化学选修四同步学案：第二节 化学电源 Word版.doc

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1、第二节化学电源【今日目标】1.了解几种常见化学电源，一次、二次、燃料电池的工作原理。2．正确书写有关电池的电极反应和电池反应。【学习过程】一、化学电源1.概念：是将化学能直接转化为电能的装置。2．类型【思考】　①化学电源中正、负极是什么物质得、失电子？【提示】　正极：阳离子得到电子生成单质或O2得电子。负极：活泼金属或H2失去电子。②氢氧燃料电池在酸性电解质和碱性电解质中的总反应实质相同吗？【提示】　相同，都为2H2＋O2===2H2O3．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，并标出相同数目电子的得失。(2)电极反应

2、式的书写。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。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：电解质是碱性或中性溶液：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。电解质是酸性溶液：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。4．给出总反应式，写电极反应式分析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情况去写电极反应式→另一极的电极反应

3、直接写出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2molH2失掉4mol电子，初步确定负极反应式为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－应写入负极反应式中，故负极反应式为2H2＋4OH－－4e－===4H2O。(3)用总反应式2H2＋O2===2H2O减去负极反应式得正极反应式：2H2O＋O2＋4e－===4OH－。5．可充电电池电

4、极反应式的书写在书写可充电电池电极反应式时，要明确电池和电极，放电为原电池，充电为电解池。(1)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。(2)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。【提示】书写电极反应式应注意电解质溶液的影响。(1)中性溶液反应物中无H＋或OH－。(2)酸性溶液反应物，生成物均无OH－。(3)碱性溶液反应物，生成物中均无H＋。(4)水溶液不能出现O2－。例1、(1)今有2H2＋O2KOH2H2O反应，构成燃料电池，则负极通的应是________，正极通的应是______，电极反应式分别为_________

5、_____、______________。(2)如把KOH改为稀H2SO4作电解质溶液，则电极反应式为__________________、_____________________。(1)和(2)的电解液不同，反应进行后，其溶液的pH各有何变化？_______________________________。(3)如把H2改为甲烷、KOH作导电物质，则电极反应式为：________________、__________________。【解析】　根据电池反应式可知H2在反应中被氧化，O2被还原，因此H2应在负极上反应，O2应在正极上反应。又因为是碱性溶液，此时

6、应考虑不可能有H＋参加或生成，故负极反应为：2H2＋4OH－－4e－===4H2O，正极反应为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。若将导电物质换成酸性溶液，此时应考虑不可能有OH－参加或生成，故负极：2H2－4e－===4H＋，正极：O2＋4H＋＋4e－===2H2O。由于前者在碱性条件下反应KOH量不变，但工作时H2O增多故溶液变稀碱性变小，pH将变小。而后者为酸溶液，H2SO4量不变，水增多，溶液酸性变小，故pH将变大。如把H2改为甲烷用KOH作导电物质，根据反应CH4＋2O2===CO2＋2H2O，则负极为发生氧化反应的CH4，正极为发生还原反应的O2

7、，由于有KOH存在，此时不会有CO2放出。【答案】　(1)H2　O2　负极：2H2＋4OH－－4e－===4H2O正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－(2)负极：2H2－4e－===4H＋　正极：O2＋4H＋＋4e－===2H2O　，(1)变小(2)变大(3)负极：CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O正极：2O2＋4H2O＋8e－===8OH－二、几种常见化学电池1.一次电池(碱性锌锰电池)(1)构成：负极Zn，正极MnO2，电解质KOH。(2)电极反应：负极：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2正极：2MnO2＋2H2O＋2e－===2M

8、nOOH＋2OH－总反应