【高考必备】高中化学学习细节（人教版）之电化学基础：三．化学电源Word版含解析[原创精品].docVIP

【自主学习】 一． 电池的评价 比能量：电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少。 比功率：电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小。 质量轻、体积小而输出电能多、功率大、可储存时间长的电池，更适合使用者的需要。 二．实用电池的特点 1. 能产生比较稳定而且较高电压的电流； 2. 安全、耐用且便于携带，易于维护； 3. 能够适用于各种环境； 4. 便于回收处理，不污染环境或对环境的污染影响较小； 5. 能量转换率高。 三． 几种常见的电池 1. 一次电池：放电之后不能充电，内部的氧化还原反应是不可逆的。 碱性锌锰电池 构成：负极是锌，正极是MnO2，电解质是KOH 负极：Zn+2OH－－2e－=Zn(OH)2； 正极：2MnO2+2H2O+2e－=2MnOOH+2OH－ 总反应式：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2 特点：比能量较高，储存时间较长，可适用于大电流和连续放电。 2. 二次电池 ⑴ 铅蓄电池 放电电极反应： 负极：Pb(s)+SO42－(aq)－2e－＝PbSO4(s)； 正极：PbO2(s)+4H+(aq)+SO42－(aq)+2e－＝PbSO4(s)+2H2O(l) 总反应式：Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)＝2PbSO4(s)+2H2O(l) 充电电极反应： 阳极：PbSO4(s)+2H2O(l)－2e－=PbO2(s)+4H+ (aq)+SO42－(aq)； 阴极：PbSO4(s)+2e－=Pb(s)+SO42－(aq) 总反应：2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq) 总反应方程式： Pb (s)+ PbO2(s) +2H2SO4(aq) 2PbSO4(s) +2H2O(l) 说明：电池的正负极分别和电源的正负极相连 ⑵ 镍一镉碱性蓄电池 负极：Cd+2OH－－2e－=Cd(OH)2； 正极：2NiO(OH)+2H2O+2e－=2Ni(OH)2+2OH－ 总反应式：Cd +2NiO(OH)+2H2O 2Ni(OH)2+ Cd(OH)2 3. 燃料电池 电池 电极 反应 酸性电解质 碱性电解质 氢氧燃料电池. 负极 2H2－4e－＝4H+ 2H2+4OH－－4e－＝4H2O 正极 O2+4H++4e－＝2H2O O2+2H2O+4e－＝4OH－ 总反应 2H2+O2＝2H2O 2H2+O2＝2H2O 甲烷燃料电池 负极 CH4 + 2H2O－8e－=CO2 + 8H+ CH4+10OH－－8e－=CO32－+7H2O 正极 2O2 + 8H+ + 8e－＝4H2O 2O2+4H2O+8e－=8OH－ 总反应 CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O 甲醇燃料电池 负极 2CH3OH + 2H2O－12e－= 2CO2 + 12H+ 2CH3OH +16OH－－12e－=2CO32－+12H2O 正极 3O2 +12H+ +12e－＝6H2O 3O2+6H2O+12e－=12OH－ 总反应 2CH3OH + 3O2 = 2CO2 + 4H2O 2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O 除氢气外，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。 燃料电池的能量转化率高于80％，远高于燃烧过程（仅30％左右），有利于节约能源。燃料电池有广阔的发展前途。 四．电极反应式的书写 总的原则同化学方程式的书写：先写反应物，再写生成物，根据化合价标出得失电子数，再根据电荷守恒和物料守恒配平，同时注意溶液的酸碱性。 1. 先确定原电池的正、负极，列出正、负极上的反应物质，并标出相同数目电子的得失。 2. 注意负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存。若不共存，则该电解质溶液中的阴离子应写入负极反应式；若正极上的反应物质是O2，且电解质溶液为中性或碱性，则水必须写入正极反应式中，且O2生成OH－，若电解质溶液为酸性，则H＋必须写入正极反应式中，O2生成水。 3. 正、负极反应式相加得到电池反应的总反应式。若已知电池反应的总反应式，可先写出较易书写的一极的电极反应式，然后在电子守恒的基础上，总反应式减去较易写出的一极的电极反应式，即得到较难写出的另一极的电极反应式。 4. 燃料电池电极反应中，酸性溶液中不能出现OH－，碱性溶液中不能出现H＋，水溶液中不能出现O2－，而熔融电解质中O2被还原为O2－。 【典例探究】 1 Zn-MnO2干电池应用广泛，其电解质溶液是ZnCl2－NH4Cl混合溶液。 ⑴ 该电池的负极材料是