合圖示，找出堿性鋅錳電池的正極、負極及電解質，寫出電極反應和總反應。負極：

；正極：

；(2)放電工作原理負極反應:

;正極反應:Li1-xMO2+xLi++xe-

=LiMO2-;總反應:

。(1).放電時負極反應為

，

正極反應為

。(2).放電時電子由

（填”正”或“負”，下同）極流向

極(3).放電時1molK2FeO4發生反應，轉移的電子數是

。【練習2】高鐵電池是一種堿性新型可充電電池，與普通高能電池相比，該電池能長時間保持穩定的放電電壓。該電池的總反應為3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH。

任務三：認識燃料電池

燃料電池是一種連續的將燃料和氧化劑的化學能直接轉化為電能的化學電源。e-H2O2H2SO4溶液石墨棒石墨棒結合圖示，寫出氫氧燃料電池的總反應和電極反應e-H2O2H2SO4溶液石墨棒石墨棒工作原理:負極反應:2H2-4e-=4H+正極反應:O2+4H++4e-=H2O電池反應:2H2+O2=H2O燃料電池特點：①連續地將燃料（充入負極）和氧化劑（充入正極）的化學能直接轉換成電能。②電極材料本身不參與氧化還原反應，只起傳導電子的作用。③工作時，燃料和氧化劑連續地由外部供給，在電極上不斷地進行反應，生成物不斷地被排除。

④能量轉化率高(＞80%)，排放廢物少。【練習3】我國的航天事業發展處于國際領先地位，航天載人飛船中使用的堿性燃料電池，效率很高；新能源汽車是一種發展前景廣闊的綠色交通工具，我國氫燃料電池汽車產業有巨大的發展空間。下圖是某燃料電池的工作原理圖，回答下列問題。(1).某氫氧燃料電池中電解質是酸，則負極的電極反應式為

，正極反應為

。(2).我國在航空航天中使用的堿性燃料電池中電解質是KOH溶液，燃料為H2，則負極反應為

，正極反應為

。(3).某科學家曾研制出甲烷堿性燃料電池，電解質為KOH溶液，則負極反應為

，正極反應為

。若電解質為稀硫酸，則負極反應為

，正極反應為

。燃料電池電極反應書寫歸納(1)燃料電池的總反應相當于燃料的燃燒，書寫總反應方程式時，要注意產物與電解質溶液是否發生反應，若能反應，電解質溶液要寫在總反應方程式中。(2)燃料電池正極反應本質是氧氣得電子發生還原反應，即O2＋4e－=2O2－，產生的O2－能獨立存在于點解之溶液中，會結合陽離子或分子。在酸性溶液中結合H＋，生成H2O；在中性或堿性溶液結合H2O，生成OH－。在熔融電解質中：在熔融氧化物中存在O2－，在碳酸鹽熔融下，則和充入的CO2結合生成CO32-。(3)書寫燃料電池的電極反應式，一定要注意電解質的酸堿性。堿性溶液電極反應式不能出現CO2和H＋；酸性溶液電極反應式不能出現OH－。【練習4】一種新型燃料電池，一極通入空氣，另一極通入CO氣體；電解質是摻雜氧化釔(Y2O3)的氧化鋯(ZrO2)晶體,在熔融狀態下能傳導O2-.下列對該燃料電池說法正確的是()

A．電池的總反應是：2CO+O2=2CO2

B．在熔融電解質中，O2-由負極移向正極

C．通入空氣一極是正極,電極反應為：O2+4e-=2O2-

D．通入CO—極是正極,電極反應為：2CO-4e-+O2-=