高中化学选修四学案：4.2化学电源 学案

放电
充电 第二节 化学电源
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【 学习目标】 1、常识性介绍日常生活中常用的化学电源和新型化学电池；
2、认识一次电池、二次电池、燃料电池等几类化学电池；
3、学习化学电池的构成，电极反应式及总反应式的书写。

【学习重点】 化学电源的结构及电极反应的书写
【知识梳理】 化学电源是将化学能转化为电能的装置，它包括一次电池、二次电池和燃
料电池等几大类。

1、 一次电池（又称干电池）
如：普通锌锰电池、碱性锌锰电池、锌银电池、锂电池等。

（1）碱性锌锰电池，电解质是KOH ，其电极反应：
负极（Zn ）：
正极（MnO 2）：
总反应：
（2）锌银电池的负极是Zn ，正极是Ag 2O ，电解质是KOH ，其电极总反应如下：
Zn + Ag 2O = ZnO + 2Ag
则：负极( )：
正极( )：
2、 二次电池（又称充电电池或蓄电池）
Pb (s)+ PbO 2(s) +2H 2SO 4(aq) 2PbSO 4(s) +2H 2O(l)
①其放电电极反应：
负极( )：
正极( )：
②其充电反应是上述反应的逆过程，则电极反应：
（电化学上规定：发生氧化反应的电极为阳极，发生还原反应的电极为阴极）
阴极：
阳极：
3、 燃料电池
燃料电池是一种持续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。

它与一般
的化学电源不同，一般化学电池的活性物质储存在电池内部，故而限制了电池的容量，而
燃料电池的电极本身不包括活性物质，只是一个催化转化元件。

如：氢氧燃料电池。

①酸性介质时，电极反应：
负极：
正极：
总反应：
②碱性介质时，电极反应：
负极：
正极：
总反应：
除H 2外，烃、肼、甲醇、氨、煤气等液体或气体，均可作燃料电池的燃料；除纯氧气
外，空气中的氧气也可作氧化剂。

燃料电池与前几种电池的差别：
①氧化剂与还原剂在工作时不断补充；
②反应产物不断排出
③能量转化率高(超过80%)，普通的只有30%，有利于节约能源。

[补充] 判断电池优劣的标准：
（１）比能量［符号(A·h/kg)，(A·h/L)］
指电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少
（２）比功率[符号是W/kg，W/L)]
指电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小
（3）电池的储存时间的长短
除特殊情况外，质量轻、体积小而输出电能多、功率大、储存时间长的电池，其
质量好。

巩固练习
1、有A、B、C、D四种金属。

将A与B用导线连接起来浸入电解质溶液中，B不易腐蚀。

将
A、D分别投入等浓度盐酸溶液中，D比A反应剧烈。

将铜浸入B的盐溶液中，无明显变化。

如果把铜浸入C的盐溶液中，有金属C析出。

据此判断它们的活动性由强到弱的顺序是（）
A. DCAB
B. DABC
C. DBAC
D.BADC
2、将锌片和铜片用导线连接置于同一稀硫酸溶液中，下列各叙述正确的是（）
A.正极附近SO42-的浓度逐渐增大
B.负极附近SO42-的浓度逐渐减小
C.负极附近SO42-的浓度逐渐增大
D.正负极附近SO42-的浓度基本不变
3、某原电池总反应的离子方程式为：2Fe3+＋Fe＝3Fe2＋，不能实现该反应的原电池是（）
A.正极为Cu，负极为Fe，电解质为FeCl3溶液
B.正极为C，负极为Fe，电解质为Fe（NO3）3溶液
C.正极为Fe，负极为Zn，电解质为Fe2(SO4)3溶液
D.正极为Ag，负极为Fe，电解质为CuSO4溶液
4、银锌电池广泛用做各种电子仪器的电源，它的电池反应是：Zn＋Ag2O＋H2O＝2Ag＋Zn(OH)2，
则负极上发生反应的物质是（）
A. Ag
B. Zn(OH)2
C. Ag2O
D. Zn
5、据媒体报道：以氢氧燃料电池为动力的公交车即将在北京试运行。

质子交换膜燃料电池
(PEMFC)常作为电动汽车的动力源。

该燃料电池以氢气为燃料，空气为氧化剂，铂为电极，导电离子是H＋。

下列对该燃料电池的描述正确的是( )
①正极反应为：O2＋4H＋＋4e—= 2H2O②电子由负极流向正极
③总的化学反应为：2H2＋O22H2O④氢离子通过电解质向正极移动
A．①②③B．②③④C．①②④D．①②③④6、燃料电池（如CO，CH4，CH3OH等与O2组成），用惰性电极插入KOH溶液中，在两极分别通入CH3OH和O2，有关此电池判断正确的是（）
A.正极反应式：2CH3OH+2H2O-12e-→2CO2↑+12H+
B.放电一段时间后，负极的pH值升高
C.放电一段时间，阳离子向负极移动，阴离子向正极移动
D.该电池在工作时，每消耗32gCH 3OH ，外电路中通过6mole -
A ．锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细
B ．氢氧燃料电池可将热能直接转变为电能
C ．氢氧燃料电池工作时氢气在负极被氧化
D ．太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅
8．电瓶车所用电池一般为铅蓄电池，这是一种典型的可充电电池，电池总反应式为：
Pb+PbO 2+4H ++2SO 42-
2PbSO 4+2H 2O ，
则下列说法正确的是：( )
A ．放电时：电子流动方向由
B 经导线流向A
B ．放电时：正极反应是Pb-2e -+SO 42-PbSO 4
C ．充电时：铅蓄电池的负极应与充电器电源的正极相连
D ．充电时：阳极反应是PbSO 4-2e -+2H 2O PbO 2+SO 42-+4H +
9．据报到，锌电池可能取代目前广泛使用的铅蓄电池，因为锌电池容量大，而且没有铅污染。

其电池反应为：2Zn ＋O 2＝2ZnO 原料为锌粒，电解液和空气。

下列叙述正确的是（ ）
A 、锌为正极，空气进入负极反应
B 、负极反应为Zn －2e －＝Zn 2＋
C 、正极发生氧化反应
D 、电解液肯定不是强酸
10．碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因此得到广泛应用。

锌锰电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：Zn （s ）＋2 MnO 2（s ）＋H 2O （l ）＝Zn(OH)2＋Mn 2O 3 （s ）。

下列说法错误的是 ( )
A. 电池工作时，锌失去电子
B. 电池负极的电极反应式为Zn －2e －＋2 OH －＝Zn(OH)2
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0．2mol 电子，锌的质量理论上减小6．5g
11．锰锌干电池在放电时总反应方程式可以表示为：
Zn （s ）＋2MnO 2＋2NH 4＋＝Zn 2+＋Mn 2O 3（s ）＋2NH 3＋H 2O
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. MnO 2和NH 4+
D. Zn 和NH 3
12．锌银电池广泛用作各种电子仪器的电源，它的充放电过程可以表示为： 2Ag ＋Zn(OH)2======Ag
2O ＋Zn ＋H 2O
此电池放电时，被氧化的物质是 （ ）
A. Ag
B. Zn(OH)2
C. Ag 2O
D. Zn
13．微型锂碘电池可用植入某些心脏病人体内的心脏起搏器所用的电源。

这种电池中的电解
质是固体电解质LiI ，其中的导电离子是I －。

下列有关说法正确的是 （ ）
A.正极反应：2Li －2e ＝＝2Li ＋
B.负极反应：I 2＋2e －＝2I －
C.总反应是：2Li ＋I 2＝2LiI
D.金属锂作正极
14．铅蓄电池放电时发生下列反应
负极：Pb ＋SO 42－－2e －＝PbSO 4
正极：PbO 2＋4H ＋＋SO 42－＋2e －＝PbSO 4＋2H 2O
充电 放电
使用该电池电解CuSO4溶液，当有纯铜1．6g析出时，铅蓄电池内消耗硫酸物质的量为
( ) A. 0．05mol B. 0．025mol C. 0．25mol D. 0．1mol
15．锌、溴蓄电池的充、放电的电池总反应为Zn＋Br2Zn2＋＋2Br－。

下列各反应①Zn－2e－====Zn2＋②Br2＋2e－====2Br－③2Br－－2e－====Br2 ④Zn2＋＋2e－====Zn，其中充电时的阳极和放电时负极的反应分别是 ( )
A.①②
B.③①
C.④②
D.③②16．锂电池是用金属作负极，作正极，电解质溶液由四氯化铝锂（LiAlCl4）溶解在亚硫酰氯（SOCl2）中组成。

负极：
正极：3 SOCl2＋8e－＝SO32－＋2S+6Cl－
电池的总反应式：
17．银器皿日久表逐渐变成黑色，这是由于生成了Ag2S，有人设计了用原电池原理加以除去，其处理方法为：将一定浓度的食盐溶液放入一铝制容器中，再将变黑的银器浸入溶液中与容器接触，放置一段时间，黑色就会褪去而不会损失。

试回答：在此原电池反应中，负极发生的反应为：__________________，正极反应为：____________________，反应过程中产生臭鸡蛋气味的气体，则原电池总反应方程式为：_____________________________________。