【化学】10-11学年同步学案(人教版选修4):第四章 第二节 化学电源
【化学】10-11学年同步学案(人教版选修4):第四章 第二节 化学电源第2页

  断地提供电能。

  2.氢氧燃料电池

  这是一种高效、低污染的新型电池,主要用于航天领域。其电极材料一般为活化电极,具有很强的催化活性,如铂电极、活性炭电极等。电解质溶液一般为40% KOH溶液。电极反应式如下:负极:2H2-4e-===4H+,正极:O2+4H++4e-===2H2O,总反应式:2H2+O2===2H2O。

  除了氢氧燃料电池外,甲烷、煤气等燃料,空气、氯气等氧化剂也可以作为燃料电池的原料。电解质可以呈酸性,也可以呈碱性。

  3.燃料电池的优点

  (1)能量转化率高。燃料电池的能量转化率超过80%,远高于普通燃烧过程(能量转换率仅30%多)。

  (2)污染小。如氢氧燃料电池产物为水,不污染环境。燃料电池发电站排放废弃物少,运行时噪音低,被称为"绿色"发电站。

  重难点四 书写化学电源的电极反应式应遵循的原则

  原电池两电极上分别发生氧化反应和还原反应,因此电极反应式的书写要遵循质量守恒、电子守恒及电荷守恒。

  弱电解质、气体和难溶物均写成化学式,其余的用离子符号表示。

  正极反应产物、负极反应产物根据题意或化学方程式确定,也要注意电解质溶液的成分对电极产物的影响。

  重难点五 常见电极反应式的书写类型

  1.根据装置书写电极反应式

  首先判断该电池所依据的化学反应,从而确定两个半反应即电极反应。

  2.给出总反应式,写电极反应式

  各类电极反应式的一般书写步骤为:①列出物质,标电子的得失。②选离子,配电荷。③配个数,巧用水。④两式加,验总式。

  如以2H2+O2===2H2O为例,当电解质溶液为KOH溶液时的电极反应式的书写步骤:

  负极反应式的书写:

  (1)根据总反应方程式列出总式两边化合价升高的有关物质为H2,转移电子数为4e-:2H2-4e-===4H+。

  (2)根据电解质溶液的酸碱性,用H+或OH-或其他离子配平,使两边电荷总数相等。2H2+4OH--4e-===4H2O。

  注意 电子带负电荷;在碱性溶液中,电极反应式不宜出现H+。

  (3)利用H2O使两边的元素守恒,即得:2H2-4e-+4OH-===4H2O。

  同理,正极反应式的书写如下:

  ①O2+4e-===2O2-。

  ②O2+2H2O+4e-===4OH-,注意:在碱性溶液中提供H+使O2-变为OH-的是水,要写成化学式的形式。

  将正、负极反应式相加,若得到总反应式,说明写法正确。

  3.可充电电池电极反应式的书写

  在书写可充电电池电极反应式时,由于电极都参加反应,且正方向、逆方向反应都能进行,所以要明确电池和电极,放电为原电池,充电为电解池;原电池的负极与电解池的阳极发生氧化反应,对应元素化合价升高;原电池的正极与电解池的阴极发生还原反应,对应元素化合价降低。

  4.给出电极反应式书写总反应方程式

根据给出的两个电极反应式,写出总反应方程式时,首先要使两个电极反应式的得失电子相等后将两式相加,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SO,要写成反应后的物质如H2O和PbSO4。