归纳与整理教学设计及教案分析

1．了解化学电源的种类及其工作原理，知道化学电源在生产、生活和国防中的实际应用。

2．认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要作用。

3．掌握一次电池、二次电池的反应原理，会书写电极反应式。

细读教材记主干

1．概念

将化学能转化为电能的装置。

2．分类

3．优点

能量转化率高，供能稳定可靠，使用方便，易于维护等。

4．判断电池优劣的主要标准

(1)比能量：即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：即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)电池可储存时间的长短。

5．化学电池回收利用

废旧电池中含有重金属和酸碱等有害物质，应回收利用，既减少污染，又节约能源。

6．一次电池

(1)碱性锌锰电池，负极是Zn，正极是MnO2，电解质是KOH，其电极反应：

负极反应：Zn＋2OH－2e===Zn(OH)2；

正极反应：2MnO2＋2e＋2H2O===2MnOOH＋2OH；

总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2。

(2)锌银电池的负极是Zn，正极是Ag2O，电解质是KOH，其电极总反应如下：

Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag 负极反应：Zn＋2OH－2e===Zn(OH)2；

正极反应：Ag2O＋H2O＋2e===2Ag＋2OH。

7．二次电池

铅畜电池的正极材料：PbO2；负极材料：Pb；电解质：H2SO4溶液。

负极反应式：Pb＋SO24－2e===PbSO4；

－－－－－－－－－－正极反应式：PbO2＋4H＋SO24＋2e===PbSO4＋2H2O；

＋－－总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。

8．燃料电池

燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。它与一般的化学电源不同，一般化学电池的活性物质储存在电池内部，故而限制了电池的容量，而燃料电池的电极本身不包括活性物质，只是一个催化转化元件。

以酸性氢氧燃料电池为例

负极反应：H2－2e===2H；

1＋－正极反应：O2＋2H＋2e===H2O；

21电池反应：H2＋O2===H2O。2－＋

[新知探究] 1．碱性锌锰电池

(1)构造：

(2)组成：

正极：MnO2；负极：Zn；电解质：KOH。

(3)工作原理：

负极反应：Zn＋2OH－2e===Zn(OH)2；

正极反应：2MnO2＋2e＋2H2O===2MnOOH＋2OH；

总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2。

2．银锌电池

－－－－(1)构造：

(2)组成：

负极：Zn；正极：Ag2O；电解质：KOH。

(3)工作原理：

负极反应：Zn＋2OH－2e===Zn(OH)2；

正极反应：Ag2O＋H2O＋2e===2Ag＋2OH；

总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。

[对点演练] －－－－

1．碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。碱性锌锰电池以氢氧化钾溶液为电解质溶液，电池总反应式为Zn(s)＋2MnO2(s)＋H2O(l)===Zn(OH)2(s)＋Mn2O3(s)，下列说法错误的是(

) A．电池工作时，锌失去电子

B．电池正极的电极反应式为：2MnO2(s)＋H2O(l)＋2e===Mn2O3(s)＋2OH(aq) C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极

－－

D．外电路中每通过0.2 mol电子，锌的质量理论上减少6.5 g [解析]

由所给的电池总反应式可知，电池工作时，每有1 mol Zn 参加反应，则会有2 mol 电子从负极Zn经外电路流向正极，并在正极发生反应：2MnO2(s)＋H2O(l)＋2e===Mn2O3(s)＋2OH(aq)。外电路每通过0.2 mol电子，Zn的质量就减少6.5 g。

[答案]

C

－－

[新知探究]

铅蓄电池：

(1)构造：

(2)组成：

正极：PbO2；负极：Pb；电解质：H2SO4。

(3)工作原理：

铅蓄电池是最常见的二次电池，其电极反应分为放电和充电两个过程。

①放电过程：

负极：Pb＋SO24－2e===PbSO4(氧化反应)；

－－正极：PbO2＋4H＋SO24＋2e===PbSO4＋2H2O(还原反应)；

＋－－总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。

②充电过程：

阴极：PbSO4＋2e===Pb＋SO24(还原反应)；

－－阳极：PbSO4＋2H2O－2e===PbO2＋4H＋SO24(氧化反应)；

－＋－总反应：2PbSO4＋2H2O===Pb＋PbO2＋2H2SO4。

③铅蓄电池的充、放电过程：

Pb＋PbO2＋2H2SO4

2PbSO4＋2H2O。

[名师点拨]

化学电源电极反应式的书写

(1)一般电极反应式的书写

(2)复杂电极反应式的书写

(3)给出电极反应式书写总反应式

根据给出的两个电极反应式，写出总反应式时，首先要使两个电极反应式的得失电子相等，然后将两式相加，消去反应物和生成物中相同的物质即可。

[注意]

若反应式同侧出现不能共存的离子，如H和OH、Pb2和SO24，要写成反应＋－＋－后的物质，如H2O、PbSO4。

[对点演练] 2．铅蓄电池是化学电源，其电极材料分别是Pb和PbO2，电池液为稀硫酸，工作时该电池的总反应式为Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。试根据上述情况判断：

(1)蓄电池的负极材料是________。

(2)工作时，正极反应为_______________________________________________。

(3)工作时，电解质溶液的pH________(填“增大”、“减小”或“不变”)。

(4)工作时，电解质溶液中阴离子移向________极。

(5)电流方向从________极流向________极。

(6)充电时，铅蓄电池的负极与电源的________极相连接。

[解析]

蓄电池工作(放电)时，起原电池作用。根据原电池原理，负极发生氧化反应元素化合价升高，所以Pb为负极；正极发生还原反应元素化合价降低，从总反应式可知，PbO2

是氧化剂，即正极反应为：PbO2＋4H＋SO2从正极反应或电池的4＋2e===PbSO4＋2H2O；＋－－总反应可知H2SO4参加了反应，H转变成H2O，所以pH增大；原电池工作时溶液中阴离子移向负极，阳离子移向正极；电流方向与电子移动方向相反，从正极沿导线流向负极。

[答案]

(1)Pb

(2)PbO2＋4H＋SO24＋2e===PbSO4＋2H2O

(3)增大

(4)负

(5)正

＋－－＋负

(6)负

[新知探究] 1．氢氧燃料电池

负极

反应

正极

反应

总反应

2.燃料电池的优点

(1)能量转换率高：

燃料电池的能量转换率超过80%，普通燃烧过程能量转换率仅30%多。

(2)污染小，被誉为“绿色”发电站。

[名师点拨]

常见燃料电池的电极反应和电池反应

(1)烃类燃料电池

①CH4燃料电池(电解质溶液为KOH溶液) 负极：CH4＋10OH－8e===CO23＋7H2O；

－－－酸性电解质(H2SO4) 2H2－4e===4H

O2＋4e＋4H=== 2H2O －＋－＋碱性电解质(KOH) 2H2－4e＋4OH===4H2O －－O2＋4e＋2H2O===4OH

2H2＋O2===2H2O －－正极：2O2＋4H2O＋8e===8OH；

－－

总反应式：CH4＋2O2＋2OH===CO23＋3H2O。

－－②CH4燃料电池(固体电解质) 一个电极通入空气，另一电极通入CH4，电池的电解质为掺杂了Y2O3(三氧化二钇)的ZrO2(二氧化锆)晶体，它在高温下能传导O2。

－该电池的电极反应式为：

负极：CH4＋4O2－8e===CO2＋2H2O；

－－正极：2O2＋8e===4O2；

－－总反应式为：CH4＋2O2===CO2＋2H2O。

(2)醇类燃料电池

①CH3OH燃料电池(电解质溶液为KOH溶液) 负极：2CH3OH＋16OH－12e===2CO23＋12H2O；

－－－正极：3O2＋6H2O＋12e===12OH；

总反应式：2CH3OH＋3O2＋4OH===2CO23＋6H2O。

－－－－②CH3OH燃料电池(电解质溶液为H2SO4溶液) 负极：2CH3OH＋2H2O－12e===2CO2↑＋12H；

正极：3O2＋12H＋12e===6H2O；

总反应式：2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O。

[对点演练] 3．将两个铂电极放置在KOH溶液中，然后分别向两极通入CH4和O2，即可产生电流。下列叙述正确的是(

) ①通入CH4的电极为正极

②正极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e===4OH

③通入CH4的电极反应式为CH4＋2O2＋4e===CO2＋2H2O

④负极的电极反应式为CH4＋10OH－－－－－－＋－－＋－8e===CO23＋7H2O

⑤放电时溶液中的阳离子向负极移动

⑥放电时溶液中的阴离子向负极移动

A．①③⑤

B．②④⑥

C．④⑤⑥

D．①②③

[解析]

根据题意知发生的反应为CH4＋2O2===CO2＋2H2O，反应产生的CO2在KOH溶液中会转化为CO23。CH4为还原剂，应为电源的负极，所以①错误；正极的电极反应式－为O2＋2H2O＋4e===4OH，负极的电极反应式为CH4＋10OH－8e===CO23＋7H2O，故－－－－－②、④正确，③错误；放电时溶液(原电池内电路)中的阳离子向正极移动，阴离子向负极移

动，⑤错误，⑥正确。

[答案]

B

1．下列说法中正确的是(

) A．碱性锌锰电池是二次电池

B．铅蓄电池是一次电池

C．二次电池又叫蓄电池，它放电后可以再充电使活性物质获得再生

D．燃料电池的活性物质储存在电池内

解析：选C

碱性锌锰电池是一次电池，铅蓄电池是二次电池。燃料电池的活性物质没有储存在电池内而是从外界不断输入电池。

2．银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源，它的充电和放电过程可表示为：2Ag＋Zn(OH)2

Ag2O＋Zn＋H2O，在此电池放电时，负极上发生反应的物质是(

) A．Ag

B．Zn(OH)2

C．Ag2O

D．Zn 解析：选D

电池放电时为原电池，其负极发生氧化反应，元素的化合价升高，所以负极材料为Zn。

3．在碱性锌锰干电池中，已知氢氧化钾为电解质，发生的电池总反应为：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2。下列该电池的电极反应，正确的是(

) A．负极反应为Zn－2e===Zn2

－＋B．负极反应为Zn＋2H2O－2e===Zn(OH)2＋2H

C．正极反应为2MnO2＋2H＋2e===2MnOOH D．正极反应为2MnO2＋2H2O＋2e===2MnOOH＋2OH

解析：选D

在书写碱性电池的电极反应式时，方程式中不得出现H。在碱性电池中，负极的Zn失去电子形成的Zn2应该与OH结合为Zn(OH)2。

＋－＋－－＋－－＋4．关于铅蓄电池的说法正确的是(

)

A．在放电时，正极发生的反应是Pb(s)＋SO24(aq)===PbSO4(s)＋2e

－－B．在放电时，该电池的负极材料是铅板

C．在充电时，电池中硫酸的浓度不断变小

D．在充电时，阳极发生的反应是PbSO4(s)＋2e===Pb(s)＋SO24(aq) －－解析：选B

A项中电池放电时正极应发生还原反应，电极反应为PbO2＋4H＋SO24＋＋－2e===PbSO4＋2H2O；C项中电池充电时硫酸的浓度应不断增大；D项中电池充电时阳极应发生氧化反应。

5．氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，它可以取代会产生镉污染的镉镍电池。氢－镍电池的总反应式是H2＋2NiO(OH)

确的是(

)

2Ni(OH)2。根据此反应式判断，下列叙述中正A．电池放电时，电池负极周围溶液的pH不断增大

B．电池放电时，镍元素被氧化

C．电池充电时，氢元素被氧化

D．电池放电时，H2在负极放电

解析：选D

根据电池反应可首先看出放电时，H2在负极被氧化，NiO(OH)在正极被还原，而充电时则是氢元素被还原，镍元素被氧化。

6．(1)根据氧化还原反应2H2＋O2===2H2O，设计成燃料电池，负极通入的气体应是__________，正极通入的气体应是__________。

(2)根据选择电解质溶液的不同，填写下表：

电解质溶液

负极反应式

正极反应式

溶液的pH变化

H2SO4溶液

KOH溶液

(3)若把H2改为CH4，KOH作电解质，则正极反应式为

________________________________________________________________________。

解析：(1)氢、氧燃料电池中通入可燃性气体(H2)的一极为负极，通入O2的一极为正极。(2)若以H2SO4作电解质溶液，其电极反应式为：负极：2H2－4e===4H；正极：O2＋4e＋＋－＋－＋4H===2H2O。反应过程中生成水，溶液中c(H)减小，pH增大。若以KOH溶液作电解

质溶液，其电极反应式为：

负极：2H2＋4OH－4e===4H2O；正极：2H2O＋O2＋4e===4OH。反应过程中生成水、溶液中c(OH)减小，pH减小。(3)若把H2改为CH4，KOH作电解质溶液时其正极反应式不变。

答案：(1)H2

O2

(2)2H2－4e===4H

2H2＋4OH－4e===4H2O

O2＋4H＋4e===2H2O

O2＋2H2O＋4e===4OH

变大

变小

(3)O2＋2H2O＋4e===4OH

－－－－－＋－－＋－－－－－－

课时达标训练（十九）

一、选择题

1．下列有关化学电池的说法中正确的是(

) A．化学电池只能将化学能转化为电能

B．燃料电池能将全部化学能转化为电能

C．锌银电池比能量大，电压稳定，储存时间长

D．一次电池包括干电池和蓄电池

解析：选C

蓄电池不但可以将化学能转化为电能(放电)，也可以将电能转化为化学能(充电)；燃料电池的能量转换率超过80%，但不可能100%转换。蓄电池可重复使用，属于二次电池。

2．生产铅蓄电池时，在两极板上的铅、锑合金上均匀涂上膏状的PbSO4，干燥后再安装，充电后即可使用，发生的反应是：

2PbSO4＋2H2O

PbO2＋Pb＋2H2SO4

下列对铅蓄电池的说法中错误的是(

) A．需要定期补充硫酸

B．工作时铅是负极，PbO2是正极

C．工作时负极上发生的反应是Pb－2e＋SO24===PbSO4

－－D．工作时电解质溶液的密度减小

解析：选A

铅蓄电池在工作时相当于原电池，Pb是负极，PbO2是正极；在工作时，负极发生的反应是铅失去电子生成Pb2，Pb2与溶液中的SO24生成PbSO4沉淀，放电时消＋＋－耗的硫酸与充电时生成的硫酸相等。在电池制备时，PbSO4的量是一定的，制成膏状的PbSO4，

干燥后安装，说明H2SO4不用补充；放电时，H2SO4被消耗，溶液中的H2SO4的物质的量浓度减小，所以溶液的密度也随之减小。

3.纽扣电池可用于计算器、电子表等的电源。有一种纽扣电池，其电极分别为Zn和Ag2O，以KOH溶液为电解质溶液，电池的总反应为Zn＋Ag2O===2Ag＋ZnO。关于该电流的叙述不正确的是(

)

A．使用时电子由Zn极经外电路流向Ag2O极，Zn是负极

B．使用时电子由Ag2O极经外电路流向Zn极，Ag2O是负极

C．正极的电极反应为Ag2O＋2e＋H2O===2Ag＋2OH

D．Zn极发生氧化反应，Ag2O极发生还原反应

解析：选B

由总方程式可以看出，负极为Zn，正极为Ag2O，使用时电子由负极流向正极，A项正确，B项错误；负极发生氧化反应，正极发生还原反应，C项正确，D项也正确。

4．美国海军海底战事中心与麻省理工大学共同研制成功了用于潜航器的镁-过氧化氢燃料电池系统。其工作原理如图所示。以下说法中错误的是(

) －－

A．电池的负极反应为：Mg－2e===Mg2

－＋B．电池工作时，H向负极移动

C．电池工作一段时间后，溶液的pH增大

D．电池总反应式是：Mg＋H2O2＋2H===Mg2＋2H2O ＋＋＋解析：选B

Mg-H2O2燃料电池中Mg作负极：Mg－2e===Mg2，Pt作正极：H2O2＋－＋2H＋2e===2H2O，总反应式为：Mg＋H2O2＋2H===Mg2＋2H2O，消耗H，使c(H)减＋－＋＋＋＋小，pH增大，且H移向正极。

＋

5．[双选]一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体，在熔融状态下能传导O2。下列对该项燃料电池说法正确－的是(

) A．在熔融电解质中，O2移向正极

－B．电池总反应式是：2C4H10＋13O2===8CO2＋10H2O C．通入空气的一极是正极，电极反应为：O2＋4e===2O2

－－D．通入丁烷的一极是正极，电极反应为：C4H10＋26e＋13O2===4CO2＋5H2O －－解析：选B、C

在原电池中阴离子向负极移动，A错误；燃料电池总反应实质是一个燃烧反应，B正确；而正极空气中氧气发生还原反应变为阴离子，C正确；在该氧化还原反应中丁烷是燃料，应该在负极上发生氧化反应，D错误。

6．新型LiFePO4可充电锂离子动力电池以其独特的优势成为绿色能源的新宠。已知该电池放电时的电极反应式为：正极：FePO4＋Li＋e===LiFePO4，负极：Li－e===Li。下列说法中正确的是(

) A．充电时动力电池上标注“＋”的电极应与外接电源的正极相连

B．充电时电池反应为FePO4＋Li＋e===LiFePO4

C．放电时电池内部Li向负极移动

D．放电时，在正极上Li得电子被还原

解析：选A

A项，充电时电池上标注“＋”的电极应与电源的正极相连，正确；B项，充电时的电池反应为放电时电池反应的逆反应，应为LiFePO4===FePO4＋Li，错误；C项，放电时电池内部Li向正极移动，错误；D项，在正极上FePO4得电子被还原，错误。

7．一种新型燃料电池，它以多孔镍板为电极插入KOH溶液中，然后分别向两极上通7－－－入乙烷和氧气，其电极反应式为C2H6＋18OH－14e===2CO23＋12H2O，7H2O＋O2＋14e2－＋＋＋＋－＋－－＋===14OH。有关此电池的推断正确的是(

) A．通氧气的电极为负极

B．参加反应的氧气与

C2H6的物质的量之比为7∶2 C．放电一段时间后，KOH的物质的量浓度不变

D．电解质溶液中CO23向正极移动

－－解析：选B

原电池反应负极发生氧化反应，正极发生还原反应，通氧气的电极为正极，A项错误；根据反应式可知参加反应的氧气与C2H6的物质的量之比为7∶2，B项正确；由

电极反应式可知，放电一段时间后，KOH的物质的量浓度减小，C项错误；负极周围的

OH参与电极反应，不断减少，水电离产生的H就不断增加，CO23向负极移动，D项－＋－错误。

8．固体氧化物燃料电池是由美国西屋(Westinghouse)公司研制开发的。它以固体氧化锆-氧化钇为电解质，这种固体电解质在高温下允许氧离子(O2)在其间通过。该电池的工作原－理如图所示，其中多孔电极a、b均不参与电极反应。下列判断正确的是(

)

A．有O2放电的a极为电池的负极

B．有H2放电的b极为电池的正极

C．a极对应的电极反应为O2＋2H2O＋4e===4OH

D．该电池的总反应方程式为2H2＋O2高温,2H2O 解析：选D

固体介质允许O2通过，说明为非水体系，因此C项中a极反应表达不正－－－确，这种表达是水溶液中进行的反应。a极为电池的正极，反应是：O2＋2e===2O2，b极－－高温－＋为电池的负极，反应是：H2－2e===2H，总反应方程式是2H2＋O2=====

2H2O，故只有D项正确。

9．Mg-AgCl电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池，电池反应方程式为：2AgCl＋Mg===Mg2＋2Ag＋2Cl。

有关该电池的说法正确的是(

) ＋－A．Mg为电池的正极

B．负极反应为AgCl＋e===Ag＋Cl

C．不能被KCl溶液激活

D．可用于海上应急照明供电

解析：选D

Mg失去电子发生氧化反应，是电池的负极，电极反应为：Mg－2e=== Mg2，A、B项错误；Mg-AgCl 电池能够被海水激活，改用KCl作电解质溶液也能够＋－－－激活该电池，C项错误；Mg-AgCl电池可将化学能转化为电能用于海上应急照明供电，D项正确。

10．某化学小组构想将汽车尾气(NO、NO2)转化为重要的化工原料HNO3，其原理如图所示，其中A、B为多孔材料。下列说法正确的是(

)

A．电解质溶液中电流的方向由B到A，电子的流向与之相反

B．电极A表面反应之一为NO－3e＋2H2O===NO3＋4H

C．电极B附近的c(NO3)增大

D．该电池工作时，每转移4 mol电子，生成22.4 L O2

解析：选B

该电池的工作原理(以NO为例)为4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，则NO发生了氧化反应，故A极为负极，B极为正极。电子只能通过外电路，其流向为从A到B，A项错误；负极反应(以NO为例)为NO－3e＋2H2O===NO3＋4H，B项正确；原电池中阴离子(NO3)向负极附近移动，电极A附近的c(NO3)增大，C项错误；电池工作时，每转移4 mol电子，消耗1 mol 氧气，在标准状况下O2的体积为22.4 L，D项错误。

二、非选择题

11．镉镍可充电电池在现代生活中有着广泛的应用，它的充、放电反应如下：

－－－－＋－－－＋Cd＋2NiOOH＋2H2O

请回答下列问题：

Cd(OH)2＋2Ni(OH)2

(1)上述反应式中左边物质的总能量________(填“大于”、“小于”或“等于”)右边物质的总能量。

(2)放电时负极发生反应的物质是________，放电时正极的反应式为___________________________________________________。

(3)镉镍废旧电池必须进行回收并集中处理，最主要的原因是____________________。

解析：(1)原电池放电过程中能将化学能转化为电能，即反应物的总能量大于生成物的总能量。(2)根据总反应式可知放电时：负极(Cd)反应式：Cd＋2OH－2e===Cd(OH)2，正极(NiOOH)反应式：2NiOOH＋2H2O＋2e===2Ni(OH)2＋2OH。(3)废旧电池中的镍、镉等重金属离子可对环境造成污染。

答案：(1)大于

－－－－

(2)Cd

NiOOH＋H2O＋e===Ni(OH)2＋OH

(3)防止电池中的镉、镍等重金属对土壤和水源造成污染

12．科学家预言，燃料电池是21世纪获得电子的重要途径。甲醇燃料电池是采用铂或碳化钨作电极催化剂，在硫酸电解液中直接加入纯化后的甲醇，同时向一个电极通入空气。试回答以下问题：

(1)配平电池放电时发生的化学反应方程式：

__________CH3OH＋__________O2===__________CO2＋__________H2O。

(2)在硫酸电解液中，CH3OH失去电子，此电池的正极发生的反应是________________________________________________________________________，

负极发生的反应是_______________________________________________________。

(3)电解液中的H向________极移动，向外电路释放电子的电极是________。

(4)比起直接燃烧燃料产生电力，使用燃料电池有许多优点，其中主要有两点：首先燃料电池的能量转换效率高，其次是______________。

(5)甲醇燃料电池与氢氧燃料电池相比，其主要缺点是甲醇燃料电池的输出功率较低，但其主要优点是________。

解析：(1)根据得失电子守恒配平反应方程式，注意CH3OH中的H显＋1价，O显－2价。(2)电极反应的书写应注意电解质溶液，本题给出的是酸性溶液。(3)由电极反应可知，

H在正极被消耗，在负极生成，所以H向正极移动。

答案：(1)2

3

2

4

(2)O2＋4H＋4e===2H2O

CH3OH＋H2O－6e===CO2＋6H

(3)正

负

(4)对空气无污染

(5)甲醇比H2廉价

[能力提升] 13．科研、生产中常涉及钠、硫及其化合物。

＋－－＋＋＋＋－－

(1)图A为钠硫高能电池的结构示意图。该电池的工作温度为320 ℃左右，电池反应为2Na＋xS===Na2Sx，正极的电极反应式为___________________________________________。

M(由Na2O和Al2O3制得)的两个作用是________________________________ ________________________________________________________________________。

与铅蓄电池相比，当消耗相同质量的负极活性物质时，钠硫电池的理论放电量是铅蓄电池的________________________________________________________________________倍。

(2)熔融状态下，钠的单质和FeCl2能组成可充电电池(装置示意图如图B)反应原理为：2Na＋FeCl2

Fe＋2NaCl。放电时，电池的正极反应式为

________________________________________________________________________；

充电时，____________(写物质名称)电极接电源的负极，该电池的电解质为__________。

解析：(1)正极上S得电子被还原：xS＋2e===S2x；M的两个作用：作固体电解质和隔－－膜(隔离钠与硫)；钠硫电池和铅蓄电池的负极分别为Na和Pb，则消耗等质量的Na和Pb时1×123钠硫电池的放电量(转移电子数)是铅蓄电池的

＝4.5倍。电极反应不要错写为xS＋

1×22072e===xS2。(2)原电池放电时，正极上发生还原反应，Fe2得到电子被还原为Fe，充－－＋电时，接电源负极的是阴极，发生还原反应析出钠。

答案：(1)xS＋2e===S2x(或2Na＋xS＋2e===Na2Sx

离子导电(或作电解质)和隔离钠－－＋－与硫

4.5 (2)Fe2＋2e===Fe

钠

β-Al2O3

＋－14．氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。下图为电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定。请回答：

(1)氢氧燃料电池的能量转化主要形式是________，在导线中电子流动方向为____________(用a、b表示)。

(2)负极反应式为__________________________________________________。

(3)电极表面镀铂粉的原因为

________________________________________________________________________。

(4)该电池工作时，H2和O2连续由外部供给，电池可连续不断地提供电能。因此，大量安全储氢是关键技术之一。

金属锂是一种重要的储氢材料，吸氢和放氢原理如下：

Ⅰ.2Li＋H2,2LiH Ⅱ.LiH＋H2O===LiOH＋H2↑

①反应Ⅰ中的还原剂是________，反应Ⅱ中的氧化剂是________。

②已知LiH固体密度为0.82 g/cm3，用锂吸收224 L(标准状况下)H2，生成的LiH的体积与被吸收的H2的体积比为________。

③由②生成的LiH与H2O作用，放出的H2用作电池燃料，若能量转化率为80%，则导线中通过电子的物质的量为________mol。

解析：(1)电池是把化学能转变为电能的装置。在电池中电子是从负极经导线流向正极的，氢氧燃料电池中通入H2的一极是负极，故电子由a流动到b。(2)H2在负极失电子，因为电解质溶液是KOH溶液，故负极反应式为2H2＋4OH－4e===4H2O。(3)电极表面镀铂粉可以增大电极单位面积吸附H2、O2的分子数，从而增大反应速率。(4)LiH中Li为＋1价，H为－1价，故反应Ⅰ中还原剂是Li，反应Ⅱ中氧化剂是H2O。由反应Ⅰ可知吸收标准状况160 g下的224 L H2时生成160 g LiH，则生成的LiH的体积是，则生成的LiH的体积与0.82 g/cm31601被吸收的H2的体积比为：。由反应Ⅱ可知，由②生成的20 mol LiH3＝0.82×224×101 148与H2O反应生成20 mol H2，H2～2e，能量转化率为80%，则通过电子的物质的量为20 mol×2×80%＝32 mol。

答案：(1)由化学能转变为电能

由a到b (2)2H2＋4OH－4e===4H2O(或H2＋2OH－2e===2H2O) (3)增大电极单位面积吸附H2、O2的分子数，加快电极反应速率

1－(4)①Li

H2O

②(或8.71×104)

③32 1 148

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