1.2.2化学能与电能的转化（化学电源）(分层练习)（含答案）2023-2024学年高二化学同步精品课堂（苏教版2019选择性必修1）

1.2.2 化学能与电能的转化 （化学电源） 基础知识清单 一、化学电源概述 　 1．化学电源的分类及特点 (1)化学电源的分类。 ①一次电池：也叫作 ，常见的一次电池有普通锌锰电池、碱性锌锰电池、纽扣式银锌 电池。 ②二次电池：又称为 或蓄电池， 是最常见的二次电池。目前已开发出镍镉电 池、镍氢电池、银锌电池、锂电池和锂离子电池等新型二次电池。 ③燃料电池：氢氧燃料电池等。 (2)各类电池的特点。 ①一次电池：电池中发生氧化还原反应的物质大部分被消耗后就不能再使用，放电后不可再充电。 ②二次电池：又称充电电池或蓄电池，放电后可以再充电，可多次重复使用。 ③燃料电池：燃料电池的氧化剂和还原剂不是储藏在电池内部，而是在工作时不断从外部输入，同 时将电极反应产物不断排出电池，因此燃料电池能连续不断地提供电能。 二、一次电池 1．锌锰干电池 普通锌锰干电池制作简单、价格便宜，但存在放电时间短、放电后电压下降较快等缺点。碱性锌锰 电池比普通锌锰干电池性能优越，它的比能量[电池单位质量或单位体积所输出电能的多少，单位(W·h)/kg 或(W·h)/L]大，能提供较大电流并连续放电。 普通锌锰电池 碱性锌锰干电池 装置 负极： 负极： 电极材料及电解质 正极： 正极： 溶液 溶液 溶液 碱性锌锰干电池的总反应： 电极反应 负极： 正极： 2.银锌纽扣电池的构造与工作原理 总反应： 。 负极： 。 正极： 。 三、二次电池 二次电池放电后可以再充电使活性物质获得再生，又称 或 。 充、放电时各电极上发生的反应： 1．铅蓄电池的构造与工作原理 (1)放电时 负极： ，正极： ，电解质溶液： 溶液。 负极： 。 正极： 。 (2)充电时 铅蓄电池的充电反应是放电反应的逆过程。 总反应方程式： 。 (3)铅蓄电池的优缺点。 ①优点：可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉，在生产生活中应用广泛。 ②缺点：比能量低、笨重，废弃的电池污染环境。 2．锂离子电池 常见锂离子电池的构造与工作原理 负极材料 正极材料 电解质溶液 锂离子的载体，如六氟磷酸锂 嵌锂石墨(LixC6) 磷酸铁锂(LiFePO4)或钴酸锂(LiCoO2) (LiPF6)的碳酸酯无水溶液 装置与工作原理 放电：总反应：LixC6＋Li(1－x)CoO2===6C＋LiCoO2 (以钴酸锂-石墨锂电池为 负极反应： ； 例) 正极反应： ； 放电时 Li＋由石墨中脱嵌移向正极，嵌入钴酸锂晶体中；充电时 Li＋从钴酸 锂晶体中脱嵌，由正极回到负极，得到电子生成 Li 重新嵌入石墨中，在放 电、充电时，锂离子往返于电池的正极、负极之间，完成化学能与电能的相 互转化 四、燃料电池 1．燃料电池 (1)利用 (如氢气、烃、肼、甲醇、氨、煤气等液体或气体)和 之间发生的氧化还原反 应将化学能直接转换成电能的化学电池。工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给，在电极上不断地进 行反应，生成物不断地被排除，能连续不断地提供电能。 2．氢氧燃料电池的工作原理 电极：惰性电极。燃料：H2 (1)碱性电解质 总反应：2H2＋O2===2H2O 负极： ； 正极： 。 (2)酸性电解质 总反应：2H2＋O2===2H2O 负极： ； 正极： 。 3.电池特点。 ①能量转换率高，污染小。 ②工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给，在电极上不断进行反应，连续不断地提供电能。 四、燃料电池的电极反应式书写 1．O2参与的燃料电池正极反应式的书写 介质 正极反应式 酸性(质子交换膜) 碱性 能传导 O2－的固体电解质(如 Y2O) 熔融碳酸盐(如熔融 K2CO3) 特别提醒：电解质溶液中注意离子参与反应，如碱性环境，OH－参与；O2－环境，O2－参与。 2．负极反应式的书写 方法一：加减法 (1)写出电池总反应式 燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致，若产物能和电解质反应，则总反应为加和后的反应。甲烷燃 料电池(电解质溶液为 NaOH 溶液) ... ...