6.1.2 化學(xué)反應(yīng)與電能（知識(shí)解讀）- 2023-2024學(xué)年高一化學(xué)同步知識(shí)點(diǎn)解讀與能力訓(xùn)練（人教版2019必修第二冊(cè)）（原卷版）

6.1.2化學(xué)反應(yīng)與電能（知識(shí)解讀）?知識(shí)點(diǎn)1認(rèn)識(shí)火力發(fā)電?知識(shí)點(diǎn)2原電池原理?知識(shí)點(diǎn)3原電池原理的應(yīng)用?知識(shí)點(diǎn)4化學(xué)電池知識(shí)點(diǎn)1認(rèn)識(shí)火力發(fā)電知識(shí)點(diǎn)1認(rèn)識(shí)火力發(fā)電1.火力發(fā)電的原理：通過(guò)化石燃料燃燒，使化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，加熱水使之汽化為蒸汽以推動(dòng)蒸汽輪機(jī)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。2.能量轉(zhuǎn)化過(guò)程：3.火力發(fā)電的弊端①化石燃料屬于不可再生能源，用化石燃料發(fā)電會(huì)造成能源的浪費(fèi)。②火力發(fā)電的過(guò)程中，能量經(jīng)過(guò)多次轉(zhuǎn)化，利用率低，能量損失大。③化石燃料燃燒會(huì)產(chǎn)生大量的有害物質(zhì)（如S02、C0、N0x、粉塵等)，污染環(huán)境。【典例1-1】下列敘述不正確的是（

）A．我們?nèi)粘Ｊ褂玫碾娔苤饕獊?lái)自火力發(fā)電B．火力發(fā)電過(guò)程中，化學(xué)能經(jīng)過(guò)一系列能量轉(zhuǎn)化過(guò)程，間接轉(zhuǎn)化為電能C．火力發(fā)電是將燃料中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的過(guò)程D．在火力發(fā)電過(guò)程中，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能實(shí)際上是氧化還原反應(yīng)發(fā)生的過(guò)程，伴隨著能量的變化【典例1-2】火力發(fā)電和水力發(fā)電是獲取電能的兩種方式。涼山是“水電王國(guó)”，全國(guó)在建和已建成的水電裝機(jī)在千萬(wàn)千瓦以上的巨型水電站有4個(gè)，其中3個(gè)(溪洛渡水電站、白鶴灘水電站和烏東德水電站)在涼山。下列說(shuō)法不正確的是A．火力發(fā)電用的煤是不可再生能源B．煤經(jīng)過(guò)氣化和液化兩個(gè)化學(xué)變化，可變?yōu)榍鍧嵞茉碈．電能是一種清潔、高效、便捷的一次能源D．科學(xué)規(guī)劃開發(fā)水電，可助力實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和的“雙碳”目標(biāo)【變式1-1】近年來(lái)我國(guó)的火力發(fā)電量占比超過(guò)了70%，而火力發(fā)電量中“接近90%使用的是煤炭”。如圖是燃煤電廠示意圖。下列敘述不正確的是A．火力發(fā)電過(guò)程中能量主要轉(zhuǎn)化的過(guò)程為化學(xué)能→熱能→電能B．用生銹鐵屑處理煙肉排放廢氣中的COC．向煤中加入CaO能減少酸雨的形成D．除塵器除塵利用了膠體的性質(zhì)【變式1-2】下列過(guò)程中，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的是A．電廠火力發(fā)電 B．硅太陽(yáng)能電池發(fā)電C．天然氣燒水 D．風(fēng)力發(fā)電知識(shí)點(diǎn)2原電池原理——化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能知識(shí)點(diǎn)2原電池原理——化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能 1、原電池的定義：將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置叫做原電池。

2、原電池的工作原理（1）原電池原理的實(shí)驗(yàn)探究（【實(shí)驗(yàn)6-3】必修第二冊(cè)，P36）實(shí)驗(yàn)裝置 實(shí)驗(yàn)原理鋅片（負(fù)極）：Zn－2e-=Zn2+（氧化反應(yīng)）；銅片（正極）：2H++2e－=H2↑（還原反應(yīng)）；總反應(yīng)：2H++Zn=H2↑+Zn2+（工作原理如上右圖）實(shí)驗(yàn)用品鋅片、銅片、稀硫酸；導(dǎo)線、電流表、燒杯。實(shí)驗(yàn)步驟(1)將鋅片和銅片插入盛有稀硫酸的燒杯中，觀察現(xiàn)象。(2)用導(dǎo)線連接鋅片和銅片，觀察、比較導(dǎo)線連接前后的現(xiàn)象(3)如圖所示，用導(dǎo)線在鋅片和銅片之間串聯(lián)一個(gè)電流表，觀察電流表的指針是否偏轉(zhuǎn)。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象(1)當(dāng)鋅片與銅片插入稀硫酸時(shí)，鋅片上有氣泡產(chǎn)生，銅片上無(wú)氣泡產(chǎn)生；(2)當(dāng)用導(dǎo)線將鋅片和銅片相連后，銅片上有氣泡產(chǎn)生：(3)串聯(lián)電流表后，電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)論鋅--銅--稀硫酸構(gòu)成了原電池裝置，產(chǎn)生了電流，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。實(shí)驗(yàn)說(shuō)明形成原電池后鋅片表面有少量氣體產(chǎn)生，可能原因：一是鋅片不純，自身構(gòu)成了微電池；二是鋅片與H+直接接觸發(fā)生氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生H2（化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能損耗）。歸納總結(jié)：電極材料電極名稱電子轉(zhuǎn)移電極反應(yīng)式反應(yīng)類型鋅負(fù)極電子流出Zn－2e－=Zn2＋氧化反應(yīng)銅正極電子流入2H＋＋2e－=H2↑還原反應(yīng)總離子反應(yīng)式Zn＋2H＋=Zn2＋＋H2↑【解讀】(1)原電池工作原理相當(dāng)于將氧化還原反應(yīng)中電子通過(guò)用電器轉(zhuǎn)移，產(chǎn)生電能，因此原電池的作用為將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能。(2)電子的流向：電子由負(fù)極經(jīng)導(dǎo)線流向正極。反應(yīng)本質(zhì)：原電池反應(yīng)的本質(zhì)是氧化還原反應(yīng)。(3)離子移動(dòng)方向：陰離子向負(fù)極移動(dòng)(如SOeq\o\al(2－,4))，陽(yáng)離子向正極移動(dòng)(如Zn2＋和H＋，溶液中H＋在正極上得電子形成氫氣在銅片上冒出)。3、原電池的組成條件

(1)一看反應(yīng)：看是否有能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)發(fā)生(一般是活潑性強(qiáng)的金屬與電解質(zhì)溶液反應(yīng))。(2)二看兩電極：一般是活潑性不同的兩電極，提供兩個(gè)活潑性不同的電極，分別作負(fù)極和正極?！窘庾x】a、負(fù)極：活潑性強(qiáng)的金屬，該金屬失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)。

b、正極：活潑性弱的金屬或非金屬(常用碳棒、石墨)，該電極上得電子，發(fā)生還原反應(yīng)。c、得失電子的反應(yīng)為電極反應(yīng)，上述原電池中的電極反應(yīng)為：

負(fù)極：Zn－2e－＝Zn2+正極：2H＋＋2e－＝H2↑，總反應(yīng)：Zn＋H2SO4＝ZnSO4＋H2↑

(3)三看是否形成閉合回路，形成閉合回路需三個(gè)條件：①電解質(zhì)溶液；②兩電極直接或間接接觸；③兩電極插入電解質(zhì)溶液中。【解讀】電源內(nèi)部電解質(zhì)溶液中，陽(yáng)離子移動(dòng)的方向即是電流的方向，所以陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)。

4、原電池的正、負(fù)極的判斷方法

（1）根據(jù)電極材料：較活潑的金屬為負(fù)極，活潑性較弱的金屬或能導(dǎo)電的非金屬為正極。（2）根據(jù)電流方向或電子流動(dòng)方向：電流是由正極流向負(fù)極的，電子是由負(fù)極流向正極的。

（3）根據(jù)離子移動(dòng)方向：陽(yáng)離子移向正極，陰離子移向負(fù)極。

（4）根據(jù)電極反應(yīng)類型：發(fā)生氧化反應(yīng)的為負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng)的為正極。

（5）根據(jù)電極上反應(yīng)現(xiàn)象：如電極粗細(xì)的變化、質(zhì)量的變化、是否有氣泡產(chǎn)生等。

【解讀】在判斷電流方向時(shí)，要注意電源的內(nèi)電路和外電路的電流方向的不同：在電源的外電路電流由正極流向負(fù)極，在電源的內(nèi)電路電流由負(fù)極流向正極。5、原電池電極反應(yīng)式的書寫（1）需標(biāo)出正負(fù)極及電極材料。

（2）遵循三大守恒（電子得失守恒、質(zhì)量守恒、電荷守恒）。

（3）電池的電極反應(yīng)書寫要滿足所處的電解質(zhì)溶液的酸堿性環(huán)境。例如在氫氧燃料電池的電極反應(yīng)書寫中，在堿性環(huán)境中O2得電子后的產(chǎn)物寫OH-比寫H2O更合適，在傳導(dǎo)O2-的固體電解質(zhì)中，O2得電子后的產(chǎn)物寫O2-比寫OH-更合適。

（4）電池的電極反應(yīng)式可以直接寫，也可以將總電池反應(yīng)減去某一極反應(yīng)得到另一極反應(yīng)。減的時(shí)候要注意不要在負(fù)（正）極出現(xiàn)正（負(fù)）極得（失）電子的物質(zhì)。

以氫氧燃料電池為例：方法一：直接寫。

負(fù)極電極反應(yīng)式書寫：

酸性介質(zhì)中：H2失電子為負(fù)極，產(chǎn)物寫成H+就可以。負(fù)極：2H2-4e-=4H+

堿性介質(zhì)中：H2失電子的產(chǎn)物寫成H+就不合適了，寫成H2O更合適，根據(jù)電荷守恒，左邊補(bǔ)OH-。負(fù)極：2H2-4e-+4OH-=4H2O

正極電極反應(yīng)式書寫：

酸性介質(zhì)中：O2得電子，根據(jù)電荷守恒再補(bǔ)4H+，產(chǎn)物寫成H2O：正極：O2+4H++4e-=2H2O堿性介質(zhì)中：O2得電子，產(chǎn)物寫成OH-更合適，根據(jù)元素守恒，左邊以H2O來(lái)補(bǔ)。正極：O2+2H2O+4e-=4OH-

方法二：用總反應(yīng)。總反應(yīng)：2H2+O2=2H2O減去負(fù)極反應(yīng)：2H2-4e-=4H+，將負(fù)極中失電子的H2抵消掉，可得酸性條件下的正極反應(yīng)?！窘庾x】①書寫的原則是：按照負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)、正極發(fā)生還原反應(yīng)的規(guī)律，正確判斷出兩極物質(zhì)反應(yīng)生成的產(chǎn)物，然后結(jié)合電解質(zhì)溶液所能提供的離子，結(jié)合質(zhì)量守恒定律、電荷守恒配平各電極式，兩電極反應(yīng)式相加則得總反應(yīng)式。結(jié)合具體的情況，我們可以概括為以下兩種情況：a.根據(jù)兩個(gè)電極反應(yīng)式，寫出總反應(yīng)式，使兩個(gè)電極式得失電子數(shù)相等后，將兩式相加，消去相同的部分。若電解質(zhì)為弱電解質(zhì)，在相加時(shí)應(yīng)把離子改為相應(yīng)的弱電解質(zhì)。b.根據(jù)總反應(yīng)式，寫電極反應(yīng)式一般分四個(gè)步驟：列物質(zhì)，標(biāo)得失；選離子，配電荷；配個(gè)數(shù)，巧用水；兩式加，驗(yàn)總式。②寫電極反應(yīng)式時(shí)應(yīng)注意：a.兩極得失電子數(shù)相等。b.電極反應(yīng)式常用“”，不用“”。c.電極反應(yīng)式中若有氣體生成，需加“↑”；若有固體生成，一般不標(biāo)“↓”?！镜淅?-1】將鋅片和銅片按圖示方式插入檸檬中，電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。下列關(guān)于該裝置的說(shuō)法正確的是A．銅片為負(fù)極B．一段時(shí)間后，鋅片質(zhì)量減小C．電子通過(guò)檸檬汁液由鋅片流向銅片D．檸檬汁液中的向鋅片一側(cè)遷移【典例2-2】下列裝置能構(gòu)成原電池的是A．B．C．D．

【變式2-1】如圖是課外活動(dòng)小組設(shè)計(jì)用化學(xué)電源使LED燈發(fā)光的裝置。下列說(shuō)法正確的是A．溶液變成藍(lán)色B．裝置中存在“化學(xué)能→電能→光能”的轉(zhuǎn)換C．如果將硫酸換成硫酸銅，導(dǎo)線中不會(huì)有電子流動(dòng)D．如果將鋅片換成鐵片，電路中的電流方向改變【變式2-2】下圖所示各種裝置中能構(gòu)成原電池的是A．①②③ B．④⑤⑥ C．①③⑥ D．②④⑥知識(shí)點(diǎn)3原電池原理的應(yīng)用知識(shí)點(diǎn)3原電池原理的應(yīng)用1.制作化學(xué)電源。人們利用原電池原理，將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能，制作了多種電池，如干電池、蓄電池、充電電池、高能燃料電池等，以滿足不同的需要。從理論上說(shuō)，任何一個(gè)自發(fā)的氧化還原反應(yīng)都可以設(shè)計(jì)成原電池制作化學(xué)電源。

①拆分反應(yīng)：將自發(fā)的氧化還原反應(yīng)分成兩個(gè)半反應(yīng)。②選擇電極材料：將還原劑（一般為比較活潑的金屬）作負(fù)極，活潑性比負(fù)極弱的金屬或非金屬導(dǎo)體作正極。如果還原劑不是金屬而是其它還原性物質(zhì)，可選擇惰性電極——石墨棒、鉑片作負(fù)極。③構(gòu)成閉合回路：電解質(zhì)溶液一般要能夠與負(fù)極發(fā)生反應(yīng)，或者電解質(zhì)溶液中溶解的其他物質(zhì)能與負(fù)極發(fā)生反應(yīng)(如溶解于溶液中的空氣)。如果兩個(gè)半反應(yīng)分別在兩個(gè)容器進(jìn)行（中間連接鹽橋），則兩個(gè)容器中的電解質(zhì)溶液應(yīng)含有與電極材料相同的金屬的陽(yáng)離子。④畫裝置圖：結(jié)合要求及反應(yīng)特點(diǎn)，畫出原電池裝置圖，標(biāo)出電極材料名稱、正負(fù)極、電解質(zhì)溶液等。2.比較金屬的活動(dòng)性。

原電池中，一般活動(dòng)性強(qiáng)的金屬為負(fù)極，活動(dòng)性弱的金屬為正極。例如，有兩種金屬A和B，用導(dǎo)線連接后插入到稀硫酸中，觀察到A極溶解，B極上有氣泡產(chǎn)生，由原電池原理可知，A為負(fù)極，B為正極，金屬活動(dòng)性A＞B。

3.加快氧化還原反應(yīng)速率。

實(shí)驗(yàn)室用Zn和稀H2SO4（或稀HCl）反應(yīng)制H2，常用粗鋅，它產(chǎn)生H2的速率快，原因是粗鋅中的雜質(zhì)和鋅、稀H2SO4的溶液形成原電池，加快了鋅的腐蝕，使產(chǎn)生H2的速率加快。如果用純鋅，可以在稀H2SO4溶液中加入少量的CuSO4溶液，也同樣會(huì)加快產(chǎn)生H2的速率，原因是Cu2++Zn=Cu+Zn2+，生成的Cu和Zn在稀H2SO4溶液中形成原電池，加快了鋅的腐蝕，產(chǎn)生H2的速率加快。

注：原電池為什么能加快化學(xué)反應(yīng)速率？

以Fe與稀H2SO4溶液的反應(yīng)為例說(shuō)明。如下圖所示：

甲中，F(xiàn)e失去e－，變?yōu)镕e2+，F(xiàn)e2+進(jìn)入溶液，排斥了Fe片周圍的H+，H+欲得電子須突破Fe2+形成的屏障，因而受到阻礙。乙中，F(xiàn)e失去e－，e－轉(zhuǎn)移到Cu片上，Cu片一側(cè)沒有Fe2+屏障，H+得e－不受阻礙，故其化學(xué)反應(yīng)速率較快。4.金屬防腐蝕：使被保護(hù)的金屬制品作原電池正極而得到保護(hù)。如要保護(hù)一個(gè)鐵質(zhì)的輸水管道或鋼鐵橋梁等，可用導(dǎo)線將其與一塊鋅塊相連，使鋅作原電池的負(fù)極。【典例3-1】有a、b、c、d四個(gè)金屬電極，有關(guān)的反應(yīng)裝置及部分反應(yīng)現(xiàn)象如下：實(shí)驗(yàn)裝置部分實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象a極質(zhì)量減小，b極質(zhì)量增加b極有氣體產(chǎn)生，c極無(wú)變化d極溶解，c極有氣體產(chǎn)生電流計(jì)指示在導(dǎo)線中電流從a極流向d極由此可判斷這四種金屬的活動(dòng)性順序是A．d>a>c>b B．b>c>d>a C．d>a>b>c D．a(chǎn)>b>d>c【典例3-2】用下圖裝置探究原電池中的能量轉(zhuǎn)化。圖中注射器用來(lái)收集氣體并讀取氣體體積，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄如下表：時(shí)間/min實(shí)驗(yàn)①實(shí)驗(yàn)②氣體體積/mL溶液溫度/℃氣體體積/mL溶液溫度/℃0022.0022.08.53024.85023.810.55026.0——

下列說(shuō)法正確的是A．①②中的碳棒表面均有氣泡產(chǎn)生B．生成相同體積氣體時(shí)，實(shí)驗(yàn)①所用時(shí)間較短C．0~8.5min，實(shí)驗(yàn)②反應(yīng)較快，是因?yàn)樵搶?shí)驗(yàn)裝置構(gòu)成了原電池D．反應(yīng)至8.5min，對(duì)比兩實(shí)驗(yàn)溶液溫度，說(shuō)明反應(yīng)釋放的總能量：①>②【典例3-3】某學(xué)習(xí)小組用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證犧牲陽(yáng)極保護(hù)法裝置如圖所示，下列說(shuō)法正確的是（

）A．實(shí)驗(yàn)過(guò)程加入氯化鈉是增大電解質(zhì)溶液的離子濃度以加快反應(yīng)速率B．Zn電極作為負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng)C．向燒杯中滴入鐵氰化鉀后，鐵電極附近出現(xiàn)藍(lán)色沉淀D．實(shí)驗(yàn)過(guò)程會(huì)觀察到電壓表指針有偏轉(zhuǎn)，是產(chǎn)生氣流所致【典例3-4】理論上講，任何自發(fā)的氧化還原反應(yīng)都可以設(shè)計(jì)成原電池。某同學(xué)利用反應(yīng)“”設(shè)計(jì)了一個(gè)化學(xué)電池(如圖所示)。該電池在外電路中，電流從a極流向b極。下列說(shuō)法正確的是

A．電極b的電極材料為銅，電極反應(yīng)式為B．電極a的電極材料可以為Ag，也可以是石墨或鐵C．c溶液為AgNO3溶液，放電時(shí)向b極移動(dòng)D．裝置放電時(shí)主要將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能【變式3-1】有M、N、P、E、F五種金屬，已知：①；②M、P用導(dǎo)線連接并放入硫酸溶液中，M表面有大量氣泡逸出；③N、E用導(dǎo)線連接并放入E的硫酸鹽溶液中，其中一極的電極反應(yīng)式為；④P、F組成原電池時(shí)，F(xiàn)發(fā)生氧化反應(yīng)。則這五種金屬的還原性順序是A．E＞P＞F＞M＞N B．E＞N＞M＞P＞FC．P＞F＞N＞M＞E D．F＞P＞M＞N＞E【變式3-2】實(shí)驗(yàn)室用鐵粉和稀硫酸反應(yīng)制H2，能使該反應(yīng)速率加快的措施是A．加少量Cu粉 B．改用98％的濃硫酸C．增大壓強(qiáng) D．改用等質(zhì)量鐵片【變式3-3】利用原電池原理設(shè)計(jì)下圖裝置減緩水體中鋼鐵設(shè)施的腐蝕。下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是

A．材料X可看作原電池的負(fù)極B．材料X應(yīng)選樣金屬性比Fe弱的金屬C．鋼鐵設(shè)施上的電極反應(yīng)式為O2+4e-+2H2O=4OH-D．裝置中電流從鋼鐵設(shè)施經(jīng)導(dǎo)線流向材料X【變式3-4】將反應(yīng)設(shè)計(jì)成如圖所示的原電池，下列說(shuō)法正確的是

A．Ag2O/Ag電極為正極B．電池工作時(shí)，OH-向正極移動(dòng)C．電池工作時(shí)，電子由Ag2O流向CuD．理論上每消耗6.4gCu，外電路中通過(guò)的電子為0.2mol知識(shí)點(diǎn)3常見的化學(xué)電池知識(shí)點(diǎn)3常見的化學(xué)電池1、實(shí)用電池應(yīng)具有的特點(diǎn)是：

能產(chǎn)生穩(wěn)定且具有較高電壓的電流；安全、耐用且便于攜帶；能夠適用于特殊用途；便于回收處理，不污染環(huán)境或?qū)Νh(huán)境產(chǎn)生的影響較小。

2、常用原電池

（1）干電池

干電池即普通的鋅錳電池，它是用鋅制的圓筒形外殼作負(fù)極，位于中央的蓋有銅帽的石墨棒作正極，圓筒內(nèi)填充ZnCl2、NH4Cl和淀粉糊作電解質(zhì)，還填有MnO2作去極化劑（吸收正極放出的H2，防止產(chǎn)生極化現(xiàn)象）。電極反應(yīng)：

負(fù)極：Zn＝Zn2+＋2e－

正極：2NH4+＋2e－＝2NH3＋H2，H2＋2MnO2＝Mn2O3＋H2O

正極產(chǎn)生的NH3又和ZnCl2作用：Zn2+＋4NH3＝［Zn(NH3)4］2+

淀粉糊的作用：提高陰、陽(yáng)離子在兩個(gè)電極間的遷移速度。

電池總反應(yīng)式為：2Zn＋4NH4Cl＋4MnO2＝［Zn(NH3)4］Cl2＋ZnCl2＋2Mn2O3＋2H2O

干電池的電壓通常約為1.5V，攜帶方便，但放完電后不能再用，污染較嚴(yán)重。

（2）充電電池充電電池又稱二次電池，它在放電時(shí)所進(jìn)行的是氧化還原反應(yīng)，在充電時(shí)可以逆向進(jìn)行（一般通過(guò)充電器將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娺M(jìn)行充電），使電池恢復(fù)到放電前的狀態(tài)。這樣可以實(shí)現(xiàn)化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽ǚ烹姡?、再由電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能（充電）的循環(huán)。

①鉛蓄電池

鉛蓄電池是用硬橡膠或透明塑料制成長(zhǎng)方形外殼，在正極板上附著一層棕褐色PbO2，負(fù)極板上是海綿狀金屬鉛，兩極均浸在密度為1.28g·cm-3、濃度為30%的硫酸溶液中，且兩極間用微孔橡膠或微孔塑料隔開。放電電極反應(yīng)：負(fù)極：Pb(s)+SO42－(aq)－2e－＝PbSO4(s)；正極：PbO2(s)+4H+(aq)+SO42－(aq)+2e－＝PbSO4(s)+2H2O(l)充電電極反應(yīng)：陽(yáng)極：PbSO4(s)+2H2O(l)－2e－=PbO2(s)+4H+(aq)+SO42－(aq)；陰極：PbSO4(s)+2e－=Pb(s)+SO42－(aq)電池總反應(yīng)式：Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)2PbSO4(s)+2H2O(l)鉛蓄電池的優(yōu)點(diǎn)：電動(dòng)勢(shì)高，電壓穩(wěn)定，使用范圍寬，原料豐富，價(jià)格便宜。鉛蓄電池的缺點(diǎn)：笨重，防震性差，易溢出酸液，維護(hù)不便，攜帶不便等。②銀鋅蓄電池

銀鋅蓄電池是形似干電池的充電電池，其負(fù)極為鋅，正極為附著Ag2O的銀，電解液為40%的KOH溶液。電極反應(yīng)：放電電極反應(yīng)：負(fù)極：Zn-2e－+2OH-＝Zn(OH)2正極：Ag2O+2e－+H2O＝2Ag+2OH-充電電極反應(yīng)：陽(yáng)極：2Ag+2OH-－2e－=Ag2O+H2O；陰極：Zn(OH)2+2e－=Zn+2OH-電池總反應(yīng)式：Zn+Ag2O+H2OZn(OH)2+2Ag③鋰電池

元素周期表中IA族的鋰（Li）——最輕的金屬，也是活動(dòng)性極強(qiáng)的金屬，是制造電池的理想物質(zhì)。鋰電池是新一代可充電的綠色電池，已成為筆記本電腦、移動(dòng)電話、數(shù)碼相機(jī)、攝像機(jī)等低功耗電器的主流電源。電極反應(yīng)為：負(fù)極：Li－e-＝Li＋

正極：MnO2＋Li＋＋e-＝LiMnO2

總反應(yīng)：Li＋MnO2＝LiMnO2（3）燃料電池①氫氧燃料電池：氫氧燃料電池是一種高效低污染的新型電池，主要用于航天領(lǐng)域。它的電極材料一般為惰性電極，但具有很強(qiáng)的催化活性，如鉑電極、活性炭電極等。電解質(zhì)溶液為40%的KOH溶液。電極反應(yīng)式為：

負(fù)極：2H2＋4OH－＝4H2O＋4e－，

正極：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－

電池的總反應(yīng)式為：2H2＋O2＝2H2O

②甲烷氧燃料電池：該電池用金屬鉑片插入KOH溶液中作電極，又在兩極上分別通甲烷和氧氣。電極反應(yīng)式為：

負(fù)極：CH4＋10OH－＝CO32－＋7H2O＋8e－

正極：2O2＋4H2O＋8e－＝8OH－

電池總反應(yīng)式：CH4＋2O2＋2KOH＝K2CO3＋3H2O【解讀】a.燃料燃燒是一種劇烈的氧化還原反應(yīng)，可以利用原電池的工作原理將燃料和氧化劑（如O2）反應(yīng)所放出的熱能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。b.燃料電池是一種高效、環(huán)境友好的發(fā)電裝置。c.燃料電池如果以氫氣為燃料時(shí)，產(chǎn)物為水；以甲烷為燃料時(shí)，產(chǎn)物為水和二氧化碳，

d.燃料電池與干電池和蓄電池的主要差別在于反應(yīng)物不是儲(chǔ)存在電池內(nèi)部，而是用外加的設(shè)備，源源不斷地提供燃料和氧化劑，使反應(yīng)能連續(xù)進(jìn)行。

（4）海水電池：1991年，我國(guó)首創(chuàng)以鋁－空氣－海水為能源的新型電池，用作航海標(biāo)志燈的電源。該電池以取之不盡的海水為電解質(zhì)，靠空氣中的氧氣使鋁不斷氧化而產(chǎn)生電流。電極反應(yīng)式為：

負(fù)極：4Al＝4Al3＋＋12e－

正極：3O2＋6H2O＋12e－＝12OH－

這種海水電池的能量比干電池高20～50倍。

（5）發(fā)展中的化學(xué)電源：當(dāng)今發(fā)展新型化學(xué)電源，不僅要在其高比能量、高比容量、長(zhǎng)壽命方面取得長(zhǎng)足的進(jìn)步，而且更重要的是向“綠色電池”方向發(fā)展。除了前面介紹的鋰電池、燃料電池外，還有可充式鎳氫電池，它的化學(xué)成分主要由鎳和稀土組成，不含汞，無(wú)污染，是“綠色電池”的佼佼者。它可連續(xù)充放電500次，每次充放電成本低，而且減少了對(duì)環(huán)境的汞污染。五、廢舊電池的問(wèn)題

1、廢舊電池的主要危害我們?nèi)粘Ｋ玫钠胀ǜ呻姵?，主要有酸性鋅錳電池和堿性鋅錳電池兩類，它們都含有汞、錳、鎘、鉛、鋅等。重金屬對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，威脅著人類的健康。金屬種類危害的表現(xiàn)錳過(guò)量的錳蓄積于體內(nèi)引起神經(jīng)性功能障礙，早期表現(xiàn)為綜合性功能紊亂。較重者出現(xiàn)兩腿發(fā)沉，語(yǔ)言單調(diào)，表情呆板，感情冷漠，常伴有精神癥狀。鋅鋅鹽能使蛋白質(zhì)沉淀，對(duì)皮膚黏膜有刺激作用。當(dāng)在水中濃度超過(guò)10～50mg/L時(shí)有致癌危險(xiǎn)，可能引起化學(xué)性肺炎。鉛鉛主要作用于神經(jīng)系統(tǒng)、活血系統(tǒng)、消化系統(tǒng)和肝、腎等器官。能抑制血紅蛋白的合成代謝，還能直接作用于成熟紅細(xì)胞，對(duì)嬰幼兒影響甚大，它會(huì)導(dǎo)致兒童發(fā)育遲緩，慢性鉛中毒可導(dǎo)致兒童智力低下。鎳鎳粉溶解于血液，參加體內(nèi)循環(huán)，有較強(qiáng)的毒性，能損害中樞神經(jīng)系統(tǒng)，引起血管變異，嚴(yán)重者導(dǎo)致癌癥。汞汞是重金屬污染物中最需注意的，對(duì)人的危害，確實(shí)不淺。長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)在生產(chǎn)干電池時(shí)，加入了這種有毒的物質(zhì)——汞或汞的化合物，其堿性干電池中汞的含量達(dá)到1%～5%，中性干電池為0.025%。汞具有明顯的神經(jīng)毒性，此外對(duì)內(nèi)分泌系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)等也有不良的影響。1953年，發(fā)生在日本九州島的震驚世界的水俁病事件，給人類敲響了汞污染的警鐘。鎘鎘是人體不需要的元素，人體中的鎘是出生后從外界環(huán)境經(jīng)呼吸道和消化道攝取而蓄積的。慢性中毒的臨床表現(xiàn)為肺氣腫、骨質(zhì)改變和貧血。日本發(fā)現(xiàn)某些地區(qū)由于長(zhǎng)期食用被污染的、含鎘量很高的米和水而發(fā)生疼痛?。ü峭床。?，主要病變?yōu)楣擒浕?，疼痛始于下肢，后遍及全身至臥床不起。2、廢舊電池的回收利用干電池中有Zn、Cu、C、MnO2、ZnCl2、NH4Cl、炭黑、石墨等單質(zhì)和化合物。通過(guò)一系列的基本操作，可回收上述物質(zhì)，用以補(bǔ)充部分化學(xué)實(shí)驗(yàn)的試劑。(1)Zn——用剪刀除去廢電池外皮，洗凈后剪碎晾干，即得鋅片，可用于實(shí)驗(yàn)室制H2。如想得到鋅粒，可將鋅片放入鐵坩堝中加強(qiáng)熱使之熔化（Zn熔點(diǎn)410.6℃），熔化時(shí)會(huì)有少量ZnO白煙生成，熔化后除去浮渣，倒出冷卻。依上法再熔化一次，倒在鐵板上，在其凝固過(guò)程中將其割碎，即得鋅粒。(2)銅片——把廢舊電池上的銅帽取下砸扁，用煮沸的稀H2SO4洗滌，用水洗凈晾干，得紫紅色銅片。(3)碳棒——從廢舊電池中取出，洗凈即可，可用于電解池的電極。(4)氯化銨——洗滌干電池中黑色糊狀物時(shí)，其不溶于水的物質(zhì)基本是MnO2，氯化銨則溶于水中，將溶液過(guò)濾得澄清溶液，加熱、蒸發(fā)、濃縮、結(jié)晶，即得氯化銨晶體?！狙芯颗c實(shí)踐】《了解車用能源》【研究任務(wù)】參考答案：（1）汽車發(fā)展的過(guò)程和車用能源種類：蒸汽機(jī)汽車，所用能源為礦物燃料；內(nèi)燃機(jī)汽車，所用能源有礦物燃料、乙醇等；燃料電池汽車，所用能源有氫氣、甲烷等；電動(dòng)汽車，所用能源是電能；太陽(yáng)能汽車，所用能源是太陽(yáng)能。（2）①2H2+O22H2OCH4+2O2CO2+2H2O2C8H18+25O216CO2+18H2OC2H5OH+3O22CO2+3H2O②幾種燃料燃燒相同質(zhì)量時(shí)放出熱量多少（用熱值表示）的比較物質(zhì)熱值（10