6.1.3化学电源 原电池原理的运用 课件 2025-2026学年高一下学期化学人教版必修第二册

第一节 化学反应与能量变化 6.1.3 化学电源 原电池原理的运用 第六章 化学反应与能量 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 学习目标 1.知道干电池、充电电池、燃料电池等化学电源的特点。 2.掌握构成电池的要素，能设计简单的原电池。 3.能正确书写常见化学电源电极反应式，熟知原电池的应用。 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 1、随着科学技术的发展，人类对电的使用越来越得心应手，尤其是电池的发现，让人们能更加便捷的利用电能，那么在日常生活和学习中，你知道的电池有哪些呢? 思考 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 一、常见的化学电池 1、化学电源的分类 一次电池、二次电池、燃料电池 干电池 锌锰酸性干电池 锌锰碱性干电池 一次电池 二次电池 蓄电池 铅蓄电池 镍镉碱性蓄电池 镍氢碱性蓄电池 锂离子电池 燃料电池 氢氧燃料电池 有机物燃料电池 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 一次电池的特点是活性物质(发生氧化还原反应的物质)消耗一定程度后，就不能再重复使用。即：放电之后不能充电，内部的氧化还原反应是不可逆的。常见的一次电池有锌锰干电池、锌银电池 (1)一次电池 结构 酸性锌锰干电池是以锌筒为负极，石墨棒为正极，在石墨棒周围填充糊状的MnO2和NH4Cl作电解质 电极反应 负极 Zn－2e－=Zn2＋ 正极 2MnO2＋2NH＋2e－=Mn2O3＋2NH3↑＋H2O 总反应 Zn＋2MnO2＋2NH4Cl=ZnCl2＋Mn2O3＋2NH3↑＋H2O （负极） （正极） 锌筒 石墨棒 MnO2和C 普通锌-锰干电池的结构 NH4Cl、ZnCl2 和 H2O等 ①酸性锌锰干电池 缺点：放电后电压不稳定、锌筒会逐渐变薄漏液 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 结构 碱性锌锰电池是一种常用的一次电池，其负极是Zn，正极是MnO2，电解质溶液是KOH溶液 电极反应 负极 Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2 正极 2MnO2＋2H2O＋2e－=2MnOOH＋2OH－ 总反应 Zn＋2MnO2＋2H2O=2MnOOH＋Zn(OH)2 特点 比能量较高，储存时间较长，可适用于大电流和连续放电 ②碱性锌锰干电池 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 电极反应 负极 Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2 正极 Ag2O＋H2O＋2e－=2Ag＋2OH－ 总反应 Zn＋Ag2O＋H2O=Zn(OH)2＋2Ag 特点 比能量大、电压稳定、储存时间长 ③锌银电池 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 充电电池又称二次电池。充电电池在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时又可以逆向进行，生成物重新转化为反应物，使充电、放电可在一定时期内循环进行。常见的充电电池：铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池等。充电电池中能量的转化关系是： 化学能 放电 充电 电能 (2)二次性电池 二次电池特点 放电时:化学能转化为电能；充电时:电能转化为化学能 放电时发生的氧化还原反应，在充电时逆向进行，使电池恢复放电前的状态 可充电电池充电时，负极与直流电源负极相连，正极与直流电源正极相连(即正接正，负接负) 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 结构 铅蓄电池是用橡胶或微孔塑料制成的长方形外壳，正极板上有一层棕褐色的PbO2，负极板是海绵状金属铅，两极均浸在一定浓度的硫酸溶液中，且两极间用橡胶或微孔塑料隔开 电极反应 总反应 Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq) 2PbSO4(s)＋2H2O(l) 负极 Pb(s)＋SO42-(aq)－2e－=PbSO4(s) 正极 PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO42-(aq)＋2e－=PbSO4(s)＋2H2O(l) 特点 常作汽车电瓶，价格低廉，原料易得，电压稳定，使用安全可靠，可再次充电 ①铅蓄电池 【注意】PbSO4不溶于水、也不溶于酸 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 1、铅蓄电池在放电过程中当消耗0.2 mol H2SO4时，电路中有____mol e−转移，此过程中负极板_______(“增加”、“减小”或“不变”)_____ g。 分析: PbO2＋Pb＋2H2SO4 2PbSO4＋2H2O 放电 充电 ~2e− 0.2 负极: Pb–2e−＋SO42−＝PbSO4 2mole− ∆m↑ 96 增加 9.6 【练一练】 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 结构 以Cd为负极，NiO(OH)为正极，以KOH为电解质 电极反应 总反应 Cd +2NiO(OH)+2H2O 2Ni(OH)2+ Cd(OH)2 负极 Cd+2OH－－2e－=Cd(OH)2 正极 2NiO(OH)+2H2O+2e－=2Ni(OH)2+2OH－ 特点 寿命比铅蓄电池长，但镉是致癌物质，废弃镍镉电池如不回收，会严重污染环境 ②镍镉电池 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 碱金属中的Li是最轻的金属，活动性极强，是制造电池的理想物质。锂离子电池是新一代可充电的绿色电池。 ③锂离子电池 (非水有机溶剂电解液) 工作原理：采用单质锂负极材料。当电池循环工作时，锂离子(Li＋)在正负极材料间交换。 放电时 充电时 蜂巢A(负极) 蜂巢B(正极) 将锂离子电池的工作原理与蜜蜂在蜂巢间的迁移进行类比 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 负极：Li － e- = Li+ 正极：MnO2 ＋ e - = MnO2- 优点:质轻、比能量高、高工作效率、高稳定电压、工作温度宽、高使用寿命，现已成为笔记本电脑、移动电话、摄像机等低功耗电器的主流。 目前已研制成功多种锂离子电池，某种锂离子电池的总反应式为Li+MnO2=LiMnO2， 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master ①燃料电池是一种将燃料(如氢气、甲烷、乙醇)与氧化剂(如氧气)的化学能直接转化为电能的电化学反应装置。 ②燃料气可以是氢气、甲烷、乙烷、丙烷、甲醇、乙醇、葡萄糖、肼等可燃性气体。 ③电极是用镍、银、钯、铂等金属粉末压制成可以透过气体的多孔又可导电的特殊材料制作而成(电极不参加反应，作导体)。 (3)发展中的燃料电池 a.酸性介质可传导H＋ b.碱性介质可传导OH− c.熔融碳酸盐可传导CO32− d.固体氧化物可传导O2− ④燃料电池分类(依据介质种类) 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master ⑤电池特点 a清洁、安全、高效 b燃料的利用率高、能量转化率高，能量转化率达到80%以上 c与常规发电厂相比，其二氧化碳排放量明显降低 d与干电池或者蓄电池的主要差别在于反应物不是储存在电池内部，而是从外部提供，这时电池起着类似试管、烧杯等反应器的作用 e供电量易于调节，能适应于电器负载的变化，而且不需要很长的充电时间，在航天、军事和交通等领域有广阔的应用情景 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master ⑥工作原理：氢氧燃料电池用Pt作电极，不断充入燃料(H2)和氧化剂(O2)，分别在两极发生氧化反应和还原反应，电池总反应式是2H2＋O2=2H2O。氢氧燃料电池在不同介质中的电极反应： 电解质 电极反应式 酸性电解质(可传导H＋) 负极 正极 碱性电解质(可传导OH−) 负极 正极 熔融碳酸盐(可传导CO32−) 负极 正极 固体氧化物(可传导O2−) 负极 正极 2H2−4e−＝4H＋ O2＋4e−＋4H＋＝2H2O 2H2−4e−＋4OH−＝4H2O O2＋4e−＋2H2O＝4OH− 2H2−4e−+2CO32−＝2H2O+2CO2 O2＋4e−＋2CO2＝2CO32− 2H2−4e−＋2O2−＝2H2O O2＋4e−＝2O2− 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 一、碱性介质下的 1、负极：CH4+10OH - 8e-=CO32- +7H2O 　　 2、正极：2O2+8e-+4H2O=8OH- 　　 3、总反应方程式为：CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O 　　 二、酸性介质下 1、负极：CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+ 　　 2、正极：2O2+8e-+8H+=4H2O 　　 3、总反应方程式为：2O2+CH4=2H2O+CO2 甲烷燃料电池 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master (1)优点 能量转化率较高，供能稳定可靠，可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的电池和电池组，使用方便，易于维护，并可在各种环境下工作 (2)应用 在现代生活、生产、国防和科学技术的发展中，电池发挥着越来越重要的作用，大至火箭、人造卫星、空间电视转播站、飞机、轮船，小至电脑、收音机、照相机、电话、助电器、电子手表、心脏起搏器等，都离不开各式各样的电池 2、电池的优点和应用 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 判断一种电池的优劣或是否适合某种需要，主要看这种电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少 (1)比能量：单位质量或单位体积所能输出电能的多少，单位：(W·h)/kg或(W·h)/L (2)比功率：单位质量或单位体积所能输出功率的大小，单位：W/kg或W/L (3)电池的可储存时间的长短 一般的，质量轻、体积小而输出电能多、功率大、储存时间长的电池，更适合使用者的需要 3、电池优劣的判断标准 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 废旧电池中含有汞、镉、铬、铅等大量的重金属和酸碱等有害物质，随处丢弃会给土壤、水源等造成严重的污染，1节1号干电池会使1m2的耕地失去使用价值，并通过食物链给人体健康造成危害。 另一方面，废弃电池中的有色金属是宝贵的资源，如果能回收再利用这些废旧电池，不仅可以减少对我们生存环境的破坏，而且也是对资源的节约 4、废旧电池为什么要集中处理？ 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 2、判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”(1)锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细(　　)(2)氢氧燃料电池是将热能直接转变为电能(　　)(3)充电电池可以无限制地反复充电、放电(　　)(4)氢氧燃料电池比氢气直接燃烧发电能量利用率高(　　) 3、下列几种化学电池中，不属于可充电电池的是(　　) A．碱性锌锰电池　　　　B．手机用锂电池 C．汽车用铅蓄电池 D．玩具用镍氢电池 × × × √ A 【练一练】 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 4、铅酸电池常用作汽车电瓶，其构造如图所示，工作时该电池总的方程式为：Pb＋PbO2＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2O，按要求回答下列问题：(1)负极材料是________，正极材料是________，电解质溶液是________。(2)工作时，电解质溶液中的H＋移向___________极(3)工作时，电解质溶液中硫酸的浓度________(填“增大”“减小”或“不变”)(4)当铅蓄电池向外电路提供2mole－时，理论上负极板的质量增加______g Pb PbO2 H2SO4 PbO2(正) 减小 96 【练一练】 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master (1)原理：原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，使溶液中离子运动时相互的干扰减小，使反应速率增大。 (2)实例：如实验室用Zn和稀H2SO4(或稀HCl)反应制H2，用粗Zn产生H2的速率快。原因是粗锌中的杂质和锌、稀H2SO4溶液形成原电池，加快了锌的腐蚀，产生H2的速率加快。 如果用纯Zn，可以在稀H2SO4溶液中加入少量CuSO4溶液，也同样会加快产生H2的速率，原因是Cu2＋＋Zn=Cu＋Zn2＋，Zn和生成的Cu在稀H2SO4的溶液中形成原电池，加快了锌的腐蚀，产生H2速率加快。(构成原电池可以加快化学反应速率） 二、原电池原理的应用 1、加快氧化还原反应的速率 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 5、将等质量的两份锌粉a、b分别放入两支相同的试管中，然后加入等体积等物质的量浓度且均过量的稀硫酸，同时向a中加入少量CuSO4溶液，则产生氢气的体积(V)与时间(t)的关系用图像表示如下，其中正确的是(　　) D 【练一练】 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 6、100 mL 2 mol·L－1的盐酸与过量的锌反应，为加快速率，又不影响产生氢气的总量，可采用的方法是(　　) A．加入适量的6 mol·L－1的盐酸 B．加入数滴氯化铜溶液 C．加入适量的蒸馏水 D．加入适量的氯化钠 B 【练一练】 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master A．两圈仍保持平衡 B．有气泡产生，两圈摇摆不定 C．铁圈向下倾斜 D．银圈向下倾斜 7、如图所示，烧杯中盛的是水，铁圈和银圈直接相连，在接头处用一根绝缘细丝吊住，并使之平衡。小心地从烧杯中央滴入CuSO4溶液，反应一段时间后，观察到的现象是(　　) D 【练一练】 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master (1)原理 一般原电池中，活泼金属作负极，发生氧化反应，不活泼金属作正极，发生还原反应。 (2)常见规律 电极质量较少，作负极较活泼；有气体生成、电极质量不断增加或不变作正极，较不活泼 (3)实例 有两种金属a和b，用导线连接后插入到稀H2SO4中，观察到a极溶解，b极上有气泡产生，根据电极现象判断出a是负极，b是正极，由原电池原理可知，金属活动性a>b，即原电池中，活动性强的金属为负极，活动性弱的金属为正极。 2、判断金属的活动性强弱 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 7、X、Y、Z都是金属，把X浸入Z的硝酸盐溶液中，X的表面有Z析出，X与Y组成原电池时，Y是电池的负极。X、Y、Z三种金属的活动性顺序为（ ） Ａ．Ｘ＞Ｙ＞Ｚ　Ｂ．Ｘ＞Ｚ＞Ｙ　Ｃ．Ｙ＞Ｘ＞Ｚ　Ｄ．Ｙ＞Ｚ＞Ｘ C 因为X置换出Z,所以金属性Ｘ＞Ｚ 负极的金属较活泼,所以Ｙ＞Ｘ 8、把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若a、b相连时，a为负极；c、d相连时，电流由d到c；a、c相连时，c极上产生大量气泡，b、d相连时，b上有大量气泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱的为：( ) A．a > b > c > d B．a > c > d > b C．c > a > b .> d D．b > d > c > a B 【练一练】 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 9、已知四种金属A、B、C、D，根据下列事实：①A＋B2＋=A2＋＋B；②D＋2H2O=D(OH)2＋H2↑；③以B、C为电极与C的盐溶液组成原电池，电极反应为C2＋＋2e－=C，B－2e－=B2＋，由此可知A2＋、B2＋、D2＋、C2＋的氧化性强弱关系是(　　) A．D2＋>A2＋>B2＋>C2＋ B．A2＋>B2＋>D2＋>C2＋ C．D2＋>C2＋>A2＋>B2＋ D．C2＋>B2＋>A2＋>D2＋ D 【练一练】 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 3、设计原电池 (1)依据 已知一个氧化还原反应，首先分析找出氧化剂、还原剂，一般还原剂为负极材料(或在负极上被氧化)，氧化剂(电解质溶液中的阳离子)在正极上被还原。理论上，任何一个自发的氧化还原反应，都可以设计成原电池。 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master (2)设计思路 ①定反应：确定一个能够自发进行的氧化还原反应。 ②拆两半：将氧化还原反应拆分为氧化反应和还原反应两个半反应，分别作为负极和正极的电极反应 还原剂－ne－=氧化产物(负极电极反应)； 氧化剂＋ne－=还原产物(正极电极反应)。 ③找材料：电极材料必须导电，负极材料一般选择较活泼的金属材料，或者在该氧化还原反应中，本身失去电子的材料；电解质溶液一般能与负极反应。 ④画装置：连接电路形成闭合回路，画出原电池示意图。 【注意】电极反应式的一般写成离子反应形式 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 以Fe+CuSO4=FeSO4+Cu为例设计设计原电池装置 步骤 实例 ①将反应拆分 为电极反应 负极反应 正极反应 ②选择电极 材料 负极:较活泼金属,一般为发生氧化反应的金属 正极:活泼性弱于负极材料的金属或石墨 ③选择电解质 一般为与负极反应的电解质 Fe-2e-=Fe2+ Cu2++2e-=Cu Fe Cu或C CuSO4溶液 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 步骤 实例 ④画出装置图 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 10、利用反应Zn＋ CuSO4 =ZnSO4＋Cu设计一个原电池。并画出实验装置图，并指出正极为__________________，电极反应式为___________________________；负极为_______________，电极反应式为______________________________。 碳棒、Cu、铂 Cu2+ + 2e - =Cu Zn Zn－2e-＝ Zn2+ 【练一练】 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 如各种干电池、蓄电池、燃料电池等 4、制造化学电源 (1)原理 使被保护的金属作原电池的正极而得到保护。 (2)实例 船体是钢铁材料，在海水中易被腐蚀，所以经常在船体外壳焊接比铁活泼的锌。 5、保护金属设备 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 三、原电池电极反应式的书写方法 1、遵循三个守恒 (1)得失电子守恒 元素的化合价每升高一价，则元素的原子就会失去一个电子；元素的化合价每降低一价，则元素的原子就会得到一个电子            (2)电荷守恒 电极反应左、右两边的正电荷和负电荷数相等            (3)原子守恒(质量守恒) 电极反应两边同种原子的原子个数相等 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master (1)类型一　题目给定原电池的装置图，未给总反应式 2、书写方法 ①首先找出原电池的正、负极，即分别找出氧化剂和还原剂。 ②结合电解质判断出还原产物和氧化产物。 ③遵循氧化还原反应离子方程式配平原则，写出电极反应式。(注意：电极产物能否与电解质溶液共存，如铅蓄电池的负极铅失电子变为Pb2＋，但Pb2＋与硫酸溶液中的SO42- 不共存，因而负极电极反应式为Pb－2e－＋SO42- =PbSO4) ④将两电极反应式相加(注意两极得失电子数相等)可得电池总反应式。 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master ①Al作____极, ②Cu作____极 电极反应式是： 负极 ___________________ 正极 ___________________ 总反应式_____________________ 例1：Al和Cu作电极所构成的原电池电解质溶液为稀硫酸 负 正 2Al-6e-=2Al3+ 6H++6e-=3H2↑ 2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2 ↑ (2Al+6H+=2Al3++3H2 ↑) 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master ① Al作____极 ② Cu作____极 电极反应式是： 负极 ___________________ 正极 ___________________ 总反应式_______________________ Cu+4HNO3=Cu(NO3)2+2NO2 ↑+2H2O (Cu+4H++2NO3-=Cu2++2NO2↑+2H2O) 正 负 2NO3-+4H++2e-=2NO2 ↑+2H2O Cu-2e-=Cu2+ 例2：Al和Cu作电极所构成的原电池电解质溶液为浓硝酸 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master ① Al作____极 ② Cu作____极 电极反应式是： 负极 ___________________ 正极 ___________________ 总反应式_______________________ 负 正 2Al-6e- +8OH-=2AlO2- +4H2O 6H2O+6e-=6OH-+3H2 ↑ 2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑ (2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑) 例3：Al和Cu作电极构成原电池电解质溶液为NaOH溶液 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master ①分析原电池总反应式中各元素的化合价变化情况，找出氧化剂及其对应的还原产物，氧化剂发生的反应即为正极反应；找出还原剂及其对应的氧化产物，还原剂发生的反应即为负极反应。 ②当氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物由多种元素组成时，还应考虑电解质是否参与了反应。 ③若有一个电极反应式较难写出，可先写出较易写出的电极反应式，然后再用总反应式减去该电极反应式即得到另一电极反应式。 (2)类型二　题目中给出原电池的总反应式 复杂电极反应式=总反应式—简单的电极反应式(得失电子必须守恒) 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 原电池电极反应式的书写步骤 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master (1)写出电池总反应式。燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致，若产物能和电解质反应则总反应为加合后的反应。甲烷燃料电池(电解质溶液为NaOH溶液)的总反应为CH4＋2O2＋2NaOH=Na2CO3＋3H2O。产物不是二氧化碳，因为二氧化碳要和氢氧化钠反应生成碳。 (2)写出电池的正极反应式。 无论负极燃料是H2还是含碳燃料(CO、CH4、CH3OH、C4H10、C2H5OH……)，正极一般都是O2发生还原反应。 (3)类型三 燃料电池电极反应式的书写 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 正极反应要分四种情况讨论(记忆即可) ①酸性环境中，O2-离子不能单独存在，可供O2-离子结合的微粒有H+离子和H2O，O2-离子优先结合H+离子生成H2O。这样，在酸性电解质溶液中，正极反应式为O2＋4H++4e-=2H2O。 ②电解质为中性或碱性电解质溶液（如氯化钠溶液或氢氧化钠溶液） 在中性或碱性环境中，O2-离子也不能单独存在，O2-离子只能结合H2O生成OH-离子，故在中性或碱性电解质溶液中，正极反应式为O2＋2H2O +4e-=4OH-。 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master ③电解质为熔融的碳酸盐（如LiCO3和Na2CO3熔融盐混合物） 在熔融的碳酸盐环境中，O2-离子也不能单独存在， O2-离子可结合CO2生成CO32-离子，则其正极反应式为O2＋2CO2 +4e-=2CO32-。 ④电解质为固体电解质(如固体氧化锆—氧化钇） 该固体电解质在高温下可允许O2-离子在其间通过，故其正极反应式应为O2＋4e-=2O2-。 (3)写出负极反应式：负极反应式＝总反应式－正极反应式(得失电子必须守恒才能相减)。 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 11、如图所示，可形成氢氧燃料电池。通常氢氧燃料电池有酸式(当电解质溶液为硫酸时)和碱式[当电解质溶液为NaOH(aq)或KOH(aq)时]两种。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：________________。 2H2－4e－=4H＋ O2＋4e－＋4H＋=2H2O 2H2＋O2=2H2O 【练一练】 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master (2)碱式电池的电极反应：负极：___________________， 正极：_______________________；电池总反应：_________________。 2H2－4e－＋4OH－=4H2O O2＋4e－＋2H2O=4OH－ 2H2＋O2=2H2O 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master ①电极反应是一种离子反应，遵循书写离子反应的规则(不打沉淀符号，要打气体符号)； ②将两极反应的电子得失数配平后，相加得到总反应，总反应减去一极反应即得到另一极反应； ③负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得还原产物的形态，与电解质溶液有关(如酸碱性，＋4价的C在酸性溶液中以CO2形式存在，在碱性溶液中以CO32－形式存在）。 ④原电池中，正极材料不得电子，一般来说均是电解质溶液中的阳离子得电子，总反应是负极和电解质溶液的反应 ⑤有机物中化合价处理方法：“氧-2，氢+1，最后算碳化合价”。 【几点强调】 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 原电池的工作原理小结 概念 将化学能转变为电能的装置叫做原电池 Zn＋CuSO4=Cu＋ZnSO4 实质 化学能转变为电能 构成前提 能自发地发生氧化还原反应 构成条件 ①两个电极； ②电解质溶液； ③构成闭合回路 电极构成 正极、负极 Zn：负极　Cu：正极 电极反应 负极：失去电子，发生氧化反应； 正极：得到电子，发生还原反应 负极：Zn失去电子，发生氧化反应； 正极：Cu2＋得到电子，发生还原反应 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 电子及电流的流向 外电路：电子由负极流向正极，与电流方向相反； 内电路：阴离子移向负极，阳离子移向正极，电流由正极流向负极 外电路：电子由Zn极经导线流向Cu极，电流由Cu极流向Zn极； 内电路：SO42－ 、OH－移向Zn极(负极)，Cu2＋、Zn2＋移向Cu极(正极) 电极反应式与反应总式的关系 两个电极反应式相加，即得反应总式 负极：Zn－2e－=Zn2＋； 正极：Cu2＋＋2e－=Cu； 总反应：Zn＋Cu2＋=Zn2＋＋Cu 工作原理 示意图 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master (4)其它新型电池电极反应式的书写 ①锂离子电池 书写技巧：锂离子电池通常都是锂做负极，平衡电荷的也是锂离子，因此可以先写出负极反应 (Li－e－=Li＋，至于带x或者C6可以稍加变形加进去即可：LixC6－xe－=xLi＋＋C6)，正极用总反应减去总反应即可 锂钒氧化物电池总反应：xLi＋LiV3O8=Li1＋xV3O8 负极反应 正极反应 xLi－xe－=xLi＋ LiV3O8+xe－+xLi＋=Li1＋xV3O8 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master ②高铁电池 高铁电池的工作原理基于高铁酸盐（如K2FeO4、BaFeO4等）作为正极材料，通过氧化还原反应产生电流。是一种新型可充电电池，与普通电池相比，该电池能较长时间保持稳定的放电电压。 高铁电池的总反应：3Zn＋2K2FeO4＋8H2O=3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH。请回答下列问题： (1)放电时，正极发生________(填“氧化”或“还原”)反应，则负极反应式为________________________________， 正极反应式为_________________________________________ (2)放电时，________(填“正”或“负”)极附近溶液的碱性增强 还原 3Zn－6e－＋6OH－=3Zn(OH)2 2FeO42—＋6e－＋8H2O=2Fe(OH)3＋10OH－ 正 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master ③镍氢电池 用吸收H2后的稀土储氢合金作为电池负极材料(用MH表示，金属氢化物)，NiO(OH)作为电池正极材料，KOH溶液作为电解质溶液，可制得高容量、长寿命的镍氢电池。 电池充放电时的总反应为：NiO(OH)＋MH=Ni(OH)2＋M 电池放电时，负极的电极反应式为_____________________________，正极反应式为___________________________ MH－e－＋OH－=M＋H2O NiO(OH)＋H2O＋e－＋OH－=Ni(OH)2 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master ④微生物燃料电池 微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。 基本工作原理是：在负极厌氧环境下，有机物在微生物作用下分解并释放出电子和质子(H+)，电子依靠合适的电子传递介体在生物组分和电极之间进行有效传递，并通过外电路传递到正极形成电流，而质子通过质子交换膜传递到正极，氧化剂(一般为氧气)在正极得到电子被还原与质子结合成水。 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 某微生物燃料电池的工作原理如图所示。 (1)该微生物燃料电池，负极为_____(填“a”或“b”)，当电路中有0.5 mol电子发生转移，则有____ mol的H＋通过质子交换膜。 (2)该电池正极反应式为：_________________________ 负极反应式为：_______________________________________ a　 0.5 2O2＋8e－＋8H＋=4H2O， HS－＋4H2O－8e－=SO42－＋9H＋ 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master $