2021_2022学年新教材高中化学第4章化学反应与电能第1节第2课时化学电源课件新人教版选择性必修1
文档属性
| 名称 | 2021_2022学年新教材高中化学第4章化学反应与电能第1节第2课时化学电源课件新人教版选择性必修1 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 2.8MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2022-01-10 15:11:53 | ||
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文档简介
(共68张PPT)
第四章 化学反应与电能
第一节 原电池
第2课时 化学电源
素养目标
1．知道化学电源的分类方法
2．熟悉几种常见化学电源的组成和工作原理，培养证据推理与模型认知的能力
3．以科学态度与社会责任意识了解化学电源广泛的应用及废旧电池对环境的危害，设想其处理方法
学法指导
1．实物感知——查找生活中见到的化学电源，认识其结构和实际应用，增强生活离不开化学电源的认识
2．以氧化还原反应知识为基础，运用双线桥法，深刻认识重要化学电源的工作原理
知识导图
课前 · 新知导学
1．化学电池：将________能转化为________能的装置。
(1)分类。
【答案】失 得
化学
化学电源
电
(2)优点。
具有__________________高，供能稳定可靠，使用方便，易于维护等优点。
(3)判断电池优劣的主要标准。
①比能量：即单位质量或单位体积所能输出电能的多少。
②比功率：即单位质量或单位体积所能输出功率的大小。
③电池可储存时间的长短。
能量转化率
2．几种常见的化学电池
(1)一次电池(以碱性锌锰电池为例)。
①构造：
②组成：
正极：________；负极：________；电解质：________。
③工作原理：
负极反应：__________________________________；
正极反应：_____________________________________________；
总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O═══2MnO(OH)＋Zn(OH)2。
MnO2
Zn
KOH
Zn＋2OH－－2e－═══Zn(OH)2
2MnO2＋2H2O＋2e－═══2MnO(OH)＋2OH－
(2)二次电池(以铅酸蓄电池为例)。
①构造：
②组成：
正极：______；负极：______；电解质：________。
③工作原理：
铅酸蓄电池是常见的二次电池，其电极反应分为放电和充电两个过程。
a．放电过程的电极反应、总反应：
负极：_____________________________；
正极：____________________________________________；
总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4═══2PbSO4＋2H2O。
PbO2
Pb
H2SO4
(3)燃料电池(以氢氧燃料电池为例)。
①构造：
②工作原理：
负极反应：________________________；
正极反应：_____________________________；
电池反应：_______________________。
H2－2e－═══2H＋
3．废旧电池的危害与处理
(1)危害：废旧电池中常含有重金属、酸和碱等物质，如随意丢弃，会对生态环境和人体健康造成危害。
(2)处理方法：回收处理。
(1)铅酸蓄电池在放电一段时间后，正极、负极的质量将如何变化？
(2)原电池的电极材料都必须是金属吗？正极、负极材料可以是同一种导电物质吗？
微思考
【答案】(1)铅酸蓄电池放电时，正极部分PbO2变为PbSO4，质量变大；负极部分Pb变为PbSO4，质量也变大。
(2)原电池的电极材料可以是两种活泼性不同的金属，也可以是一种金属与一种可导电的惰性材料(如石墨)。在燃料电池中，电极本身均不发生反应，故两极均可用惰性材料，如Pt电极。
正误判断。(对的打“√”，错的打“×”)
(1)碱性锌锰电池、铅酸蓄电池、锂离子电池都属于二次电池。
( )
(2)二次电池充电时，化学能转化为电能。 ( )
(3)二次电池充电时发生的反应不能自发进行。 ( )
(4)某些导电非金属单质、某些导电金属氧化物都可作原电池的电极。
( )
(5)燃料电池工作时需要点燃条件才可发生。 ( )
(6)燃料电池的燃料可以是氢气、烃、甲醇、氨等物质。 ( )
【答案】(1)× (2)× (3)√ (4)√ (5)× (6)√
课堂 · 素养初培
任务一 化学电源电极反应式的书写
素养探源 核心素养 考查途径
证据推理与模型认知 在新型化学电源(特别是复杂陌生的二次电池)中考查电极反应式的书写或正误判断，常以选择题形式考查，也会在大题中与其他化学反应原理知识一起考查
(1)写出该电池放电时的负极反应式。
【答案】放电时负极反应式为Zn－2e－＋2OH－═══Zn(OH)2。
(2)根据该电池的总反应分析，电池工作时，正极附近溶液的pH怎样变化？
【答案】放电时正极附近生成OH－，碱性增强，pH变大。
②正极：阳离子得到电子生成单质，若反应物是O2，则有以下规律：
电解质溶液呈碱性或中性：O2＋2H2O＋4e－═══4OH－；
电解质溶液呈酸性：O2＋4H＋＋4e－═══2H2O。
③总反应式：正、负电极反应式在得失电子相等的前提下相加得到电池反应的总反应式。
(2)给出总反应式，写电极反应式。
如果给定的是总反应式，可分析此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)，先写出反应相对较简单的一极的电极反应式，另一极的电极反应式可用总反应式减去已写出的电极反应式，即得结果。
(3)可充电电池电极反应式的书写。
在书写可充电电池电极反应式时，要明确电池和电极，放电时为原电池，充电为放电的逆过程。
①放电时的负极与充电时的阳极均发生氧化反应，对应元素化合价升高。
②放电时的正极与充电时的阴极均发生还原反应，对应元素化合价降低。
(4)电极反应式的书写过程归纳。
①列物质，标得失：根据负极(阳极)发生氧化反应，正极(阴极)发生还原反应，判断出电极的产物，分析得失电子的数目，利用得失电子守恒配平。
②选离子，配电荷：根据溶液的酸碱性选择合适的离子，确保电极产物能在电解质溶液中稳定存在，然后利用电荷守恒进行配平。
③巧用水，配个数：通常介质为水溶液，根据需要选择水为反应物或生成物，利用质量守恒进行配平。
(2020·山西太原第五中学高二检测)在碱性锌锰电池中，已知氢氧化钾为电解质，发生的电池总反应为Zn＋2MnO2＋2H2O═══2MnO(OH)＋Zn(OH)2。下列有关该电池的电极反应式的书写正确的是 ( )
A．负极反应式为Zn－2e－═══Zn2＋
B．负极反应式为Zn＋2H2O－2e－═══Zn(OH)2＋2H＋
C．正极反应式为2MnO2＋2H＋＋2e－═══2MnO(OH)
D．正极反应式为2MnO2＋2H2O＋2e－═══2MnO(OH)＋2OH－
[典例精练]
【答案】D
【解析】在书写碱性电池的电极反应式时，反应式中不得出现H＋。在碱性锌锰电池中，负极的Zn失去电子形成的Zn2＋应该与OH－结合为Zn(OH)2。
下列说法错误的是 ( )
A．三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积，所沉积的ZnO分散度高
B．放电时正极反应为2NiOOH＋2e－＋2H2O═══2OH－＋2Ni(OH)2
C．放电时负极反应为Zn(s)＋2OH－(aq)－2e－═══ZnO(s)＋H2O(l)
D．放电过程中OH－通过隔膜从负极区移向正极区
【答案】D
【解析】三维多孔海绵状Zn表面积较大，可高效沉积ZnO，所沉积的ZnO分散度也高，A正确；根据总反应方程式可知，放电时NiOOH(s)得电子发生还原反应，B正确；放电时Zn在负极上发生氧化反应：Zn(s)－2e－＋2OH－(aq)═══ZnO(s)＋H2O(l)，C正确；在放电过程中，阴离子应向负极移动，D错误。
任务二 常见的燃料电池
素养探源 核心素养 考查途径
宏观辨识与微观探析 证据推理与模型认知 在新燃料电池中考查电极名称、电极反应式的书写或正误判断、电子或离子移动方向、电解质溶液酸碱性的变化情况、有关量的计算等，常以选择题形式考查，也会在大题中与其他化学反应原理知识一起考查
[情境导入]
一种新型熔融盐燃料电池具有高发电效率。现用Li2CO3和Na2CO3的熔融混合物作电解质，一极通CO气体，另一极通O2和CO2混合气体，其总反应式为2CO＋O2═══2CO2。
(1)判断该电池的正极、负极情况。
【答案】由电池的总反应式2CO＋O2═══2CO2可知，通CO的一极为电池负极，通O2的一极为电池正极。
(2)你能写出该电池的电极反应式吗？
[深化理解]
1．常见燃料电池的电极反应
在燃料电池中，电解质溶液参与电极反应，电解质酸碱性的改变会引起电极反应的变化，但不影响燃料及O2的性质。
电极反应在遵守质量守恒定律，遵循电荷守恒、电子得失守恒规律的同时，还要考虑电解质溶液是否参与反应。
(3)肼燃料电池。
电解质：KOH；
正极：O2＋2H2O＋4e－═══4OH－；
负极：N2H4＋4OH－－4e－═══N2↑＋4H2O；
总反应：N2H4＋O2═══N2＋2H2O。
2．书写燃料电池的电极反应式应注意的问题
(1)电池的负极一定是可燃性气体失电子，发生氧化反应。电池的正极一定是助燃性气体(一般是O2)得电子，发生还原反应。
(2)电极材料一般不参加化学反应，只起传导电子的作用。
(3)电极反应式作为一种特殊的离子方程式，也必须遵循原子守恒、电荷守恒规律。
一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意图如下。
[典例精练]
【答案】D
氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。下图为电池示意图，该电池电极表面镀了一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定。请回答：
(1)氢氧燃料电池的能量转化主要形式是__________________，在导线中电子的流动方向为________(用a、b和箭头表示)。电池中的交换膜为阴离子交换膜，则溶液中OH－的移动方向为由________池移向________池(填“左”或“右”)。
(2)负极反应式为____________________________，正极反应式为______________。
【答案】 (1)化学能转化为电能 a→b 右 左
(2)2H2＋4OH－－4e－═══4H2O O2＋2H2O＋4e－═══4OH－
辨析 · 易错易混
错解：A
错因分析：不能正确判断原电池反应是放电反应，直接根据给定的方程式认为银元素化合价升高失去电子，失去电子的一极为负极，错选A。
满分策略：实质上本题给出两个反应，正反应为充电反应，逆反应为放电反应，原电池工作时的反应为放电反应，即题给由右向左进行的反应，反应中Zn元素的化合价由0升高到＋2，Zn失电子被氧化，是负极材料。Ag元素化合价由＋1降低到0，Ag＋得电子被还原，Ag2O是正极材料。
正解：D
对新型电池内电路中离子移动方向判断错误
例2 面向国家战略需求，中国科学院将碘化铝电解质应用于一次电池和染料敏化太阳能电池，取得了较好的效果。该电池是将铝碘接触形成一种新型的原电池——铝碘电池，工作原理基于I－传导。通常的Al基电池以及Li/I2电池均是基于阳离子的输运，这是第一次单纯基于阴离子输运的电池体系被发现。
关于该电池的下列叙述不正确的是 ( )
A．铝碘电池中铝极为负极，碘极为正极
B．铝碘电池的总反应方程式为2Al＋3I2═══2AlI3
C．碘离子在放电时向电源的正极移动
D．碘离子在放电时向电源的负极移动
错解：D
错因分析：对新型电池内部离子移动情况不清楚，认为I－带负电，向电源正极移动，错选D。
满分策略：在电池内部，碘离子(I－)为阴离子，在放电过程中内电路的阴离子向负极附近移动，阳离子向正极附近移动。
正解：C
燃料电池电极反应式书写忽视电解质性质
例3 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，在熔融状态下能传导O2－。下列对该燃料电池说法正确的是 ( )
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＋10H2O
C．通入空气的一极是正极，电极反应为O2＋4e－＋2H2O═══4OH－
D．通入丁烷的一极是正极，电极反应为C4H10＋26e－＋13O2－═══4CO2＋5H2O
错解：A或C
错因分析：对在电池内部，放电过程中内电路的阴离子向负极附近移动，阳离子向正极附近移动认识不清，错选A；丁烷燃烧的化学反应方程式：2C4H10＋13O2═══8CO2＋10H2O，原电池的负极发生氧化反应，对应物质的化合价升高，电极反应为C4H10－26e－＋13O2－═══4CO2＋5H2O；因为受原电池在水溶液中电极反应的思维定势的影响，认为O2＋2H2O＋4e－═══4OH－，而错选C。
满分策略：实质上该电池反应是在非水中进行的，原电池正极O2发生还原反应化合价降低，电极反应为O2＋4e－═══2O2－。
正解：B
小练 · 素养达成
1．下列有关电池的叙述正确的是 ( )
A．手机用的锂离子电池属于一次电池
B．锌锰干电池中，锌电极是负极
C．氢氧燃料电池工作时氢气在负极被还原
D．太阳能电池的主要材料为二氧化硅
【答案】B
2．(2019·海南卷，双选)微型银－锌电池可用作电子仪器的电源，其电极分别是Ag/Ag2O和Zn，电解质为KOH溶液。电池总反应为Ag2O＋Zn＋H2O═══2Ag＋Zn(OH)2，下列说法正确的是 ( )
A．电池工作过程中，KOH溶液浓度降低
B．电池工作过程中，电解质溶液中OH－向负极移动
C．负极发生反应Zn＋2OH－－2e－═══Zn(OH)2
D．正极发生反应Ag2O＋2H＋＋2e－═══Ag＋H2O
【答案】BC
【解析】从电池总反应方程式分析，KOH未被消耗，H2O被消耗，溶液KOH的浓度增大，A错误；负极发生反应Zn＋2OH－－2e－═══Zn(OH)2，OH—向负极移动，B、C正确；电解质为KOH溶液，正极反应式不能出现H＋，D错误。
【答案】B
【答案】D
5．微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用。有一种银锌电池，其电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，电极反应为Zn＋2OH－－2e－═══ZnO＋H2O，Ag2O＋H2O＋2e－═══2Ag＋2OH－。根据上述信息，完成下列各题。
(1)判断下列叙述正确的是________。
A．在使用过程中，电解质KOH被不断消耗
B．使用过程中，电子由Ag2O极经外电路流向Zn极
C．Zn是负极，Ag2O是正极
D．Zn电极发生还原反应，Ag2O电极发生氧化反应
(2)写出电池的总反应：______________________________________ ____________。
(3)电池工作时，负极区的pH________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，正极区的pH________，电解质溶液的pH________。
【答案】(1)C (2)Zn＋Ag2O═══ZnO＋2Ag (3)减小 增大 不变
【解析】(1)由两电极反应相加可得电池总反应：Zn＋Ag2O═══ZnO＋2Ag，由总反应知，在使用过程中KOH不被消耗，A错；由电极反应可知Zn是负极，发生氧化反应，Ag2O是正极，发生还原反应，电子由Zn极流向Ag2O极。C对，B、D均错。(3)电解质溶液为KOH溶液，使用时，负极区消耗OH－，pH减小；正极区产生OH－，pH增大，消耗和产生的OH－的量相等，H2O的量不变，则电解质溶液的pH不变。
6．经过长时间的研发和多次展示后，科技工作者开发出了甲醇燃料电池，该电池反应为2CH3OH＋3O2＋4KOH═══2K2CO3＋6H2O。请回答下列问题：
(1)该燃料电池的电解质是__________。
(2)由电池反应可知，放电时该电池的负极反应物为__________，该物质发生__________反应，负极的电极反应式为______________________________。
(3)电池使用过程中，当有0.5 mol电子转移时，消耗甲醇的质量是________ g(结果保留两位小数)。
(4)放电一段时间后，通入O2的电极附近溶液的pH________(填“升高”“不变”或“降低”)。
【解析】(3)根据关系式CH3OH～6e－可知转移0.5 mol电子时，消耗甲醇约2.67 g。
(4)根据放电时正极的电极反应式可知，放电一段时间后，通入氧气的电极附近溶液的碱性增强，pH升高。
第四章 化学反应与电能
第一节 原电池
第2课时 化学电源
素养目标
1．知道化学电源的分类方法
2．熟悉几种常见化学电源的组成和工作原理，培养证据推理与模型认知的能力
3．以科学态度与社会责任意识了解化学电源广泛的应用及废旧电池对环境的危害，设想其处理方法
学法指导
1．实物感知——查找生活中见到的化学电源，认识其结构和实际应用，增强生活离不开化学电源的认识
2．以氧化还原反应知识为基础，运用双线桥法，深刻认识重要化学电源的工作原理
知识导图
课前 · 新知导学
1．化学电池：将________能转化为________能的装置。
(1)分类。
【答案】失 得
化学
化学电源
电
(2)优点。
具有__________________高，供能稳定可靠，使用方便，易于维护等优点。
(3)判断电池优劣的主要标准。
①比能量：即单位质量或单位体积所能输出电能的多少。
②比功率：即单位质量或单位体积所能输出功率的大小。
③电池可储存时间的长短。
能量转化率
2．几种常见的化学电池
(1)一次电池(以碱性锌锰电池为例)。
①构造：
②组成：
正极：________；负极：________；电解质：________。
③工作原理：
负极反应：__________________________________；
正极反应：_____________________________________________；
总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O═══2MnO(OH)＋Zn(OH)2。
MnO2
Zn
KOH
Zn＋2OH－－2e－═══Zn(OH)2
2MnO2＋2H2O＋2e－═══2MnO(OH)＋2OH－
(2)二次电池(以铅酸蓄电池为例)。
①构造：
②组成：
正极：______；负极：______；电解质：________。
③工作原理：
铅酸蓄电池是常见的二次电池，其电极反应分为放电和充电两个过程。
a．放电过程的电极反应、总反应：
负极：_____________________________；
正极：____________________________________________；
总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4═══2PbSO4＋2H2O。
PbO2
Pb
H2SO4
(3)燃料电池(以氢氧燃料电池为例)。
①构造：
②工作原理：
负极反应：________________________；
正极反应：_____________________________；
电池反应：_______________________。
H2－2e－═══2H＋
3．废旧电池的危害与处理
(1)危害：废旧电池中常含有重金属、酸和碱等物质，如随意丢弃，会对生态环境和人体健康造成危害。
(2)处理方法：回收处理。
(1)铅酸蓄电池在放电一段时间后，正极、负极的质量将如何变化？
(2)原电池的电极材料都必须是金属吗？正极、负极材料可以是同一种导电物质吗？
微思考
【答案】(1)铅酸蓄电池放电时，正极部分PbO2变为PbSO4，质量变大；负极部分Pb变为PbSO4，质量也变大。
(2)原电池的电极材料可以是两种活泼性不同的金属，也可以是一种金属与一种可导电的惰性材料(如石墨)。在燃料电池中，电极本身均不发生反应，故两极均可用惰性材料，如Pt电极。
正误判断。(对的打“√”，错的打“×”)
(1)碱性锌锰电池、铅酸蓄电池、锂离子电池都属于二次电池。
( )
(2)二次电池充电时，化学能转化为电能。 ( )
(3)二次电池充电时发生的反应不能自发进行。 ( )
(4)某些导电非金属单质、某些导电金属氧化物都可作原电池的电极。
( )
(5)燃料电池工作时需要点燃条件才可发生。 ( )
(6)燃料电池的燃料可以是氢气、烃、甲醇、氨等物质。 ( )
【答案】(1)× (2)× (3)√ (4)√ (5)× (6)√
课堂 · 素养初培
任务一 化学电源电极反应式的书写
素养探源 核心素养 考查途径
证据推理与模型认知 在新型化学电源(特别是复杂陌生的二次电池)中考查电极反应式的书写或正误判断，常以选择题形式考查，也会在大题中与其他化学反应原理知识一起考查
(1)写出该电池放电时的负极反应式。
【答案】放电时负极反应式为Zn－2e－＋2OH－═══Zn(OH)2。
(2)根据该电池的总反应分析，电池工作时，正极附近溶液的pH怎样变化？
【答案】放电时正极附近生成OH－，碱性增强，pH变大。
②正极：阳离子得到电子生成单质，若反应物是O2，则有以下规律：
电解质溶液呈碱性或中性：O2＋2H2O＋4e－═══4OH－；
电解质溶液呈酸性：O2＋4H＋＋4e－═══2H2O。
③总反应式：正、负电极反应式在得失电子相等的前提下相加得到电池反应的总反应式。
(2)给出总反应式，写电极反应式。
如果给定的是总反应式，可分析此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)，先写出反应相对较简单的一极的电极反应式，另一极的电极反应式可用总反应式减去已写出的电极反应式，即得结果。
(3)可充电电池电极反应式的书写。
在书写可充电电池电极反应式时，要明确电池和电极，放电时为原电池，充电为放电的逆过程。
①放电时的负极与充电时的阳极均发生氧化反应，对应元素化合价升高。
②放电时的正极与充电时的阴极均发生还原反应，对应元素化合价降低。
(4)电极反应式的书写过程归纳。
①列物质，标得失：根据负极(阳极)发生氧化反应，正极(阴极)发生还原反应，判断出电极的产物，分析得失电子的数目，利用得失电子守恒配平。
②选离子，配电荷：根据溶液的酸碱性选择合适的离子，确保电极产物能在电解质溶液中稳定存在，然后利用电荷守恒进行配平。
③巧用水，配个数：通常介质为水溶液，根据需要选择水为反应物或生成物，利用质量守恒进行配平。
(2020·山西太原第五中学高二检测)在碱性锌锰电池中，已知氢氧化钾为电解质，发生的电池总反应为Zn＋2MnO2＋2H2O═══2MnO(OH)＋Zn(OH)2。下列有关该电池的电极反应式的书写正确的是 ( )
A．负极反应式为Zn－2e－═══Zn2＋
B．负极反应式为Zn＋2H2O－2e－═══Zn(OH)2＋2H＋
C．正极反应式为2MnO2＋2H＋＋2e－═══2MnO(OH)
D．正极反应式为2MnO2＋2H2O＋2e－═══2MnO(OH)＋2OH－
[典例精练]
【答案】D
【解析】在书写碱性电池的电极反应式时，反应式中不得出现H＋。在碱性锌锰电池中，负极的Zn失去电子形成的Zn2＋应该与OH－结合为Zn(OH)2。
下列说法错误的是 ( )
A．三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积，所沉积的ZnO分散度高
B．放电时正极反应为2NiOOH＋2e－＋2H2O═══2OH－＋2Ni(OH)2
C．放电时负极反应为Zn(s)＋2OH－(aq)－2e－═══ZnO(s)＋H2O(l)
D．放电过程中OH－通过隔膜从负极区移向正极区
【答案】D
【解析】三维多孔海绵状Zn表面积较大，可高效沉积ZnO，所沉积的ZnO分散度也高，A正确；根据总反应方程式可知，放电时NiOOH(s)得电子发生还原反应，B正确；放电时Zn在负极上发生氧化反应：Zn(s)－2e－＋2OH－(aq)═══ZnO(s)＋H2O(l)，C正确；在放电过程中，阴离子应向负极移动，D错误。
任务二 常见的燃料电池
素养探源 核心素养 考查途径
宏观辨识与微观探析 证据推理与模型认知 在新燃料电池中考查电极名称、电极反应式的书写或正误判断、电子或离子移动方向、电解质溶液酸碱性的变化情况、有关量的计算等，常以选择题形式考查，也会在大题中与其他化学反应原理知识一起考查
[情境导入]
一种新型熔融盐燃料电池具有高发电效率。现用Li2CO3和Na2CO3的熔融混合物作电解质，一极通CO气体，另一极通O2和CO2混合气体，其总反应式为2CO＋O2═══2CO2。
(1)判断该电池的正极、负极情况。
【答案】由电池的总反应式2CO＋O2═══2CO2可知，通CO的一极为电池负极，通O2的一极为电池正极。
(2)你能写出该电池的电极反应式吗？
[深化理解]
1．常见燃料电池的电极反应
在燃料电池中，电解质溶液参与电极反应，电解质酸碱性的改变会引起电极反应的变化，但不影响燃料及O2的性质。
电极反应在遵守质量守恒定律，遵循电荷守恒、电子得失守恒规律的同时，还要考虑电解质溶液是否参与反应。
(3)肼燃料电池。
电解质：KOH；
正极：O2＋2H2O＋4e－═══4OH－；
负极：N2H4＋4OH－－4e－═══N2↑＋4H2O；
总反应：N2H4＋O2═══N2＋2H2O。
2．书写燃料电池的电极反应式应注意的问题
(1)电池的负极一定是可燃性气体失电子，发生氧化反应。电池的正极一定是助燃性气体(一般是O2)得电子，发生还原反应。
(2)电极材料一般不参加化学反应，只起传导电子的作用。
(3)电极反应式作为一种特殊的离子方程式，也必须遵循原子守恒、电荷守恒规律。
一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意图如下。
[典例精练]
【答案】D
氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。下图为电池示意图，该电池电极表面镀了一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定。请回答：
(1)氢氧燃料电池的能量转化主要形式是__________________，在导线中电子的流动方向为________(用a、b和箭头表示)。电池中的交换膜为阴离子交换膜，则溶液中OH－的移动方向为由________池移向________池(填“左”或“右”)。
(2)负极反应式为____________________________，正极反应式为______________。
【答案】 (1)化学能转化为电能 a→b 右 左
(2)2H2＋4OH－－4e－═══4H2O O2＋2H2O＋4e－═══4OH－
辨析 · 易错易混
错解：A
错因分析：不能正确判断原电池反应是放电反应，直接根据给定的方程式认为银元素化合价升高失去电子，失去电子的一极为负极，错选A。
满分策略：实质上本题给出两个反应，正反应为充电反应，逆反应为放电反应，原电池工作时的反应为放电反应，即题给由右向左进行的反应，反应中Zn元素的化合价由0升高到＋2，Zn失电子被氧化，是负极材料。Ag元素化合价由＋1降低到0，Ag＋得电子被还原，Ag2O是正极材料。
正解：D
对新型电池内电路中离子移动方向判断错误
例2 面向国家战略需求，中国科学院将碘化铝电解质应用于一次电池和染料敏化太阳能电池，取得了较好的效果。该电池是将铝碘接触形成一种新型的原电池——铝碘电池，工作原理基于I－传导。通常的Al基电池以及Li/I2电池均是基于阳离子的输运，这是第一次单纯基于阴离子输运的电池体系被发现。
关于该电池的下列叙述不正确的是 ( )
A．铝碘电池中铝极为负极，碘极为正极
B．铝碘电池的总反应方程式为2Al＋3I2═══2AlI3
C．碘离子在放电时向电源的正极移动
D．碘离子在放电时向电源的负极移动
错解：D
错因分析：对新型电池内部离子移动情况不清楚，认为I－带负电，向电源正极移动，错选D。
满分策略：在电池内部，碘离子(I－)为阴离子，在放电过程中内电路的阴离子向负极附近移动，阳离子向正极附近移动。
正解：C
燃料电池电极反应式书写忽视电解质性质
例3 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，在熔融状态下能传导O2－。下列对该燃料电池说法正确的是 ( )
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＋10H2O
C．通入空气的一极是正极，电极反应为O2＋4e－＋2H2O═══4OH－
D．通入丁烷的一极是正极，电极反应为C4H10＋26e－＋13O2－═══4CO2＋5H2O
错解：A或C
错因分析：对在电池内部，放电过程中内电路的阴离子向负极附近移动，阳离子向正极附近移动认识不清，错选A；丁烷燃烧的化学反应方程式：2C4H10＋13O2═══8CO2＋10H2O，原电池的负极发生氧化反应，对应物质的化合价升高，电极反应为C4H10－26e－＋13O2－═══4CO2＋5H2O；因为受原电池在水溶液中电极反应的思维定势的影响，认为O2＋2H2O＋4e－═══4OH－，而错选C。
满分策略：实质上该电池反应是在非水中进行的，原电池正极O2发生还原反应化合价降低，电极反应为O2＋4e－═══2O2－。
正解：B
小练 · 素养达成
1．下列有关电池的叙述正确的是 ( )
A．手机用的锂离子电池属于一次电池
B．锌锰干电池中，锌电极是负极
C．氢氧燃料电池工作时氢气在负极被还原
D．太阳能电池的主要材料为二氧化硅
【答案】B
2．(2019·海南卷，双选)微型银－锌电池可用作电子仪器的电源，其电极分别是Ag/Ag2O和Zn，电解质为KOH溶液。电池总反应为Ag2O＋Zn＋H2O═══2Ag＋Zn(OH)2，下列说法正确的是 ( )
A．电池工作过程中，KOH溶液浓度降低
B．电池工作过程中，电解质溶液中OH－向负极移动
C．负极发生反应Zn＋2OH－－2e－═══Zn(OH)2
D．正极发生反应Ag2O＋2H＋＋2e－═══Ag＋H2O
【答案】BC
【解析】从电池总反应方程式分析，KOH未被消耗，H2O被消耗，溶液KOH的浓度增大，A错误；负极发生反应Zn＋2OH－－2e－═══Zn(OH)2，OH—向负极移动，B、C正确；电解质为KOH溶液，正极反应式不能出现H＋，D错误。
【答案】B
【答案】D
5．微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用。有一种银锌电池，其电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，电极反应为Zn＋2OH－－2e－═══ZnO＋H2O，Ag2O＋H2O＋2e－═══2Ag＋2OH－。根据上述信息，完成下列各题。
(1)判断下列叙述正确的是________。
A．在使用过程中，电解质KOH被不断消耗
B．使用过程中，电子由Ag2O极经外电路流向Zn极
C．Zn是负极，Ag2O是正极
D．Zn电极发生还原反应，Ag2O电极发生氧化反应
(2)写出电池的总反应：______________________________________ ____________。
(3)电池工作时，负极区的pH________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，正极区的pH________，电解质溶液的pH________。
【答案】(1)C (2)Zn＋Ag2O═══ZnO＋2Ag (3)减小 增大 不变
【解析】(1)由两电极反应相加可得电池总反应：Zn＋Ag2O═══ZnO＋2Ag，由总反应知，在使用过程中KOH不被消耗，A错；由电极反应可知Zn是负极，发生氧化反应，Ag2O是正极，发生还原反应，电子由Zn极流向Ag2O极。C对，B、D均错。(3)电解质溶液为KOH溶液，使用时，负极区消耗OH－，pH减小；正极区产生OH－，pH增大，消耗和产生的OH－的量相等，H2O的量不变，则电解质溶液的pH不变。
6．经过长时间的研发和多次展示后，科技工作者开发出了甲醇燃料电池，该电池反应为2CH3OH＋3O2＋4KOH═══2K2CO3＋6H2O。请回答下列问题：
(1)该燃料电池的电解质是__________。
(2)由电池反应可知，放电时该电池的负极反应物为__________，该物质发生__________反应，负极的电极反应式为______________________________。
(3)电池使用过程中，当有0.5 mol电子转移时，消耗甲醇的质量是________ g(结果保留两位小数)。
(4)放电一段时间后，通入O2的电极附近溶液的pH________(填“升高”“不变”或“降低”)。
【解析】(3)根据关系式CH3OH～6e－可知转移0.5 mol电子时，消耗甲醇约2.67 g。
(4)根据放电时正极的电极反应式可知，放电一段时间后，通入氧气的电极附近溶液的碱性增强，pH升高。