【化学】人教版选修4第四章第二节化学电源

第二节化学电源)。1．下列有关普通锌锰电池的说法错误的是(A．是一种二次电池B．不能充电，所以不能重复使用C．锌是其负极材料D．普通锌锰电池的性能不如碱性锌锰电池A2．(双选)下列关于化学电池的说法中，正确的是()。A．化学电池可以实现从化学能到电能的转化B．二次电池可循环使用，所以是环保无污染的电池C．燃料电池发生的是剧烈的燃烧反应D．纽扣式锌银电池属于一次电池3．化学电池是将________变成________的装置，常见的有以下几类：(1)______电池：它的______________消耗到一定程度就不能使用了。其电解质溶液制成胶状，不流动，因此又叫做________。AD化学能电能一次活性物质干电池(2)______电池：又称__________或________。这类电池放电后再充电可使活性物质获得再生，故可多次重复使用。(3)______电池：是一种连续地将______和________的化学能直接转换成电能的化学电池。4．化学电池的优点：(1)______________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。二次充电电池蓄电池燃料燃料氧化剂能量转换效率5．废弃电池中含有________和______等有害物质，随意丢弃会对生态环境和人体健康产生很大危害。若把它当成一种______，加以____________，既可减少污染，又可节约资源。6．有下列常见的电池：①普通锌锰电池；②碱性锌锰电池；③铅蓄电池；④镍镉电池；⑤甲醇燃料电池；⑥氢氧燃料电池；⑦纽扣电池。其中属于一次电池的有__________(填序号，下同)，属于二次电池的有__________，属于燃料电池的有__________。重金属酸碱资源回收利用①②⑦③④⑤⑥一、燃料电池1．概念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。2．特点(1)电极本身不含活性物质，只是一个催化转化元件。(2)外部供给的燃料和氧化剂在电极上不断反应，生成物不断地被排除。(3)电池容量不受限制，可连续不断地提供电能。3．燃料电池的组成燃料电池的基本组成包括燃料、氧化剂和电解质。(1)燃料：主要是常温下为气体的燃料，如氢气、烃类、肼、甲醇、氨、煤气等。(2)氧化剂：纯氧或者空气。用空气时，实际起氧化剂作用的也是氧气。(3)电解质：燃料电池的电解质可以是酸、碱、盐或者金属氧化物。4．氢氧燃料电池氢氧燃料电池是一种高效低污染的新型电池，主要用于航天领域。它的电极材料一般为惰性电极，具有很强的催化活性，如铂电极、活性炭电极等。该电池以氢气为燃料，氧气为氧化剂，可用酸性电解质(如稀H2SO4)或者碱性电解质(如KOH溶液)。氢氧燃料电池构造如右图所示。电解质电极反应酸性(H2SO4)负极2H2－4e－===4H＋正极O2＋4H＋＋4e－===2H2O电池反应2H2＋O2===2H2O碱性(KOH)负极2H2＋4OH－－4e－===4H2O正极O2＋2H2O＋4e－===4OH－电池反应2H2＋O2===2H2O氢氧燃料电池使用不同电解质时发生的电极反应归纳如下表：都为O2＋2H2O＋4e－===4OH－[例1]可用于电动汽车的铝－空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解质溶液，铝合金为负极，空气电极为正极。下列说法正确的是()。A．以NaCl溶液或NaOH溶液为电解质溶液时，正极反应B．以NaOH溶液为电解质溶液时，负极产物是Al(OH)3C．以NaOH溶液为电解质溶液时，电池在工作过程中电解质溶液的pH保持不变D．电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极点拨：注意在碱性条件下，两性金属铝及其化合物发生的反应及其生成物。答案：A[例2]甲烷燃料电池的电解质溶液为KOH溶液，下列关于甲烷燃料电池的说法正确的是()。A．负极发生的是甲烷的燃烧反应B．正极附近溶液的pH降低C．放电一段时间后，电解质溶液的碱性减弱D．甲烷燃料电池的能量利用率比甲烷燃烧的能量利用率低答案：C二、电极反应式的书写1．书写要遵循的原则(1)原电池正、负电极上分别发生还原反应和氧化反应，因此电极反应式的书写要遵循质量守恒、得失电子守恒及电荷守恒。(2)弱电解质、气体和难溶物均写成化学式，其余的用离子符号表示。(3)正极产物、负极产物根据题意或化学方程式确定，也要注意电解质溶液的成分对电极产物的影响。2．书写步骤(1)首先判断该电池所依据的化学反应，从而确定两个半反应即电极反应。(2)给出总反应式，写电极反应式。以氢氧燃料电池为例：已知总电池反应为2H2＋O2===2H2O，电解质溶液为KOH溶液。负极书写步骤为：①列物质，标得失：根据总电池方程式列出总式两边化合价升高的有关物质，标出失去电子的数目：2H2－4e―——2H2O；②选离子，配电荷：根据电解质溶液的酸碱性，用H＋或OH―或其他离子配平，使反应式两边电荷总数相等。2H2＋4OH――4e―——2H2O；同理，正极电极反应式：O2＋2H2O＋4e―===4OH―。③配个数，巧用水：利用H2O使两边元素守恒，即2H2＋4OH――4e―===4H2O。④两式加，验总式：将正、负两电极反应方程式相加，得到反应式：2H2＋O2===2H2O，与总反应式相符，写法正确。3．书写充电电池、燃料电池电极反应式的注意事项(1)充电电池。在书写可充电池电极反应式时，关键是明确电池和电极。①放电为原电池，充电为电解池。②原电池的负极与电解池的阳极发生氧化反应，对应元素化合价升高；原电池的正极与电解池的阴极发生还原反应，对应元素化合价降低。(2)燃料电池。①电池的负极一定是可燃性物质，失电子发生氧化反应；电池的正极多为氧气或空气，得电子发生还原反应。性电解质溶液中，电极反应式中不能出现H＋，在酸性电解质溶液中，电极反应式中不能出现OH－。②电极材料一般不参加化学反应，只是一个催化转化元件。③书写电极反应式时，要分清电解质溶液的酸碱性，在碱④正、负两极的电极反应式在得失电子守恒的前提下，相加后的电池反应必然是燃料燃烧反应和燃烧产物与电解质溶液反应的叠加反应式。在熔融状态下能传导O2－。下列有关说法正确的是([例3](双选)一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体，)。A．在熔融电解质中，O2－由负极移向正极B．电池的总反应是：2C4H10＋13O2===8CO2＋10H2OC．通入空气的一极是正极，电极反应为：O2＋4e－===2O2－D．通入丁烷的一极是正极，电极反应为：C4H10＋26e－＋13O2－===4CO2＋5H2O点拨：在原电池内部，阳离子移向正极，阴离子移向负极。原电池的总反应是氧化剂与还原剂发生的氧化还原反应，还原剂在负极发生氧化反应，失去电子；氧化剂在正极发生还原反应，得到电子。答案：BC