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化学·必修2（人教版）第二章化学反应与能量第二节化学能与电能第2课时化学电源情景导入锂离子电池的阴极材料为锂金属氧化物，具有高效率、高能量密度的特点，并具有放电电压稳定、工作温度范围宽、自放电率低、储存寿命长、无记忆效应及无公害等优点。但目前锂离子电池在大尺寸制造方面存在一定问题，过充控制的特殊封装要求高，价格昂贵，所以尚不能普遍应用。目前世界上运行的最大锂离子储能系统是A123公司投资建设的，装机容量为2兆瓦。化学电池有哪些种类，他们又有什么区别呢？课标点击知识导学典例精析栏目链接课标点击1．了解新型电池的重要性。2．熟悉各种化学电源的正负极判断。课标点击知识导学典例精析栏目链接课标点击知识导学典例精析栏目链接要点发展中的化学电源知识导学1．锌锰干电池(一次电池)。(1)普通锌锰电池。负极材料是：_____；正极材料是：____；电解质是________。(2)碱性锌锰干电池。负极材料是：_____；正极材料是：____；电解质是_____。改进后碱性锌锰电池的优点：_____________________。锌碳NH4ClZnMnO2KOH电量大，电流稳定课标点击知识导学典例精析栏目链接知识导学2．充电电池(二次电池)。(1)铅蓄电池。负极材料是：__________；正极材料是：__________；电解质是__________。(2)镉镍电池。负极材料是：__________；正极材料是：__________；电解质是__________。(3)锂电池。锂亚硫酰氯电池(Li－SOCl2)：8Li＋3SOCl2===6LiCl＋Li2SO3＋2S。PbPbO2H2SO4CdNiO(OH)KOH课标点击知识导学典例精析栏目链接知识导学负极材料：__________；正极材料：__________。3．氢－氧燃料电池。负极通入__________；正极通入____________。(1)原理：利用原电池的工作原理将________和________反应所放出的化学能直接转化为电能。(2)与其他电池的区别：反应物不储存在____________而是由外设装备提供燃料和氧化剂。LiSOCl2氢气氧气氢气氧气电池内部课标点击知识导学典例精析栏目链接一、发展中的化学电源►综合拓展知识导学种类电池名称电极材料电解质溶液电极反应电池总方程式优缺点一次电池Zn—Mn干电池Zn、CNH4Cl溶液负极：Zn－2e－===Zn2＋正极：2NH4＋＋2e－===2NH3↑＋H2↑Zn＋2NH4＋===Zn2＋＋2NH3↑＋H2↑携带方便，但放完电后不能再用，污染较严重Zn—MnO2碱性电源Zn、MnO2KOH溶液负极：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)正极：2MnO2＋2e－＋2H2O===2MnO(OH)＋2OH－Zn＋2MnO2＋2H2O===Zn(OH)2＋2MnO(OH)性能高且使用寿命长Zn—Ag2O纽扣电池Zn、Ag2OKOH溶液负极：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2正极：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－Zn＋Ag2O＋H2O===2Ag＋Zn(OH)2质轻、体积小，使用方便，较大型的可制成充电电池，可充电使用数次课标点击知识导学典例精析栏目链接知识导学H2—O2燃料电池Pt、Pt稀H2SO4溶液负极：2H2－4e－===4H＋正极：O2＋4e－＋4H＋===2H2O2H2＋O2===2H2O高效，无污染，噪声小，能量转化率高，反应物不储存在电池内部，用外加设备，需不断提供氢气和氧气，反应能连续进行NaOH溶液负极：2H2－4e－＋4OH－===4H2O正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－CH4—O2燃料电池Pt、PtNaOH溶液负极：CH4－8e－＋10OH－===CO32－＋7H2O正极：2O2＋4H2O＋8e－===8OH－CH4＋2O2＋2OH－===CO32－＋3H2O资源相对丰富，能量转化率高，排放CO2少，大大减轻温室效应课标点击知识导学典例精析栏目链接知识导学CH3OH—O2燃料电池Pt、PtKOH溶液负极：2CH3OH－12e－＋16OH－===2CO32－＋12H2O正极：3O2＋6H2O＋12e－===12OH－2CH3OH＋3O2＋4OH－===2CO32－＋6H2O资源相对丰富，可再生，能量转化率高，排放CO2少Zn—Pt电池Zn、Pt人体体液(O2)负极：2Zn－4e－===2Zn2＋正极：O2＋4H＋＋4e－===2H2O2Zn＋O2＋4H＋===2Zn2＋＋2H2O性能稳定，无害，使用寿命长，常用于心脏起搏器Al—空气海水电池Al、石墨海水负极：4Al－12e－===4Al3＋正极：3O2＋6H2O＋12e－===12OH－4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3资源丰富，能量高，比干电池高20～50倍课标点击知识导学典例精析栏目链接知识导学二次电池Pb—PbO2蓄电池Pb、PbO2稀H2SO4溶液放电负极：Pb－2e－＋SO42－===PbSO4正极：PbO2＋2e－＋4H＋＋SO42－===PbSO4＋2H2OPb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O优点：电动势高，电压稳定，使用范围宽，原料丰富，价格便宜，一般可充电300次左右缺点：笨重，防震性差，易溢出酸液，维护不便，携带不便等充电阴极：PbSO4＋2e－===Pb＋SO42－阳极：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO42－2PbSO4＋2H2O===Pb＋PbO2＋2H2SO4(续表)课标点击知识导学典例精析栏目链接知识导学Ni—Cd电池Cd、NiO(OH)KOH溶液放电负极：Cd－2e－＋2OH－===Cd(OH)2正极：2NiO(OH)＋2e－＋2H2O===2Ni(OH)2＋2OH－2H2O＋Cd＋2NiO(OH)===Cd(OH)2＋2Ni(OH)2使用寿命较蓄电池长(可充电500次以上)，但镍、镉为重金属，严重污染环境充电阴极：Cd(OH)2＋2e－===Cd＋2OH－阳极：2Ni(OH)2－2e－＋2OH－===2NiO(OH)＋2H2OCd(OH)2＋2Ni(OH)2===Cd＋2NiO(OH)＋2H2O课标点击知识导学典例精析栏目链接知识导学放电负极：12H2－e－＋OH－===H2O正极：H2O＋NiO(OH)＋e－===Ni(OH)2＋OH－12H2＋NiO(OH)===Ni(OH)2H2—Ni电池H2、NiO(OH)KOH溶液充电阴极：H2O＋e－===12H2↑＋OH－阳极：Ni(OH)2－e－＋OH－===NiO(OH)＋H2ONi(OH)2===12H2↑＋NiO(OH)不含汞，无污染，是“绿色电池”的佼佼者，可连续充电500次，成本低课标点击知识导学典例精析栏目链接►尝试应用知识导学1．下列有关电池的说法不正确的是()A．手机上用的锂离子电池属于二次电池B．铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极C．甲醇燃料电池可把化学能转化为电能D．锌锰干电池中，锌电极是负极B课标点击知识导学典例精析栏目链接知识导学2．对化学电源的叙述正确的是()A．化学电源比火力发电对化学能的利用率高B．化学电源所提供的电能居于人类社会现阶段总耗电量的首位C．化学电源均是安全、无污染的D．化学电源即为可充电电池3．废电池的污染引起人们的广泛重视，废电池中对环境形成污染的主要物质是()A．锌B．汞C．石墨D．二氧化锰AB课标点击知识导学典例精析栏目链接课标点击知识导学典例精析栏目链接一、电极反应式的书写典例精析例1(1)已知某燃料电池的总反应为2H2＋O2――→KOH溶液2H2O，则通入负极的应是________，电极方程式为__________________________，通入正极的应是________，电极方程式为__________________________________。(2)若把KOH溶液改为稀H2SO4作电解质，则电极方程式，正极：________________，负极：__________________。(3)若把H2改为CH4，用KOH溶液作电解质，则电极方程式，负极：________________，正极：__________________。课标点击知识导学典例精析栏目链接典例精析根据总反应可知，H2在反应中被氧化，应从负极通入，又因为电解质是KOH溶液，不可能生成H＋，故负极反应为2H2＋4OH－－4e－===4H2O，正极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－；若把KOH溶液改为稀H2SO4作电解质，溶液中不可能生成OH－，故负极反应为2H2－4e－===4H＋，正极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O；若把H2改为CH4，用KOH溶液作电解质，CH4被氧化，因在KOH溶液中不可能产生CO2，故生成CO32－。解析课标点击知识导学典例精析栏目链接(1)H22H2－4e－＋4OH－===4H2OO2O2＋2H2O＋4e－===4OH－(2)O2＋4H＋＋4e－===2H2O2H2－4e－===4H＋(3)CH4－8e－＋10OH－===CO32－＋7H2O2O2＋4H2O＋8e－===8OH－答案典例精析名师点睛：解答燃料电池习题的一般步骤。①根据化学方程式分析化合价的升高和降低，找出被氧化的物质和被还原的物质。②根据原电池负极发生氧化反应，正极发生还原反应，找出对应的负极反应物和正极反应物。课标点击知识导学典例精析栏目链接典例精析③根据化合价升高和降低分析失电子数目和得电子数目，从总式中分析产物，写出电极反应。④验证：两电极反应式相加所得式子和原化学方程式相同，则书写正确。课标点击知识导学典例精析栏目链接►变式应用典例精析1．可用于电动汽车的铝—空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液，铝合金为负极，空气电极为正极。下列说法正确的是()A．以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时，正极反应都为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－B．以NaOH溶液为电解液时，负极反应为Al＋3OH－－3e－===Al(OH)3↓C．以NaOH溶液为电解液时，电池在工作过程中电解液的pH保持不变D．电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极A课标点击知识导学典例精析栏目链接二、发展中的化学电源典例精析例2电子表和电子计算器的电源常用微型银锌原电池，其电极分别为Ag2O和Zn，电解质溶液为一定浓度的KOH溶液，放电时锌极上的电极反应式为：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2；氧化银电极上的反应式为：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－，总的电池反应式为：Ag2O＋H2O＋Zn===Zn(OH)2＋2Ag。下列说法正确的是()A．溶液中OH－向正极移动，K＋、H＋向负极移动B．锌发生还原反应，氧化银发生氧化反应C．锌是负极，氧化银是正极课标点击知识导学典例精析栏目链接典例精析D．随着电极反应的不断进行，电解质溶液的碱性减弱由锌极上的电极反应式可知锌的化合价升高，发生氧化反应，为负极，故B项错误，C项正确；根据电极反应式我们还可以知道，负极消耗OH－，正极产生OH－，所以OH－是向负极移动，故A项错误；随着电极反应的不断进行，电解质溶液中的水不断被消耗，KOH溶液逐渐变浓，故溶液的碱性增强，D项错误。解析C答案课标点击知识导学典例精析栏目链接典例精析名师点睛：有关新型电池的考查题目在电化学试题中占有很大比例，考查角度一般有如下几点：①正、负极的判断；②正、负极反应式及电池方程式；③溶液中各种离子的移动方向以及电解质溶液的pH变化。课标点击知识导学典例精析栏目链接►变式应用典例精析2．镍镉电池是一种可充电电池，其反应的化学方程式为：Cd＋2NiO(OH)＋2H2OCd(OH)2＋Ni(OH)2。由此可知，该电池的负极材料是()A．CdB．NiO(OH)C．Cd(OH)2D．Ni(OH)2A课标点击知识导学典例精析栏目链接