苏教版高中化学必修二 第三单元化学能转换为电能 第一节 化学电源 预习案

第三单元 化学能与电能的转化
第一课时　
化学能转化为电能　化学电源
预习案


[考试要求]
1．原电池的概念(a/a)
2．铜—锌原电池的原理及电极反应式(b/b)
3．原电池的构成条件(a/b)
4．常见化学电源(b/c)

必备关键句
1．构成原电池的条件
(1)有活泼性不同的两个电极；
(2)电极插入电解质溶液中；
(3)电极间形成闭合回路；
(4)能自发地发生氧化还原反应。
2．原电池工作原理口诀
原电池分两极(正、负)；负极氧化正(极)还原；电子由负(极)流向正(极)；阳(离子)向正(极)阴(离子)向负(极)。
3．原电池正、负极的判断
化合价升高―→失去电子―→发生氧化反应―→负极；
化合价降低―→得到电子―→发生还原反应―→正极。
4．钢铁发生电化学腐蚀的电极反应和总反应
负极反应：Fe－2e－===Fe2＋，
正极反应：O2＋4e－＋2H2O===4OH－，
总反应：2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2，
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。



基础知识
1．原理
原电池原理。
2．优点
化学电源的能量转化率比燃料燃烧大的多。
3．分类

4．常见化学电源的组成
电池名称 电极材料 电解质溶液
负极 正极
锌锰干电池 锌 碳棒 氯化铵等
银锌纽扣电池 锌 氧化银 氢氧化钾溶液
铅蓄电池 铅 二氧化铅 硫酸
镍氢电池 贮氢合金 泡沫氧化镍 氢氧化钾溶液
氢氧燃料电池 H2放电 O2放电 氢氧化钾溶液
甲醇－空气燃料电池 甲醇放电 O2放电 氢氧化钾溶液


深入探究
1．铅蓄电池的正、负极材料是什么？电解质溶液是什么？
提示：负极：Pb，正极：PbO2，电解质溶液：稀H2SO4。
2．氢氧燃料电池在酸性条件和碱性条件下的正极反应式相同吗？若不同，请分别写出反应式。
提示：不相同；酸性条件下正极反应式：O2＋4H＋＋4e－===2H2O，碱性条件下正极反应式：2H2O＋O2＋4e－===4OH－。
3．除氢氧燃料电池外，其他燃料电池的负极反应物通常还有哪些？正极放电的是什么物质？
提示：负极还可以是烃(如甲烷、乙烷等)、醇(如甲醇、乙醇等)、氨、煤气等可燃性气体
或液体。正极放电的是氧气。


经典总结
1．常见化学电源的反应原理
(1)锌锰干电池
Zn＋2NH4Cl＋2MnO2===Zn(NH3)2Cl2＋2MnO(OH)
(2)铅蓄电池
PbO2＋Pb＋2H2SO42PbSO4＋2H2O
(3)甲醇－空气燃料电池
2CH3OH＋3O2＋4OH－===2CO＋6H2O
2．氢氧燃料电池
电极材料 铂 铂
电解质溶液 氢氧化钾溶液 盐酸
电池反应原理
电极反应 负极：2H2＋4OH－－4e－===4H2O正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 负极：2H2－4e－===4H＋正极：O2＋4H＋＋4e－===2H2O
总反应 2H2＋O2===2H2O
[特别提醒]　
(1)燃料电池的本质是燃料与氧化剂之间能够发生自发的氧化还原反应，且能够对外放出能量。
(2)燃料电池在使用过程中，并没有发生燃料的燃烧，而是燃料和氧化剂分别在两极放电，将化学能转化为电能。
(3)燃料的燃烧是一种剧烈的氧化还原反应，而燃料电池中发生的氧化还原反应则是缓和平稳的。
(4)燃料燃烧时，大量的热能释放到空气中，能量利用率低，燃料电池工作时，能量转化率较高，是一种高效、环境友好的发电装置。


实战演练
1．燃料电池是一种新型电池，它主要是利用燃料燃烧原理把化学能直接转化为电能，氢氧燃料电池的基本反应是：
X极：O2＋H2O＋2e－===2OH－
Y极：H2＋2OH－－2e－===2H2O
下列说法正确的是(　　)
A．X是负极　　　　　　　 B．Y是正极
C．Y极上发生还原反应 D．Y极上发生氧化反应
解析：选D　由电极反应式可知，X极上发生还原反应，X是电池的正极，Y极上发生氧化反应，Y是电池的负极。
2．锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而受到了普遍重视，目前已研制成功多种锂电池。某种锂电池的总反应式为Li＋MnO2===LiMnO2，下列说法正确的是(　　)
A．Li是正极，电极反应为Li－e－===Li＋
B．Li是负极，电极反应为Li－e－===Li＋
C．MnO2是负极，电极反应为MnO2＋e－===MnO
D．Li是负极，电极反应为Li－2e－===Li2＋
解析：选B　由总反应＋O2===O2可知，Li元素在反应后化合价升高(0→＋1)，Mn元素在反应后化合价降低(＋4→＋3)。Li失电子被氧化，在电池中作负极，电极反应为Li－e－===Li＋。MnO2在正极上得电子被还原，电极反应为MnO2＋e－===MnO。
[方法技巧]
　　给出总反应，写电极反应式的方法(1)逐步分析法 (2)寻找易写电极反应突破法根据总反应方程式和电解质特点，写出较易写的电极反应，然后用总反应减去该电池反应可得另一极的电极反应。＝－如CH4酸性燃料电池中：CH4＋2O2===CO2＋2H2O……总反应2O2＋8H＋＋8e－===4H2O……正极反应式CH4＋2H2O－8e－===CO2＋8H＋……负极反应式