20xx人教版高中化學(xué)選修4第4章第2節(jié)化學(xué)電源-資料下載頁
2025-11-10 18:22本頁面
【導(dǎo)讀】現(xiàn)在，各種各樣的電池特別多，像手電筒上用的干電池，上的燃料電池等，種類繁多。你知道化學(xué)電池是怎樣分類的。電源是能夠?qū)嶋H應(yīng)用的原電池。次電池、可充電電池和燃料電池等。一次電池只能放電不能充。電，使用后即棄去，因此可能造成環(huán)境污染。如普通鋅錳電池?如氫氧燃料電池?3．化學(xué)電池的優(yōu)點(diǎn)化學(xué)電池的________________較高，__________的電池及電池組。使用方便，易于維護(hù)。多少，單位/kg或/L。小，單位W/kg或W/L。均有提高，可適用于__________和__________。氫氧燃料電池以__________為燃料，__________為氧化劑，的__________，而且也是對(duì)__________的節(jié)約。通過食物鏈給人體健康造成威脅和危害。時(shí)，作陽極發(fā)生氧化反應(yīng)。會(huì)不斷損失，使硫酸濃度增大，需要補(bǔ)充蒸餾水。極反應(yīng)式的書寫要遵循質(zhì)量守恒、電子守恒及電荷守恒。要注意電解質(zhì)溶液的成分對(duì)電極產(chǎn)物的影響。如鉛蓄電池，負(fù)極：Pb＋SO. ③正負(fù)電極反應(yīng)式相加得到電池反應(yīng)的總反應(yīng)方程式。給出總反應(yīng)式，寫電極反應(yīng)式。負(fù)極反應(yīng)式的書寫；
【正文】 作時(shí)相當(dāng)于原電池，發(fā)生氧化反應(yīng)的物質(zhì)作負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng)的物質(zhì)作正極，所以 Pb 是負(fù)極，PbO 2 是正極；在工作時(shí)，負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)是鉛失去電子生成Pb2 ＋， Pb2 ＋與溶液中的 SO2 －4 生成 PbSO 4 沉淀，放電時(shí)消耗的硫酸與充電時(shí)生成的硫酸相等；故 H 2 SO 4 不用定期補(bǔ)充；放電時(shí)， H 2 S O 4 被消耗，溶液中的 H 2 SO 4 的物質(zhì)的量濃度減小，所以溶液的密度也隨之減小。 答案： A 新考題 隨堂自測 1． 下列有關(guān)鋅錳干電池的說法中正確的是 ( ) A． 鋅外殼是負(fù)極 ， 石墨碳棒是正極材料 B． 在外電路中電子從碳棒流向鋅外殼 C． 電流從鋅流到碳棒上 D． 在電池內(nèi)部陽離子從碳棒向鋅片移動(dòng) 解析： 在鋅錳干電池中 ， 鋅外殼是負(fù)極 ， 石墨碳棒是正極 ， 在外電路中電子從鋅外殼流向碳棒 ， 電流的方向與電子的流向相反 ， 電池內(nèi)部 ， 陽離子向正極碳棒移動(dòng) ， 故 A正確 ，B、 C、 D錯(cuò)誤 。 答案： A 2 ． (2020 湖南長沙一中月考 ) 已知空氣 — 鋅電池的電極反應(yīng)式為： ( 鋅 ) Z n ＋ 2OH－－ 2e－== = Z nO ＋ H 2 O ， ( 石墨 )12O 2 ＋ H 2 O＋ 2e－== =2OH－，據(jù)此判斷鋅片是 ( ) A ．負(fù)極，并被氧化 B ．負(fù)極，并被還原 C ．正極，并被氧化 D ．正極，并被還原 解析： 負(fù)極為失電子的活潑金屬 ， 發(fā)生氧化反應(yīng) 。 答案： A 3． (2020河北邯鄲高二期末 )堿性鋅錳電池的總反應(yīng)為 Zn＋ 2MnO2＋ 2H2O===Zn(OH)2＋ 2MnOOH， 下列說法不正確的是 ( ) A． 該電池中 Zn為負(fù)極 ， MnO2為正極 ， 電解質(zhì)溶液是KOH溶液 B． 放電時(shí)外電路電流由 Zn極流向 MnO2極 C． 電池工作時(shí) OH－ 向鋅極移動(dòng) D． 該電池的正極反應(yīng)為 MnO2＋ e－ ＋ H2O===MnOOH＋OH－ 解析： 放電時(shí) ， Zn為負(fù)極 ， MnO2為正極 ， 電子從負(fù)極 Zn流向正極 MnO2， 電流方向與電子流向相反 ， 故 B項(xiàng)錯(cuò)誤 。 答案： B 4． (2020陜西渭南中學(xué)測試 )科學(xué)家近年來研制出一種新型細(xì)菌燃料電池 ， 利用細(xì)菌將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為氫氣 ， 氫氣進(jìn)入以磷酸為電解質(zhì)的燃料電池中發(fā)電 。 該電池負(fù)極反應(yīng)為 ( ) A． H2＋ 2OH－ － 2e－ ===2H2O B． O2＋ 4H＋ ＋ 4e－ ===2H2O C． H2－ 2e－ ===2H＋ D． O2＋ 2H2O＋ 4e－ ===4OH－ 解析： 負(fù)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng) ， 在酸性條件下 ， 氫氣失去電子生成 H＋ ， C正確 。 答案： C 5 ．航天飛機(jī)常采用新型燃料電池作為電能來源，燃料電池一般指采用 H CH CO 、 C2H5OH 等可燃物質(zhì)與 O2一起構(gòu)成的電池裝置，它可直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。我國發(fā)射的“ 神舟 ” 九號(hào)載人飛船是采用先進(jìn)的甲烷電池為電能來源的，該電池以 KOH 溶液為電解質(zhì)，其總反應(yīng)的化學(xué)方程式為 CH4＋ 2O2＋ 2 OH－== =C O2 －3＋ 3H2O 。 (1) 寫出正極反應(yīng)式： ____ _ ________________ 。 (2) 消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下的 L O2時(shí)，有 ____ ______ mol 電子發(fā)生轉(zhuǎn)移。 (3) 開始放電時(shí)，正極附近溶液 pH __________ ( 填 “ 增大 ” 、“ 減小 ” 或 “ 不變 ” ) 。 解析： 以 KOH溶液為電解質(zhì) ， 正極反應(yīng)為 O2＋ 2H2O＋ 4e－ ===4OH－ ， 故消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下的 L O2(即 mol)時(shí) ， 有 mol 4＝ 1 mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移 ， 因正極生成 OH－ ， 故溶液的 pH增大 。 答案： (1)O2＋ 2H2O＋ 4e－ ===4OH－ (2)1 (3)增大 氫氧燃料電池中的電極反應(yīng) 氫氧燃料電池的負(fù)極上發(fā)生的是氫氣被氧化為 H＋ 的反應(yīng) ， 如果該反應(yīng)是在堿性條件下進(jìn)行的 ， 生成的 H＋ 瞬即與溶液中大量存在的 OH－ 結(jié)合生成水 。 因此 ， 實(shí)際發(fā)生的電極反應(yīng)為： H2＋ 2OH－ ―→ 2H2O＋ 2e－ 如果在酸性條件或中性條件下 ， 電極反應(yīng)為： H2―→ 2H＋ ＋ 2e－ 類似地 ， 在氫氧燃料電池的正極 ， 氧氣中氧元素被還原為－ 2價(jià) 。 通常情況下 ， － 2價(jià)的氧原子在水溶液中不能獨(dú)立存在 ， 它只能存在于含氧化合物中 。 在氫氧燃料電池中 ， － 2價(jià)的氧原子則只能存在于水分子和 OH－ 中 。 如果是酸性條件 ，還原產(chǎn)生的－ 2價(jià)的氧原子與周圍的 H＋ 結(jié)合生成水 ， 電極反應(yīng)為： O2＋ 4H＋ ＋ 4e－ ―→ 2H2O 如果反應(yīng)條件為中性或堿性 ， － 2價(jià)的氧原子主要存在于OH－ 中 ， 因此電極反應(yīng)為： O2＋ 2H2O＋ 4e－ ―→ 4OH－ 由此可見 ， 書寫電極反應(yīng)式時(shí) ， 除了應(yīng)該考慮反應(yīng)前后有電子轉(zhuǎn)移的元素的原子得失電子的情況外 ， 還必須考慮這些元素形成的物質(zhì)在溶液中的主要存在形式 。
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