1.2 化学能转化为电能——电池（图文版知识清单，不可编辑）化学鲁科版选择性必修1

第2节 化学能转化成电能 电池 考点1原电池的工作原理 原电池的工作原理 1. 定义和反应本质 (1)能量转化：把化学能转化为电能 (2)反应本质：发生氧化还原反应。。。 2. 构成条件 一看反应：看是否有能自发进行放热的氧化还原反应 ② 二看两电极：一般是活泼性不同的两电极（两种金属或一种金属和一种能导电的 非金属)。 3 三看是吞形成闭合回路：①有电解质濬液或格融的电解质；②两电极直接或间接 接触；③两电极插入电解质溶液中。 3. 工作原理 (以锌铜原电池为例) e沿导线移动，有电流产生 氧化反应 Zn 还原反应 电极反应式： 负极 正极 电极反应式： Zn-2e-Zn2+ HSO 断 解 溶液 阳离子 移 2H'+2e=H2M 向 电解质溶液 电子流向：负极→正极（外电路） 电流流向：正极→负极→正极（外电路→内电路） 离子流向：阳离子一正极；阴离子一负极 (1)电极反应：①负极：电子流出的一极，发生氧化反应；②正极：电子流入的一极，发生 还原反应。 (2)三个“流向”：见图示。 (3)盐桥作用：①导电：盐桥中离子的定向迁移构成了电流通路；②平衡电荷：使由它连接的 两溶液保持电中性；③隔离：使相互反应的物质不接触。 4. 根据经验规律判断电池的正负极 判断依据 负极特征 正极待征 ①金属单质和非金属形成的电池，金属单质为负极 (1)根据电极材料 ②金属单质和化合物形成的电池，金属单质为负极 ③电极材料相同的原电池，还原剂为负极 (2)根据电解质溶液 ①能够和电解质洛液反应的电极为负极 ②溶易和电解质洛液反应的电极为负极 (3)燃料电池中 可燃物作负极 助燃物作正极 二、原电池工作原理的应用 1.比较金属活泼性 (1)基本规律 (2)特殊情况 活泼金属 电极材料 较不活泼金 属或非金局 ①强碱性溶液中，Mg-NaOH溶 氧化反应 电极反应 还原反应 液-AI原电池中，AI负极 正 ②氧化性溶液中，Cu-浓硝酸-Fe原 电子流出 电子流向 电子流入 电池中，Cu是负极 电极增重、 不断溶解 质量减小 电极现象 质量不变或 有气泡逸出 ③铅蓄电池，负极质主增加，正极 阴离子 阳离子 质主增加 移向 离子移向 移向 电流流入 电流流向 电流流出 2.加快氧化还原反应的速率 (1)一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电 (3)加快制氢气的速率 池时反应速率增大。CuS0, ①足量的韩和一定量的稀硝酸反应，加入少量硫酸铜 反应速率增大 Zn CuSO, 产生氫气 的量不变 H.SO H.SO H,S04 ①向反应中加入少量不活泼金属的盐溶液 ①【特别提醒】生成氢气的总量取决于酸的量 ②不纯的金属腐蚀速率快 ②一定量的锌和足量的稀硫酸反应，加入少量硫酸铜 (2)金属腐蚀速率比较 Zn Cuso 原电池原理引起的腐蚀 产生氧气 的量减少 H,S0, 原电池反的腐蚀 ①【特別提醒】部分Zn被CuS0,消耗(Zn+Cu2-→Zn2·+Cu 3.设计原电池 (1)分析原电池反应 (2)盐桥式原电池 ①能设计成原电池的反应一定是 ①导电：盐桥中离子的定向迁移构成了 自发的、放热的氧化还原反应 电流通路 ②负极材料确定之后，正极材料的 ②平衡电荷：使由它连接的两溶液保持 选择范围较广，只要合理都可以 电中性，使电池能持续提供电流 ③隔离：相互反应的电极和溶液通过盐 桥隔离开 考点2化学电源-知识卡片 化学电源 1.化学电源的分类 次电池 二次电池 燃料电池 2.一次电池 (1)特点：只能使用一次， 不能充电复原继续使用 (2)代表： (2)代表：碱性锌锰干电池、 酸性锌锰干电池 (3) 电极：锌筒（负极） 碱性锌锰干电池 石墨（正极） 3.二次电池：又称可逆电池、蓄电池、可充电电池 (1)特点：放电后能充电复原继续使用 (2)代表：铅蓄电池 (3) 电极： 铅（负极） 二氧化铅 (正极) 铅蓄电池 (4)优点： 性能优良，价格便宜，可多次充放电；单位重量 的电极材料释放的电能小。 ⑨4.燃料电池 (1)代表：氢氧燃料电池 (2) 电极：石墨电极材料 (3)特点：燃料电池没有燃烧现象。 (4)优点：能量利用效率高、可连续使用、排放污染物少 二、原电池电极反应式的书写 1.书写步骤 盒→马 e (1) 确定反应物和最终产物 (2)确定得失电子的数目 (3)电荷守恒配离子 ①优先选择原电解质溶液中所含的离子 H+ ②再选择水中的H+或OH,原则“左水右离子” OH- 了【特别提醒】原则“左水右高子”：缺电荷优先用水配平，再用H+或OH调平。 (4) 元素守恒配平其他物质，一般缺H或0，用水补受=受 2.典型电池电极反应的产物 (1)含碳燃料的氧化产物 正常产物 酸性 碱性 碳酸盐溶液 熔融碳酸盐 02 C02 C02 C032 HCO3 C02 C032 (2)含氨燃料的氧化产物：与环境无关， 都是氮气NW (3)氢气的氧化产物 (4) 氧气的还原产物 正常 产物 酸性 碱性 中性 正常 产 酸性 碱性 中性 H+ H+ H20 H+ 02 H20 OH- OH 高中化学知识清单：常见化学电源电极反应式 3.几种一次电池的电极反应式 (1)碱性锌锰干电池 ①电池反应：Zn+2MnO2+2H20=2MnO0H+Zn(OH)2 Zn MnO, ②负极反应：Zn+20H-2e=Zn(OH)2 Electrolyte ③正极反应：2MnO2+2H20+2e=2MnO0H+20H paste 金属外壳 (2)纽扣式锌银电池 锌负极 ①电池反应：Zn+Ag20+H20=Zn(OH)2+2Ag 氧化银正极 ②负极反应：Zn+20H-2e=Zn(OH)2 浸有KOH溶液 ③正极反应：Ag20+H20+2e=2Ag+20H 的隔板 4.二次电池 (1)放电时为原电池，电极属性为正负极； 充电时为电解池，电极属性为阴阳极 【特别提醒】充电时，阳 极变成正极，阴极变成负 极；放电时，正极变成阳 极，负极变成阴极。阳极 (2)阳极连正极，阴极连负极，电极反应和电 连正极，阴极连负极，电 极反应式相反，充放电时电极互变 极反应和电极反应式相反， ①充电时，阳极变成正极，阴极变成负极 充放电时电极互变 ②放电时，正极变成阳极，负极变成阴极 (3)铅蓄电池 Pb+Pb02+2H2S04=2PbS04+2H20 ①负极反应：Pb+S042-2e=PbS04 ②正极反应：Pb02+4H*+S0,2+2e=PbS04+2H20 ③阳极反应：PbS04+2H20-2e=Pb02+4H+S042 ④阴极反应：PbS04+2e=Pb+S042 OH e 燃料电池-知识清单 5.燃料电池 (1)燃料电池的电极材料 e e ①可燃物在负极上发生氧化反应， H2 ←-02 (e.癫油) e (e.盼剂) 如氢气、甲烷、乙醇等还原剂州 C,HsOH 负 iet ie+ 极 e 炣燃物 敢燃物 ②助燃物在正极上发生还原反应 如氧气、氯气等氧化剂 一般化地电糖性质子交换换膜 (2)燃料电池的总反应：可燃物的燃烧反应兼顾产物和溶液 的反应 H+202→H,0 【特别提醒】需注意环境酸碱 性对最终产物及总反应的影响！ (3)燃料电池的正极反应式 环境 氧气电极反应 酸性环境 4H++02+4e=2H,O H' 碱性环境 2H20+02+4e=40H 中性环境 2H20+02+4e=40H 熔融氧化物 02+4e=202- 有C02存在 02+4e+2C02=2C032 【特别提醒】若有CO, 应考虑其与产.物反应形成碳酸盐！ 知识清单：燃料电池的负极反应式（常见燃料） (4)燃料电池的负极反应式 环境 甲烷(CH) 氢气(H2】 e A CH4+2H20-8e=C02+8Ht 【特别提醒】若产物 有水、C02生成， 酸性环境 H,-2e=2H+ 酸性环境以H,0、 C0形式存在；碱性 A CH4+100H-8e=C032+7H,0 环境以OH、C02形 式存在。 碱性环境 H2-2e+20H=2H20 e CH4+4C032-8e=5C02↑+2H20 e 熔融碳酸盐 H2-2e+co,2=H,0+C02↑ 【特别提醒】熔融碳 酸盐环境中，产物 CH4+9C032-8e+3H20=10HC03 C02与C032不共存， C0,以气体形式溢 碳酸盐溶液 H2-2e+C032=H20+C02↑ 出。 CH4+502-8e°=C032+2H20 熔融氧化物 H2-2e+02=H20 环境 甲醇(CH,OH) 肼(NH,) 尽 CH2OH+H2O-6e= N2H4-4e°=N2↑+4Ht 酸性环境 C02↑+6H+ A CH2OH+80H-6e= N2H4-4e+40H= 碱性环境 C032+6H,0 N2↑+4H20 CH30H-6e+3C032= 熔融碳酸盐 4C02↑+2H20 e 【特别提醒】书写电极反应式时，一定要注意电解质溶液的性质和介质中离 子的存在形式。