专题6 第3单元 第2课时 化学电源（word教参）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中化学必修第二册（苏教版2019）

第2课时　化学电源 新知探究(一)——常见的化学电源 1．分类 一次电池 用过之后不能复原，如锌锰干电池、银锌纽扣电池等 二次电池 充电后能继续使用，如铅蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等 燃料电池 燃料不贮存在电池内部，可持续使用，能量利用率高，如氢氧燃料电池、甲醇－空气燃料电池 [微思考]　燃料电池工作时，燃料燃烧吗？ 提示：不燃烧，燃料与氧化剂分别在两个电极上发生氧化还原反应，将化学能直接转化为电能。 2．常见的化学电源 (1)锌锰干电池 负极材料：锌；电极反应：Zn－2e－===Zn2＋； 正极材料：石墨； 电池反应：Zn＋2NH4Cl＋2MnO2===Zn(NH3)2Cl2＋2MnO(OH)。 (2)银锌纽扣电池 负极材料：锌；电极反应：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2； 正极材料：氧化银；电极反应：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－； 电池反应： Zn＋Ag2O＋H2OZn(OH)2＋2Ag。 (3)铅蓄电池 负极材料：Pb；电极反应：Pb＋SO－2e－===PbSO4； 正极材料：PbO2；电极反应：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O； 电解质溶液：硫酸； 电池反应： Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。 (4)镍氢电池 负极材料：贮氢合金 正极材料：泡沫氧化镍 电解质溶液：KOH 电池反应：NiO(OH)＋MHNiO＋M＋H2O (5)氢氧燃料电池 负极材料：氢气；电极反应：2H2＋4OH－－4e－===4H2O； 正极材料：氧气；电极反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－； 电解质溶液：KOH； 电池反应：2H2＋O2===2H2O。 (6)甲醇－空气燃料电池 负极材料：甲醇；电极反应：CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O； 正极材料：氧气；电极反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－； 电解质溶液：KOH； 电池反应：2CH3OH＋3O2＋4OH－===2CO＋6H2O。 [典例]　宇宙飞船上通常使用的是氢氧燃料电池。氢氧燃料电池有酸式(当电解质溶液为H2SO4溶液时)和碱式(当电解质溶液为NaOH溶液或KOH溶液时)两种。如图所示的装置可形成氢氧燃料电池。试回答下列问题： (1)酸式电池的电极反应： 负极：_________________________________________________________________， 正极：_________________________________________________________________； 电池总反应：__________________________________________________________； 电解质溶液的pH__________(填“变大”“变小”或“不变”，下同)。 (2)碱式电池的电极反应： 负极：________________________________________________________________， 正极：________________________________________________________________； 电池总反应：__________________________________________________________； 电解质溶液的pH__________。 [解析]　燃料电池所用的介质不同，相应的电极反应就不同；但无论怎样书写，两电极反应相叠加始终等于燃料的燃烧反应。(1)正极上，O2得电子变为O2－，溶液中O2－不能单独存在，酸性条件下与H＋结合生成H2O；负极上，H2失电子变为H＋，H＋进入电解质溶液。电池总反应为H2在O2中的燃烧反应，由于有水生成，溶液将逐渐变稀，故pH增大。(2)正极上，O2得电子变为O2－，溶液中O2－不能单独存在，碱性条件下与H2O分子结合生成OH－；负极上，H2失去电子变为H＋，碱性条件下H＋不能大量存在，与OH－结合生成水。电池总反应也是H2在O2中的燃烧反应，由于有水生成，c(OH－)变小，pH变小。 [答案]　(1)2H2－4e－===4H＋ 　O2＋4e－＋4H＋===2H2O　2H2＋O2===2H2O　变大 (2)2H2－4e－＋4OH－===4H2O　O2＋4e－＋2H2O===4OH－　2H2＋O2===2H2O　变小 [思维建模] 根据电池总反应书写电极反应式的基本思路 步骤一：写出电池总反应式，标出电子转移的方向和数目(ne－)。 步骤二：找出正、负极。 失电子的电极为负极；得电子的物质为正极。 步骤三：写电极反应式。 负极反应：还原剂－ne－===氧化产物 正极反应：氧化剂