课堂探究
探究一 常见化学电源的特点
·问题导引·
1．一次电池和二次电池是否指分别只能使用一次和两次的电池？
提示：一次电池是不可充电电池，电量一旦放完就无法再次使用；二次电池是可充电电池，电量放完后可进行充电，可反复使用多次。
2．结合所学知识判断：干电池与充电电池的本质区别，燃料电池与干电池或蓄电池的主要差别。
提示：干电池是一次性电池，放电之后不能充电，即内部的氧化还原反应是不可逆的；充电电池又称二次电池，它在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行，使电池恢复到放电前的状态。
燃料电池与干电池或蓄电池的主要差别在于反应物不是储存在电池内部，而是由外设装备提供燃料和氧化剂等，这时电池起着类似于试管、烧杯等反应器的作用。
·名师精讲·
几种电池的特点 名称 干电池(一次电池) ①活性物质(发生氧化还原反应的物质)消耗到一定程度后，不能再使用 ②电解质溶液为胶状，不流动 普通的锌锰电池、碱性锌锰电池、银锌电池等 充电电池(二次电池) ①放电后可再充电使活性物质获得再生 ②可以多次充电，重复使用 铅蓄电池、锂电池、镍镉电池等 燃料电池 ①电极本身不包含活性物质，只是一个催化转换元件 ②工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给，在电极上不断地进行反应，生成物不断地被排出 氢氧燃料电池、CH4燃料电池、CH3OH燃料电池等 特点 举例 【例题1】 下列有关电池的叙述不正确的是( ) A．水果电池是方便实用的家用电池 B．铅蓄电池是一种常用的二次电池
C．氢氧燃料电池是一种高效、无污染的发电装置 D．锌锰干电池工作一段时间后，锌外壳逐渐变薄
解析：水果电池产生的电流非常微弱且不能连续长时间放电，不能作为家用电池；铅蓄电池是一种常用的二次电池，氢氧燃料电池产物为水，无污染；锌锰干电池工作时，Zn放电被消耗，故工作一段时间后锌外壳会逐渐变薄，B、C、D正确，A错误。
答案：A
变式训练1下列说法正确的是( )
A．镍氢电池、锂电池和碱性锌锰干电池都是二次电池
B．燃料电池是一种高效但是会污染环境的新型电池 C．化学电池的反应基础是氧化还原反应
D．铅蓄电池放电的时候正极材料是Pb，负极材料是PbO2
解析：碱性锌锰干电池是一次电池；燃料电池是一种高效且不会污染环境的新型电池；铅蓄电池放电的时候正极材料是PbO2，负极材料是Pb。
答案：C
探究二 常见化学电源电极反应式的书写
·问题导引·
原电池的电极材料必须是金属吗？ 提示：原电池的电极材料可以是两种活动性不同的金属，也可以是一种金属与一种可导电的惰性材料(如石墨)。在燃料电池中，电极材料均不发生反应，故两极均可用惰性材料。
·名师精讲· 1．电极反应式的书写 (1)负极反应式的书写。
①活泼金属作负极时，本身被氧化：
－
若生成的阳离子不与电解质溶液反应，可直接写成产物为金属阳离子，如：Zn－2e＋－＋
===Zn2，Cu－2e===Cu2。
若生成的金属阳离子与电解质溶液反应，应写成“金属失电子的反应式”与“阳离子与
－
电解质溶液反应的反应式”相叠加的形式。如：MgAl(KOH)原电池，负极反应式：Al－3e
－－－－
＋4OH===AlO2＋2H2O；铅蓄电池负极反应式：Pb－2e＋SO24===PbSO4。
②负极材料本身不反应时，常见书写方法： H2O2(H2SO4)燃料电池，负极反应式为：
－＋
H2－2e===2H
H2O2(KOH)燃料电池，负极反应式为：
－－
H2－2e＋2OH===2H2O (2)正极反应式的书写。
首先，根据化合价变化或氧化性强弱判断哪种微粒得电子。 其次，确定该微粒得电子后变成哪种形式。 如：H2O2(H2SO4)原电池，正极反应式为：
－＋
O2＋4e＋4H===2H2O
H2O2(KOH)原电池，正极反应式为：
－－
O2＋4e＋2H2O===4OH
2．原电池反应式的书写
两电极反应式，得失电子数相等时，将两电极反应式相加即得原电池反应式。 【例题2】 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碱性保持不变 D．电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极
解析：当电解质溶液显碱性或中性时，该燃料电池的正极发生的反应均为O2＋2H2O＋－－
4e===4OH，A项是正确的；铝作负极，负极反应应该是铝失去电子变为铝离子，在氢氧
－－
化钠溶液中铝离子继续与过量的碱反应生成偏铝酸根，因此负极反应为Al＋4OH－3e
－
===AlO2＋2H2O，B项是错误的；该电池在碱性条件下工作时，消耗了碱，反应的化学方程
－－
式为4Al＋3O2＋4OH===4AlO2＋2H2O，溶液的碱性减弱，C项是错误的；电池工作时，电子从负极流出来经过外电路流向正极，D项是错误的。
答案：A
方法技巧 电极反应式判断方法：
(1)首先判断反应类型是否正确，即负极应该失电子发生氧化反应，正极应该得电子发生还原反应；
(2)确认电极得失电子后的产物是否与电解质溶液发生反应，若能反应，则应写与电解质溶液反应后的方程式。
变式训练2 锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而受到普遍重视，目前已成功研制多种锂电池。某种锂电池的总反应为Li＋MnO2===LiMnO2，下列说法正确的是( )
－＋
A．Li是正极，电极反应为Li－e===Li
－＋
B．Li是负极，电极反应为Li－e===Li
－－
C．MnO2是负极，电极反应为MnO2＋e===MnO2
－＋
D．Li是负极，电极反应为Li－2e===Li2
解析：根据原电池中，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，再结合总反应可知，
＋
Li失去电子生成Li被氧化，为负极；MnO2得到电子被还原，为正极。
答案：B
2024-2024学年人教版必修2 第二章第二节 化学能与电能第2课时 学案
