高中化学人教版选修四(课件)第四章 电化学基础 第2节

2．银锌电池： (1)构造：
(2)组成：
负极： Zn ；正极： Ag2O ；电解质： KOH 。
(3)工作原理： 负极反应： Zn＋2OH－－2e－
Zn(OH)2 ；
正极反应：Ag2O＋H2O＋2e－ 2Ag＋2OH－； 总反应：Zn＋Ag2O＋H2O Zn(OH)2＋2Ag。
1．碱性锌锰电池、银锌电池中的电解质溶液能否用盐酸代替？ 【提示】 不能。负极 Zn 与盐酸发生反应。
【解析】 一次电池中负极发生氧化反应(失电子)，正极发生还原反应(得 电子)，由 Ag2O→Ag 可知 Ag2O 得电子发生还原反应。
【答案】 B
2．在碱性锌锰干电池中，已知氢氧化钾为电解质，发生的电池总反应为：
Zn＋2MnO2＋2H2O 是( )
2MnOOH＋Zn(OH)2。下列该电池的电极反应，正确的
4．充电时的电极反应式如何书写？
【提示】 阴极：2H2O＋2e－ 阳极：2Ni(OH)2＋2OH－－2e－
H2＋2OH－ 2NiO(OH)＋2H2O
5．电池充电时，外电源的负极连接二次电池的哪个电极？
【提示】 负极或阴极。
[核心·突破] 1．二次电池在充电时，正、负电极上发生的反应正好与放电时发生的反应 相反，因而充电时，二次电池的正极应与充电电源的正极相连接，电池的负极 应与充电电源的负极相连接。 2．充电时发生的电极反应和总反应是放电时发生的反应的逆过程。
总反应：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)
2PbSO4(s)＋2H2O(l)
(2)充电过程： 阴极： PbSO4(s)＋2e－
Pb(s)＋SO42－(aq) ；
阳极：PbSO4(s)＋2H2O(l)－2e－ 总反应：2PbSO4(s)＋2H2O(l) (3)铅蓄电池的充、放电过程
PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO42－(aq)； Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)。
一 次 电 池、二 次 电 池
[基础·初探]
(2)组成： 正极： MnO2 ；负极： Zn ；电解质： KOH 。
(3)工作原理： 负极反应： Zn＋2OH－－2e－ Zn(OH)2 ； 正极反应：2MnO2＋2H2O＋2e－ 2MnOOH＋2OH－ ；
总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O 2MnOOH＋Zn(OH)2。
B.微生物电池是指在微生物作用下将化学能转化为电能的装置，所以微生物 促进了反应中电子的转移，故 B 正确。C.质子是阳离子，阳离子由负极区移向 正极区，故 C 正确。D.正极的电极反应式为 6O2＋24e－＋24H＋ 12H2O，负 极的电极反应式为 C6H12O6－24e－＋6H2O 6CO2＋24H＋，两式相加得电池总 反应为 C6H12O6＋6O2 6CO2＋6H2O，故 D 正确。
教材整理 2 二次电池(以铅蓄电池为例) 1．构造：
2．组成： 负极： Pb ；正极： PbO2 ；电解质：H2SO4 溶液 。
3．工作原理：
(1)放电过程：
负极 ： Pb(s)＋SO42－(aq)－2e－
PbSO4(s) (氧化反应)；
正极：PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO24－(aq)＋2e－ PbSO4(s)＋2H2O(l)
Pb＋PbO2＋2H2SO4
2PbSO4＋2H2O
2．二次电池放电过程的正、负极电极反应与充电过程的阴、阳极电极反应 有什么关系？
【提示】 负极的氧化反应与阴极的还原反应互为相反过程；正极的还原 反应与阳极的氧化反应互为相反过程。
[合作·探究] 二次电池工作原理的探究 [探究背景] H2 是一种优质燃料，热值高。一种充电电池的原料为 H2，其 电池反应为 H2＋2NiO(OH) 2Ni(OH)2，它具有比能量多等优点，常作为卫星 的电源。
(3)SOCl2 易挥发，实验室中常用 NaOH 溶液吸收 SOCl2，有 Na2SO3 和 NaCl 生成。如果把少量水滴到 SOCl2 中，实验现象是____________________，反应的 化学方程式为_______________________________________________。
[探究问题] 1．该电池放电时发生的化学方程式如何书写？
【提示】 该电池放电时发生的化学反应就是壬烷燃烧的化学反应 C9H20＋ 14O2 9CO2＋10H2O。
2．该电池的正极反应如何书写？负极发生什么反应？ 【提示】 该电池的正极是氧气，得电子，电极反应是 O2＋4e－ 2O2－，负极失去电子发生氧化反应。
。
[合作·探究] 燃料电池工作原理的探究 [探究背景] 设计出燃料电池使汽油氧化直接产生电流是 21 世纪最富有挑 战性的课题之一。最近有人制造了一种燃料电池，一个电极通入空气，另一电 极通入汽油蒸气[以壬烷(C9H20)代表汽油]，电池的电解质是掺杂了 Y2O3 的 ZrO2 晶体，它在高温下能传导 O2－。
(4)组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行，原因是 _______________________________________________ _______________________________________________。
【解析】 (1)分析反应的化合价变化，可得 Li 为还原剂(作负极)，失电子：
(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、CO23－ ， 负极反应式是 2CH3OH＋16OH－－12e－
2CO23－＋12H2O ；
正极反应式是 3O2＋6H2O＋12e－ 12OH－ ；
总反应式是 2CH3OH＋3O2＋4OH－
2CO23－＋6H2O
4OH－ 4OH－
1．氢氧燃料电池在什么介质中负极产生 H＋？ 【提示】 酸性或中性。 2．氢氧燃料电池在什么介质中正极产生 OH－？ 【提示】 中性或碱性。
教材整理 2 其他燃料电池 (1)燃料电池的燃料除氢气外，还有 烃 、 肼 、 甲醇 、 氨 、煤气 等
液体或气体。
(2)若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
【答案】 D
3．Li-SOCl2 电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电 解质是 LiAlCl4－SOCl2。电池的总反应可表示为：4Li＋2SOCl2 4LiCl＋S＋ SO2↑。
请回答下列问题： (1)电池的负极材料为________，发生的电极反应为 _______________________________________________。 (2)电池正极发生的电极反应为 _______________________________________________。
A．负极反应为 Zn－2e－ Zn2＋
B．负极反应为 Zn＋2H2O－2e－ Zn(OH)2＋2H＋ C．正极反应为 2MnO2＋2H＋＋2e－ 2MnOOH D．正极反应为 2MnO2＋2H2O＋2e－ 2MnOOH＋2OH－
【解析】 在书写碱性电池的电极反应式时，方程式中不得出现 H＋。在碱 性电池中，负极的 Zn 失去电子形成的 Zn2＋应该与 OH－结合为 Zn(OH)2。
PbSO4(s)＋2e－
C．在充电时，电池中硫酸的浓度不断变小
D．在充电时，阳极发生的反应是：PbSO4(s)＋2e－ Pb(s)＋SO24－(aq) 【解析】 A 项中电池放电时正极应发生还原反应，电极反应为：PbO2＋ 4H＋＋SO24－＋2e－ PbSO4＋2H2O；C 项中电池充电时硫酸的浓度应不断增大； D 项中电池充电时阳极应发生氧化反应。
【解析】 放电时为原电池反应，负极上失去电子，正极上得到电子；充 电时为电解反应，与外电源正极连接的电极为阳极，由放电时的电极反应式知， 阳极上发生的是 Ni(OH)2 的氧化反应，D 正确。
【答案】 D
5．关于铅蓄电池的说法正确的是( )
A．在放电时，正极发生的反应是：Pb(s)＋SO24－(aq) B．在放电时，该电池的负极材料是铅板
知
识
点 一
第二节 化学电源
学
业
分
层
测
知
评
识
点 二
1．了解化学电源的种类及其工作原理，知道化学电源在生产、生活和国防 中的实际应用。
2．认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要作用。 3．掌握一次电池、二次电池、燃料电池的反应原理，会书写电极反应式。 (重难点)
教材整理 1 一次电池 1．碱性锌锰电池： (1)构造：
[题组·冲关] 题组 1 酸碱溶液中的燃料电池 1．(2015·全国卷 Ⅰ )微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电 能的装置，其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是( )
A．正极反应中有 CO2 生成 B．微生物促进了反应中电子的转移 C．质子通过交换膜从负极区移向正极区 D．电池总反应为 C6H12O6＋6O2 6CO2＋6H2O 【解析】 图示所给出的是原电池装置。A.有氧气反应的一极为正极，发生 还原反应，因为有质子通过，故正极电极反应式为 O2＋4e－＋4H＋ 2H2O， C6H12O6 在微生物的作用下发生氧化反应，电极反应式为 C6H12O6－24e－＋ 6H2O 6CO2＋24H＋，负极上有 CO2 产生，故 A 不正确。
Li－e－
Li＋。
(2)SOCl2 为氧化剂，得电子，从题给电池反应可推出产物：Cl－、S、SO2。(或
用总反应减去负极反应)
(3)题中已给出信息：碱液吸收时的产物是 Na2SO3 和 NaCl，则没有碱液吸 收时的产物应为 SO2 和 HCl，进而推出现象。
【答案】 (1)Li Li－e－ Li＋ (2)2SOCl2＋4e－ 4Cl－＋S＋SO2↑ (3)出现白雾，有刺激性气味气体生成 SOCl2＋H2O SO2↑＋2HCl↑ (4)因为构成电池的主要成分 Li 能与氧气、水反应，SOCl2 也与水反应