人教版高中化学选修4教学讲义，复习补习资料（含知识讲解，巩固练习）：21【基础】化学电源

化学电源 【学习目标】 1、了解常见电池的分类及优点； 2、了解一次电池、二次电池、燃料电池的基本构造、反应原理及应用。 【要点梳理】 知识点一、化学电池 1、定义 化学电池是将化学能转变成电能的装置。 2、分类 3、化学电池的优点 ①化学电池的能量转换效率较高，供能稳定可靠。 ②可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的电池及电池组。 ③使用方便，易于维护，并可在各种环境下工作。 4、判断电池优劣的主要标准 ①比能量：即单位质量或单位体积所能输出电能的多少，单位(W·h)/k或(W·h)/L。 ②比功率：即单位质量或单位体积所能输出功率的大小，单位W/kg或W/L。 ③电池的可储存时间的长短。 知识点二、常见的化学电池 电池 负极反应 正极反应 总反应式 一次 电池 普通干电池 (Zn、MnO2、NH4Cl、C) Zn－2e－＝Zn2+ 2MnO2+2NH4++2e－ ＝2NH3+Mn2O3+H2O 2MnO2+2NH4++Zn＝ 2NH3+Mn2O3+H2O+Zn2+ 碱性锌锰电池 (Zn、KOH、MnO2) Zn+2OH－－2e－ ＝Zn(OH)2 2MnO2+2H2O+2e－ ＝2MnOOH+2OH－ Zn+2MnO2+2H2O＝ 2MnOOH+Zn(OH)2 锌银电池 (Zn、KOH、Ag2O) Zn+2OH－－2e－ ＝Zn(OH)2 Ag2O+H2O+2e－ ＝2Ag+2OH－ Zn+Ag2O+H2O＝ Zn(OH)2+2Ag 二次电池 铅蓄电池 (Pb、H2SO4、PbO2) Pb+SO42－－2e－ ＝PbSO4 PbO2+4H++SO42－+2e－＝PbSO4+2H2O Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O 氢镍电池 [H2、OH－、NiO(OH)] H2+2OH－－2e－ ＝2H2O 2NiO(OH)+2H2O+2e－＝2Ni(OH)2+2OH－ 2NiO(OH)+H2 2Ni(OH)2 燃料电池 氢氧燃料电池 (H2、H+、O2) 2H2－4e－＝4H+ O2+4H++4e－ ＝2H2O 2H2+O2＝2H2O 氢氧燃料电池 (H2、Na2SO4、O2) 2H2－4e－＝4H+ O2+2H2O+4e－ ＝4OH－ 2H2+O2＝2H2O 氢氧燃料电池 (H2、OH－、O2) 2H2+4OH－－4e－ ＝4H2O O2+2H2O+4e－ ＝4OH－ 2H2+O2＝2H2O 知识点三、各种化学电池的特点 名称 一次电池(干电池) 二次电池(充电电池或蓄电池) 燃料电池 定义 发生氧化还原反应的物质消耗到一定程度，就不能再使用 放电后可以再充电使发生氧化还原反应的物质获得再生 一种连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 特点 电解质溶液制成胶状，不流动 可以多次重复使用 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，于是电池就连续不断地提供电能 举例 普通的锌锰电池、碱性锌锰电池 铅蓄电池、氢镍电池、镉镍电池 氢氧燃料电池、CH4燃料电池、CH3OH燃料电池 知识点四、化学电池电极反应式的书写 1、根据装置书写电极反应式 ①先分析题目给定的图示装置，确定原电池正负极上的反应物质，并标出电子得失的数目。 ②电极反应式的书写 a．负极：活泼金属或H2失去电子生成阳离子；若电解质溶液中的阴离子与生成的阳离子不共存，则该阴离子应写入负极反应式。如铅蓄电池，负极：Pb+SO42－－2e－＝PbSO4。 b．正极：阳离子得到电子生成单质或O2得到电子，若反应物是O2，则有以下规律： 电解质溶液是碱性或中性：O2+2H2O+4e－＝4OH－ 电解质溶液是酸性；O2+4H++4e－＝2H2O ③正负电极反应式相加得到电池反应的总反应方程式。 2、给出总反应式，写电极反应式 如果题目给定的是总反应式，可分析此反应中的氧化反应或还原反应(即分析有关元素的化合价变化情况)，选择一个简单的变化去写电极反应式，另一极的电极反应式可直接写或将各反应式看作数学中的代数式，用总反应式减去已写出的电极反应式，即得结果。以2H2+O2＝2H2O为例，当电解质溶液为KOH溶液时的电极反应式的书写步骤如下。 ①根据总反应方程式分析有关元素化合价的变化情况，确定2 mol H2失掉4 mol电子，初步确定负极反应为：2H2－4e－＝4H+。 ②根据电解质溶液为碱性，与H+不能共存，反应生成水，推出OH－应写入负极反应式为：2H2+4OH－ ... ...