专题6 第三单元 化学能与电能的转化 第2课时 化学电源 电解池-【高考领航】2023-2024学年高中化学必修第二册同步核心辅导与测评（苏教版）

第2课时　化学电源　电解池 学业要求解读 活动探究建议 1.了解常见的化学电源的组成和反应原理。 2．了解氢氧燃料电池反应原理和制备。 3．初步了解电解可以制备新物质。 1.宏观辨识与微观探析：从宏观上了解化学电源的组成和微观上了解反应原理。 2．证据推理与模型认知：能正确书写原电池方程式，了解氢氧燃料电池反应原理和制备。 3．科学态度与社会责任：了解电解可以制备新物质，运用化学知识提高人类生活的质量。 学习任务　化学电源　电解池 一、化学电源 1．化学电源的分类 2．氢氧燃料电池工作原理示意图如下 (1)电极反应式： 负极(H2)：2H2－4e－＋4OH－===4H2O(或2H2－4e－===4H＋)； 正极(O2)：O2＋4e－＋2H2O===4OH－(或O2＋4e－＋4H＋===2H2O)。 (2)原电池总反应为：2H2＋O2===2H2O。 (3)粒子流向 ①电子流向(外电路)： 负极→导线→正极。电流方向与电子流向相反 ②离子流向(内电路)：阴离子向负极移动，阳离子向正极移动。 二、电解池 1．电解池的定义 将电能转化为化学能的装置叫电解池。 2．电解池的构成条件 (1)有一个外加的直流电源； (2)两个与电源相连的电极； (3)两电极材料均插入电解质溶液(或熔融电解质)中，并通过外加直流电源相连而形成闭合回路。 干电池放电后可以再充电吗？ 提示：不能。干电池属于一次电池。 充电电池在放电和充电时，都将化学能转变为电能吗？ 提示：不是。充电时是电能转变成化学能。 充电电池可以无限制地反复放电、充电吗？ 提示：不可以，可以反复充放电，但不是无限制的。 氢氧燃料电池是一种环境友好电池吗？ 提示：是。产物是水没有污染。 原电池电极反应式书写 1．一般电极反应式的书写思路 2．书写复杂电极反应式的方法——加减法 (1)写出总反应。如Li＋LiMn2O4=== Li2Mn2O4。 (2)写出其中容易写出的一个半反应(正极或负极)。 如Li－e－===Li＋(负极)。 (3)利用总反应与上述的一极反应相减，即得另一个电极的反应式，即LiMn2O4＋Li＋＋e－===Li2Mn2O4(正极)。 　某固体酸燃料电池以CsHSO4固体为电解质传递H＋，其基本结构如图，电池总反应可表示为2H2＋O2===2H2O，下列有关说法正确的是(　　) A．电子通过外电路从b极流向a极 B．b极上的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－ C．每转移0.1 mol电子，消耗标准状况下2.24 L的H2 D．H＋由a极通过固体酸电解质传递到b极 [思路点拨]　(1)通过对氧化还原反应和原电池原理的分析，建立微观意识，判断电子的移动方向和离子的移动方向。 (2)通过“原电池原理”模型分析确定两极上反应物，从而确定电极反应。 (3)根据“原电池各极转移电子数相等”的思维模型进行计算。 【解析】　由电极反应式可知，氢气通入的一极为负极，氧气通入的一极为正极，故a为负极、b为正极，电子应该是通过外电路由a极流向b极，A错；b极上的电极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，B错；负极反应为2H2－4e－===4H＋，每转移0.1 mol电子，消耗0.05 mol H2，即消耗标准状况下1.12 L H2，C错；原电池中H＋由负极向正极移动，D对。 【答案】　D 典例中该电池a极电极反应式为________。 提示：2H2－4e－===4H＋。a极H2失去电子后生成的H＋不再反应，故电极反应式为2H2－4e－===4H＋。 如果把典例中电池中“固体酸燃料电池”改为“固体碱燃料电池”，则b极电极反应式为________。 提示：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。b极O2得到电子后与H2O结合生成OH－，故电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。 1．如图是某碱性氢氧燃料电池的工作原理示意图，下列说法错误的是(　　) A．气体2是氧气 B．C1极为电源负极 C．负极上的电极反应式为H2－2e－===2H＋ D．装置中能量转化形式：化学能→电能、电能→光能 解析：选C。根据电子的移动方向可知，C1极为电源负极，C2极为电源正极。C2极为电源正极，因此气体2是氧气，故A正确；C1极为电源负极，故B正确；电解质溶液为KOH，不能生成氢离子，负极上的电极反应式为H2－2e－＋2OH－===2H2O，故C错误；根据图示，装置中能量转化形式：化学能→电能、电能→光能，故D正确。 2．据媒体报道，以氢氧燃料电池为动力的公交车在北京试运行。质子交换膜燃料电池(PEMFC)常作为电动汽车的动力源。该燃料电池以氢气为燃料，空气为氧化剂，铂作催化剂，导电离子是H＋。下列对该燃料电池的描述中正确的是(　　) ①正极反应为O2＋4