2010年高考化学专项突破精品系列――电化学之化学电源.docVIP

2010年高考化学专项突破精品系列――电化学之化学电源 一、认清目标 本节重点： 1.了解化学电源的种类及其工作原理，知道它们在生产、生活和国防中的实际应用 2. 燃料电池的工作原理的分析和电极方程式书写 本节难点： 电池的电极方程式书写 高考常考点：电池的电极方程式书写 二、打牢基础 知识点1:化学电池的概念 化学电池：借助于化学能直接转变为电能的装置。化学电池的主要部分是电解质溶液，和浸在溶液中的正极和负极，使用时将两极用导线接通，就有电流产生，因而获得电能。化学电池放电到一定程度，电能减弱，有的经充电复原又可使用，这样的电池叫蓄电池，如铅蓄电池、银锌电池等；有的不能充电复原，称为原电池，如干电池、燃料电池等。 知识点2:化学电源品种繁多，大体可分为三类： 1、一次性电池：即电池中的反应物质在进行一次电化学反应放电之后就不能再次使用了。 （1）锌锰电池—干电池， 该电池的负极材料是锌，正极材料是碳棒，电解质是MnO2、NH4Cl、ZnCl2组成的糊状物。其电极反应式为：负极：Zn－2e- == Zn2+ 正极：2MnO2+2NH4+ +2e-==Mn2O3+2NH3+H2O总反应式为：Zn+2MnO2+2NH4+ == Zn2+ + Mn2O3+2NH3+H2O电池中MnO2的作用是将正极上NH4+还原生成的H氧化成为水，以免产生H2附在石墨表面而增加电池内阻。由于反应中锌筒不断消耗变薄，且有液态水生成，故电池用久后会变软。 （2）银锌电池—钮扣电池： 该电池使用寿命较长，广泛用于电子表和电子计算机。其电极分别为Ag2O和Zn，电解质为KOH溶液。其电极反应式为：负极：Zn+2OH- －2e- == ZnO+H2O正极：Ag2O+H2O+2e-==2Ag+2OH- 总反应式为：Zn+ Ag2O== ZnO+2Ag （3）高能电池—锂电池： 该电池是20世纪70年代研制出的一种高能电池。由于锂的相对原子质量很小，所以比 容量（单位质量电极材料所能转换的电量）特别大，使用寿命长，适用于动物体内（如心脏起搏器）。因锂的化学性质很活泼，所以其电解质溶液应为非水溶剂。如作心脏起搏器的锂—碘电池的电极反应式为：负极：2Li－2e- ==2Li+ 正极：I2+2e-==2 I- 总反应式为：2Li+I2==2LiI （4）海水铝电池：该电池是1991年我国首创以“铝-空气-海水”电池为能源的新型航海标志灯。这种灯以海水为电解质溶液，靠空气中氧气使铝不断氧化而产生电流，只要把灯放入海水中就能发出耀眼的闪光，其能量比干电池高20—50倍。其电极反应式为：负极：4Al－12e-==4Al 3+ 正极：3O2+4H2O+8e- ==8OH- 总反应式为：4Al+3O2+6H2O==4Al(OH)3  2、蓄电池：可以多次反复使用，放电后可以充电复原，又称二次电池。 （1）铅蓄电池：铅蓄电池是一种常见的可充电池，在工农业生产和日常生活中有广泛的应用。该电池以Pb和PbO2作电极材料，H2SO4作电解质溶液。其电极反应式为：负极：Pb+SO4 2- －2e- = PbSO4 正极：PbO2+4H++SO42- +2e- =PbSO4+2H2O总反应式为：Pb+PbO2+2H2SO4==2PbSO4+2H2O （2）碱性镍—镉电池：该电池以Cd和NiO(OH)作电极材料，NaOH作电解质溶液。其电极反应式为：负极：Cd+2OH-－2e- == Cd(OH)2正极：2NiO(OH)+2H2O+2e- == 2Ni(OH)2+2OH-总反应式为：Cd+2NiO(OH)+2H2O==Cd(OH)2+2Ni(OH)2从上述两种蓄电池的总反应式可看出，铅蓄电池在放电时除消耗电极材料外，同时还消耗电解质硫酸，使溶液中的自由移动的离子浓度减小，内阻增大，导电能力降低。而镍—镉电池在放电时只消耗水，电解质溶液中自由移动的离子浓度不会有明显变化，内阻几乎不变，导电能力几乎没有变化。 （3）氢镍可充电池：该电池是近年来开发出来的一种新型可充电池，可连续充、放电500次，可以取代会产生镉污染的镍—镉电池。其电极反应式为：负极：H2+2OH-－2e-==2H2O正极：2NiO(OH)+2H2O+2e-==2Ni(OH)2+2OH-总反应式为：H2+2NiO(OH)==2Ni(OH)2 3、燃料电池： 又称连续电池：一般以天然燃料或其它可燃物质如H2、CH4等作为负极反应物质，以O2作为正极反应物质而形成的。燃料电池体积小、质量轻、功率大，是正在研究的新型电池之一。 （1）氢氧燃料电池主要用于航天领域，是一种高效低污染的新型电池，一般用金属铂（是