专题1 第二单元 第2课时
第2课时化学电源
[学习目标定位]
一化学电池
化学电池是将化学能转变成电能的装置。其种类很多，常分为以下三类。请你举出生活中常见的电池，并将其分类填入下表。
化学电池的分类及污染
化学电池是一类应用范围广、实用性强的电源，分为一次电池、二次电池(充电电池)、燃料电池(连续电池)。
使用后的废弃电池中含有汞、镉、铬、铅等大量的重金属和酸、碱等有害物质，随处丢弃会给土壤、水源等造成严重的污染。废弃电池要进行回收利用。
1.下列说法中，不正确的是()
A.化学电池是将化学能转变成电能的装置
B.化学电池的种类包括一次电池、二次电池和燃料电池等
C.化学电池供能稳定可靠，使用方便，易于维护
D.废旧电池可以随意丢弃
答案D
解析 本题考查的是有关化学电池的概念、分类及性能等方面的知识。废旧电池中含有重金
属和酸、碱等有害物质，随意丢弃，对生态环境和人体健康危害很大，所以废旧电池应回收
利用。
二 常见的化学电池
1.一次电池
(1)银锌电池具有比能量大、电压稳定、储存时间长等特点。试根据电池反应方程式Zn ＋Ag 2O
＋H 2O===Zn(OH)2＋2Ag 判断：
①负极是Zn ，其依据是在总反应式中锌元素化合价升高，失去电子，锌为负极。
②正极反应式是Ag 2O ＋H 2O ＋2e －===2Ag ＋2OH －，反应类型是还原反应。
(2)碱性锌锰电池是一种常用的一次电池，其电池反应方程式为2MnO 2＋Zn ＋
2H 2O===2MnOOH ＋Zn(OH)2，负极是Zn ，正极是MnO 2，电解质溶液是KOH 溶液。
①负极反应式：Zn ＋2OH －－2e －===Zn(OH)2；
②正极反应式：2MnO 2＋2H 2O ＋2e －===2MnOOH ＋2OH －。
2.二次电池
铅蓄电池是常见的二次电池，其负极是Pb ，正极是PbO 2，电解质溶液是硫酸溶液。已知铅
蓄电池的放电反应和充电反应表示如下：
Pb ＋PbO 2＋2H 2SO 4======放电充电
2PbSO 4＋2H 2O (1)请你分析并写出铅蓄电池放电时的电极反应式。
负极：Pb ＋SO 2－4－2e －===PbSO 4；
正极：PbO 2＋4H ＋＋SO 2－4＋2e －===PbSO 4＋2H 2O 。
(2)铅蓄电池充电时，发生氧化反应的物质是PbSO 4，其电极反应式是PbSO 4＋2H 2O －2e －===PbO 2＋4H ＋＋SO 2－4；发生还原反应的物质是PbSO 4，其电极反应式是PbSO 4＋2e －===Pb
＋SO 2－
4。
(3)放电过程中，硫酸的浓度变化是不断减小，溶液的pH 变化是不断增大。
3.燃料电池
(1)氢氧燃料电池用Pt 作电极，不断充入燃料(H 2)和氧化剂(O 2)，分别在两极发生氧化反应和
还原反应，电池反应方程式是2H 2＋O 2===2H 2O 。
氢氧燃料电池在不同介质中的电极反应
(2)燃料电池的燃料除氢气外，还有甲烷、甲醇、肼、氨等。若将用导线相连的两个铂电极插入KOH溶液中，然后向两极分别通入甲醇(CH3OH)和氧气，发生原电池反应。在负极发生氧化反应的是CH3OH，其产物最终是H2O、CO2－3，负极反应式是2CH3OH－12e－＋16OH －===2CO2－3＋12H2O；正极反应式是3O2＋6H2O＋12e－===12OH－；电池反应式是2CH3OH ＋3O2＋4OH－===2CO2－3＋6H2O。
1.常见化学电池的比较
(1)一次电池：活泼金属作负极，参与电极反应，放电完成后，不能再使用。
(2)二次电池：两电极都参与电极反应，可充电、放电，循环使用。
(3)燃料电池：两电极都不参与电极反应，不断充入的物质分别在两极发生反应，可连续使用。
2.书写化学电池中电极反应式应注意的问题
(1)正确判断出化学电池的负极和正极，确定两极上分别发生的具体反应。
(2)确认电极得失电子后的产物是否能与电解质溶液发生反应，若能反应，则应写与电解质溶液反应后的电极反应式。
(3)在正极上，若是电解质溶液中的某种离子被还原，无论该离子是强电解质提供的，还是弱电解质提供的，一律写离子符号。
(4)书写二次电池的电极反应时，要注意判断充电方向与放电方向。放电时的电极反应式倒过来即为充电时的电极反应式(注意电子的得失)。
(5)溶液中不存在O2－，酸性溶液中它与H＋结合生成H2O，中性或碱性溶液中它与H2O结合生成OH－。
2.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，电池反应方程式为Zn(s)＋2MnO2(s)＋H2O(l)===Zn(OH)2(s)＋Mn2O3(s)。下列说法中，错误的是()
A.电池工作时，锌失去电子
B.电池正极的电极反应式为2MnO2(s)＋H2O(l)＋2e－===Mn2O3(s)＋2OH－(aq)
C.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，锌的质量减少6.5 g
答案C
解析本题要求利用原电池原理分析碱性锌锰电池：锌为负极，在反应中失去电子；电池工作时，电流由正极通过外电路流向负极，而电子移动方向与电流方向相反，C项错误；由电子守恒知，D项正确；由该电池反应的总反应式和原电池原理写出正极反应式知，B项正确。
3.用两根铂丝作电极插入KOH溶液中，再分别向两极通入甲烷气体和氧气，可形成原电池——燃料电池，该电池放电时发生的反应为CH4＋2KOH＋2O2===K2CO3＋3H2O，下列说法错误的是()
A.通甲烷的一极为负极，通氧气的一极为正极
B.放电时，通入O2一极附近溶液的pH升高
C.放电一段时间后，KOH的物质的量不发生变化
D.通甲烷一极的电极反应式是CH4＋10OH－－8e－===CO2－3＋7H2O
答案C
解析原电池的负极发生氧化反应，正极发生还原反应，由总反应式知，此燃料电池的电极反应式是
正极：2O2＋4H2O＋8e－===8OH－
负极：CH4＋10OH－－8e－===CO2－3＋7H2O
由此可见A、B、D正确，C错误。
1.微型钮扣电池在现代生活中有广泛应用。有一种锌银电池，其电极分别是Ag2O和Zn，电解质为KOH，电极反应为Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2，Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－。根据上述反应式，判断下列叙述中正确的是()
A.在使用过程中，电池负极区溶液的pH增大
B.在使用过程中，电子由Ag2O极经外电路流向Zn极
C.Zn电极发生还原反应，Ag2O电极发生氧化反应
D.Zn 是负极，Ag 2O 是正极
答案 D
解析 根据原电池原理：负极失去电子发生氧化反应，正极得到电子发生还原反应，可以判
断该原电池中Zn 为负极，Ag 2O 为正极；根据电极反应可以得知负极区溶液的pH 减小，故
A 、C 错误；电子是从负极沿导线流向正极，故
B 错误。
2.研究人员研制出一种锂水电池，可作为鱼雷和潜艇的储备电源。该电池以金属锂和钢板为
电极材料，以LiOH 为电解质，使用时加入水即可放电。关于该电池的下列说法不正确的是
( )
A.水既是氧化剂又是溶剂
B.放电时正极上有氢气生成
C.放电时OH －向正极移动
D.总反应为2Li ＋2H 2O===2LiOH ＋H 2↑
答案 C
解析 金属锂比铁活泼，作原电池的负极，电极反应式为Li －e －===Li ＋，LiOH 溶液中的阳
离子有Li ＋和H ＋，由于氧化性H ＋＞Li ＋，所以正极反应是2H ＋＋2e －===H 2↑，由于H ＋来
自于水的电离，所以H ＋放电的同时溶液中产生了OH －，即该反应的总反应为2Li ＋
2H 2O===2LiOH ＋H 2↑，水既是氧化剂又是溶剂。在原电池的放电过程中，阳离子向正极移
动，阴离子向负极移动，所以OH －向负极移动，C 选项错误。
3.一种熔融碳酸盐燃料电池原理如图所示。下列有关该电池的说法正确的是( )
A.反应CH 4＋H 2O=====催化剂
△
3H 2＋CO ，每消耗1 mol CH 4转移12 mol 电子 B.电极A 上H 2参与的电极反应为H 2＋2OH －－2e －===2H 2O
C.电池工作时，CO 2－3向电极B 移动
D.电极B 上发生的电极反应为O 2＋2CO 2＋4e －===2CO 2－3
答案 D
解析 由图示可知，甲烷和水转换为CO 和氢气燃料，反应为CH 4＋H 2O=====催化剂△
3H 2＋CO ，每有1 mol 甲烷参与反应转移电子数为6 mol ，A 错误；由图示可知电解质为熔融态的碳酸
盐，溶质无OH－，A电极反应为H2－2e－＋CO2－3===H2O＋CO2，B错误；同理，电极B上氧气得电子，与二氧化碳结合生成碳酸根离子，电极反应为O2＋4e－＋2CO2===2CO2－3，D 正确；负极A消耗CO2－3，正极B产生CO2－3，CO2－3向负极A移动，C错误。
4.科学家预言，燃料电池将是21世纪获得电能的重要途径，美国已计划将甲醇燃料电池用于军事。一种甲醇燃料电池采用铂或碳化钨作为电极催化剂，在稀硫酸电解液中直接加入纯化后的甲醇，同时向一个电极通入空气。
回答下列问题：
(1)这种电池放电时发生的化学反应方程式是
(2)此电池正极发生的电极反应式是
负极发生的电极反应式是
(3)电解液中的H＋向极移动，向外电路释放电子的电极是。
(4)比起直接燃烧燃料产生电力，使用燃料电池有许多优点，其中主要有两点：首先是燃料电池能量转化效率高，其次是。
答案(1)2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O(2)3O2＋12H＋＋12e－===6H2O2CH3OH＋2H2O－12e－===2CO2＋12H＋(3)正负极(4)对环境无污染
解析甲醇燃料电池实质就是利用CH3OH燃料在氧气中反应来提供电能。CH3OH作负极，发生氧化反应，电极反应式为2CH3OH＋2H2O－12e－===2CO2＋12H＋；氧气在正极的电极反应式为3O2＋12H＋＋12e－===6H2O，两反应相加得总反应式。在电池中，负极释放电子传到正极上，故H＋向正极移动。甲醇反应产物为CO2和H2O，对环境无污染。
40分钟课时作业
[基础过关]
题组1化学电池及处理
1.下列说法正确的是()
A.碱性锌锰电池是二次电池
B.铅蓄电池是一次电池
C.二次电池又叫蓄电池，它放电后可以再充电使活性物质获得再生
D.燃料电池的活性物质大量储存在电池内部
答案C
解析碱性锌锰电池是一次电池，铅蓄电池是二次电池。
2.随着人们生活质量的不断提高，废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程，其首要原因是()
A.利用电池外壳的金属材料
B.防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染
C.不使电池中渗漏的电解液腐蚀其他物品
D.回收其中石墨电极
答案B
解析汞、镉、铅等重金属离子会对土壤和水源造成污染。
题组2一次电池
3.锌锰干电池在放电时总反应方程式可以表示为Zn(s)＋2MnO2＋2NH＋4===Zn2＋＋Mn2O3(s)＋2NH3↑＋H2O，在此电池放电时正极(碳棒)上发生反应的物质是()
A.Zn
B.碳
C.MnO2和NH＋4
D.Zn2＋和NH3
答案C
解析根据方程式可知：Zn为负极，碳棒为正极，负极：Zn－2e－===Zn2＋，正极：2MnO2＋2NH＋4＋2e－===Mn2O3＋2NH3↑＋H2O，所以正极上参与反应的物质是MnO2和NH＋4。
4.某原电池装置如图所示，电池总反应为2Ag＋Cl2===2AgCl。下列说法正确的是()
A.正极反应为AgCl＋e－===Ag＋Cl－
B.放电时，交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成
C.若用NaCl溶液代替盐酸，则电池总反应随之改变
D.当电路中转移0.01 mol e－时，交换膜左侧溶液中约减少0.02 mol离子
答案D
解析根据电池总反应可以看出Cl2得电子，Ag失电子，所以在原电池中Cl2在正极上发生还原反应，Ag在负极上发生氧化反应。正极反应为Cl2＋2e－===2Cl－，A项错误；因为电