备战2021 高考化学 考点34 化学电源（解析版）19页

考点 34 化学电源
1．电池的分类：
2．常见的化学电源
（1）一次电池
①锌银电池
锌银电池负极是 Zn，正极是 Ag2O，电解质溶液是 KOH 溶液，其电极反应如下：
负极：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2；
正极：Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－；
电池总反应式：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。
②
普通锌锰电池 碱性锌锰电池
装置
电极 负极：Zn−2e− Zn2+ 负极：Zn+2OH−−2e− Zn(OH)2

反应 正极：2 +2MnO2+2e− 2NH3+Mn2O3+H2O
总反应：
Zn+2MnO2+2 Zn2++2NH3+Mn2O3+H2O
正极：2MnO2+2H2O+2e− 2MnOOH
+2OH−
总反应：
Zn + 2MnO2+2H2O 2MnOOH+
Zn(OH)2
特点
优点：制作简单，价格便宜；
缺点：新电池会发生自动放电，使存放时间缩短，
放电后电压下降较快
优点：克服了普通锌锰干电池的缺点，单
位质量所输出的电能多且储存时间长，适
用于大电流和连续放电
（2）二次电池
铅蓄电池是最常见的二次电池
① 放电时的电极反应
负极：Pb(s)+ (aq)−2e− PbSO4(s) (氧化反应)
正极：PbO2(s)+4H+(aq)+ (aq)+2e− PbSO4(s)+2H2O(l) (还原反应)
总反应：Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq) 2PbSO4(s)+2H2O(l)
② 充电时的电极反应
阴极：PbSO4(s)+2e− Pb(s)+ (aq) (还原反应)
阳极：PbSO4(s)+2H2O(l)−2e− PbO2(s)+4H+(aq)+ (aq) (氧化反应)
总反应：2PbSO4(s)+2H2O(l) Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)
（3）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。燃料电池的优点：能量转换率高、
废弃物少、运行噪音低。
A、氢氧燃料电池 氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分酸性和碱性两种。
+
4NH
+
4NH
2
4SO
−
2
4SO
−
2
4SO
−
2
4SO
−

装置
电池总反应 2H2+O2 2H2O
负极：2H2−4e− 4H+
酸性(H+)
正极：O2+4H++4e− 2H2O
负极：2H2−4e− 4H+
中性(Na2SO4)
正极：O2+2H2O+4e− 4OH−
负极：2H2+4OH−−4e− 4H2O
介
质
碱性(OH−)
正极：O2+2H2O+4e− 4OH−
B、甲醇燃料电池
甲醇燃料电池以铂为两极，用碱或酸作为电解质：
①碱性电解质(KOH 溶液为例)
总反应式：2CH3OH + 3O2 +4KOH=== 2K2CO3 + 6H2O
正极的电极反应式为：3O2 + 12e− + 6H2O===12OH−
负极的电极反应式为：CH3OH – 6e− +8OH− === CO32−+ 6H2O
②酸性电解质(H2SO4溶液为例)
总反应：2CH3OH +3O2 ===2CO2 + 4H2O
正极的电极反应式为：3O2+12e−+12H+ === 6H2O
负极的电极反应式为：2CH3OH −12e−+2H2O ===12H++ 2CO2
说明：乙醇燃料电池与甲醇燃料电池原理基本相同。
C、甲烷燃料电池
甲烷燃料电池以多孔镍板为两极，电解质溶液为 KOH，生成的 CO2还要与 KOH 反应生成 K2CO3，所
以总反应为：CH4 + 2KOH+ 2O2=== K2CO3+3H2O。
负极发生的反应：CH4− 8e− +8OH−===CO2 + 6H2O、CO2 + 2OH−===CO32− + H2O，所以：
负极的电极反应式为：CH4 +10OH− + 8e− === CO32− + 7H2O

正极发生的反应有：O2 + 4e− ===2O2−和 O2− + H2O === 2OH−，所以：
正极的电极反应式为：O2 + 2H2O + 4e− === 4OH−
说明：掌握了甲烷燃料电池的电极反应式，就掌握了其它气态烃燃料电池的电极反应式。
D、铝—空气—海水电池
我国首创以铝—空气—海水电池作为能源的新型海水标志灯，以海水为电解质，靠空气中的氧气使铝
不断被氧化而产生电流。只要把灯放入海水中数分钟，就会发出耀眼的白光。
电源负极材料为：铝；电源正极材料为：石墨、铂网等能导电的惰性材料。
负极的电极反应式为：4Al−12e−===4Al3+
正极的电极反应式为：3O2+6H2O+12e−===12OH−
总反应式为：4Al+3O2+6H2O===4Al(OH)3
说明：铝板要及时更换，铂做成网状是为了增大与氧气的接触面积。
考向一 燃料电池
典例 1 直接碳固体氧化物燃料电池作为全固态的能量转换装置，采用固体碳作为燃料，以多孔 Pt 作电极、
氧化锆为电解质，其工作原理如下图。下列说法不正确的是
已知：CO2(g)+C=2CO(g) △H=+172.5kJ•mol-1 CO(g)+ O2(g)=CO2(g) △H=-283kJ•mol-1
A．电极 a 为正极，电子...