6.1.2化学反应与电能（知识解读）高一化学知识点解读与能力训练（人教版2019）

6.1.2化学反应与电能（知识解读）•知识点1认识火力发电•知识点2原电池原理•知识点3原电池原理的应用•知识点4化学电池知识点1认识火力发电知识点1认识火力发电1.火力发电的原理：通过化石燃料燃烧，使化学能转化为热能，加热水使之汽化为蒸汽以推动蒸汽轮机，带动发电机发电。2.能量转化过程：3.火力发电的弊端①化石燃料属于不可再生能源，用化石燃料发电会造成能源的浪费。②火力发电的过程中，能量经过多次转化，利用率低，能量损失大。③化石燃料燃烧会产生大量的有害物质（如S02、C0、N0x、粉尘等)，污染环境。【典例11】下列叙述不正确的是（

）A．我们日常使用的电能主要来自火力发电B．火力发电过程中，化学能经过一系列能量转化过程，间接转化为电能C．火力发电是将燃料中的化学能直接转化为电能的过程D．在火力发电过程中，化学能转化为热能实际上是氧化还原反应发生的过程，伴随着能量的变化【答案】C【解析】A.我们日常使用的电能主要来自火力发电，故A正确；B.火力发电的能量转化过程为：化学能热能机械能电能，故B正确；C.火力发电是将燃料中的化学能间接转化为电能的过程，故C错误；D.在火力发电过程中，燃料的燃烧实际上是氧化还原反应，伴随着能量的变化，故D正确；故选C。【典例12】火力发电和水力发电是获取电能的两种方式。凉山是“水电王国”，全国在建和已建成的水电装机在千万千瓦以上的巨型水电站有4个，其中3个(溪洛渡水电站、白鹤滩水电站和乌东德水电站)在凉山。下列说法不正确的是A．火力发电用的煤是不可再生能源B．煤经过气化和液化两个化学变化，可变为清洁能源C．电能是一种清洁、高效、便捷的一次能源D．科学规划开发水电，可助力实现碳达峰、碳中和的“双碳”目标【答案】C【解析】A．火力发电用的煤是化石能源，煤是不可再生能源，故A正确；B．煤经过气化和液化两个化学变化，可变为清洁能源，故B正确；C．电能是一种清洁、高效、便捷的二次能源，故C错误；D．科学规划开发水电，能降低化石燃料的消耗，可助力实现碳达峰、碳中和的“双碳”目标，故D正确；选C。【变式11】近年来我国的火力发电量占比超过了70%，而火力发电量中“接近90%使用的是煤炭”。如图是燃煤电厂示意图。下列叙述不正确的是A．火力发电过程中能量主要转化的过程为化学能→热能→电能B．用生锈铁屑处理烟肉排放废气中的COC．向煤中加入CaO能减少酸雨的形成D．除尘器除尘利用了胶体的性质【答案】A【解析】A．火力发电是将化学能首先转化为热能，热能转化为机械能，然后转化为电能的过程，故A错误；B．在高温条件下，一氧化碳与铁锈中的氧化铁反应生成铁和二氧化碳，故B正确；C．燃煤中加入CaO可以固硫，把硫元素最终转变为硫酸钙，减少二氧化硫的排放、减少酸雨的形成，故C正确；D．胶体带电，静电除尘利用了胶体的性质，故D正确；答案选A。【变式12】下列过程中，将化学能转化为电能的是A．电厂火力发电 B．硅太阳能电池发电C．天然气烧水 D．风力发电【答案】A【解析】A．电厂火力发电，是将化学能转化为电能，A正确；B．硅太阳能电池发电，是将太阳能转化为电能，B错误；C．天然气烧水，是将化学能转化为热能，C错误；D．风力发电，是将风能转化为电能，D错误；答案选A。知识点2原电池原理——化学能直接转化为电能知识点2原电池原理——化学能直接转化为电能1、原电池的定义：将化学能转变为电能的装置叫做原电池。

2、原电池的工作原理（1）原电池原理的实验探究（【实验63】必修第二册，P36）实验装置 实验原理锌片（负极）：Zn－2e=Zn2+（氧化反应）；铜片（正极）：2H++2e－=H2↑（还原反应）；总反应：2H++Zn=H2↑+Zn2+（工作原理如上右图）实验用品锌片、铜片、稀硫酸；导线、电流表、烧杯。实验步骤(1)将锌片和铜片插入盛有稀硫酸的烧杯中，观察现象。(2)用导线连接锌片和铜片，观察、比较导线连接前后的现象(3)如图所示，用导线在锌片和铜片之间串联一个电流表，观察电流表的指针是否偏转。实验现象(1)当锌片与铜片插入稀硫酸时，锌片上有气泡产生，铜片上无气泡产生；(2)当用导线将锌片和铜片相连后，铜片上有气泡产生：(3)串联电流表后，电流表指针发生偏转。实验结论锌铜稀硫酸构成了原电池装置，产生了电流，化学能转化为电能。实验说明形成原电池后锌片表面有少量气体产生，可能原因：一是锌片不纯，自身构成了微电池；二是锌片与H+直接接触发生氧化还原反应产生H2（化学能转化为电能损耗）。归纳总结：电极材料电极名称电子转移电极反应式反应类型锌负极电子流出Zn－2e－=Zn2＋氧化反应铜正极电子流入2H＋＋2e－=H2↑还原反应总离子反应式Zn＋2H＋=Zn2＋＋H2↑【解读】(1)原电池工作原理相当于将氧化还原反应中电子通过用电器转移，产生电能，因此原电池的作用为将化学能转化成电能。(2)电子的流向：电子由负极经导线流向正极。反应本质：原电池反应的本质是氧化还原反应。(3)离子移动方向：阴离子向负极移动(如SOeq\o\al(2－,4))，阳离子向正极移动(如Zn2＋和H＋，溶液中H＋在正极上得电子形成氢气在铜片上冒出)。3、原电池的组成条件

(1)一看反应：看是否有能自发进行的氧化还原反应发生(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)。(2)二看两电极：一般是活泼性不同的两电极，提供两个活泼性不同的电极，分别作负极和正极。【解读】a、负极：活泼性强的金属，该金属失电子，发生氧化反应。

b、正极：活泼性弱的金属或非金属(常用碳棒、石墨)，该电极上得电子，发生还原反应。c、得失电子的反应为电极反应，上述原电池中的电极反应为：

负极：Zn－2e－＝Zn2+正极：2H＋＋2e－＝H2↑，总反应：Zn＋H2SO4＝ZnSO4＋H2↑

(3)三看是否形成闭合回路，形成闭合回路需三个条件：①电解质溶液；②两电极直接或间接接触；③两电极插入电解质溶液中。【解读】电源内部电解质溶液中，阳离子移动的方向即是电流的方向，所以阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。

4、原电池的正、负极的判断方法

（1）根据电极材料：较活泼的金属为负极，活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极。（2）根据电流方向或电子流动方向：电流是由正极流向负极的，电子是由负极流向正极的。

（3）根据离子移动方向：阳离子移向正极，阴离子移向负极。

（4）根据电极反应类型：发生氧化反应的为负极，发生还原反应的为正极。

（5）根据电极上反应现象：如电极粗细的变化、质量的变化、是否有气泡产生等。

【解读】在判断电流方向时，要注意电源的内电路和外电路的电流方向的不同：在电源的外电路电流由正极流向负极，在电源的内电路电流由负极流向正极。5、原电池电极反应式的书写（1）需标出正负极及电极材料。

（2）遵循三大守恒（电子得失守恒、质量守恒、电荷守恒）。

（3）电池的电极反应书写要满足所处的电解质溶液的酸碱性环境。例如在氢氧燃料电池的电极反应书写中，在碱性环境中O2得电子后的产物写OH比写H2O更合适，在传导O2的固体电解质中，O2得电子后的产物写O2比写OH更合适。

（4）电池的电极反应式可以直接写，也可以将总电池反应减去某一极反应得到另一极反应。减的时候要注意不要在负（正）极出现正（负）极得（失）电子的物质。

以氢氧燃料电池为例：方法一：直接写。

负极电极反应式书写：

酸性介质中：H2失电子为负极，产物写成H+就可以。负极：2H24e=4H+

碱性介质中：H2失电子的产物写成H+就不合适了，写成H2O更合适，根据电荷守恒，左边补OH。负极：2H24e+4OH=4H2O

正极电极反应式书写：

酸性介质中：O2得电子，根据电荷守恒再补4H+，产物写成H2O：正极：O2+4H++4e=2H2O碱性介质中：O2得电子，产物写成OH更合适，根据元素守恒，左边以H2O来补。正极：O2+2H2O+4e=4OH

方法二：用总反应。总反应：2H2+O2=2H2O减去负极反应：2H24e=4H+，将负极中失电子的H2抵消掉，可得酸性条件下的正极反应。【解读】①书写的原则是：按照负极发生氧化反应、正极发生还原反应的规律，正确判断出两极物质反应生成的产物，然后结合电解质溶液所能提供的离子，结合质量守恒定律、电荷守恒配平各电极式，两电极反应式相加则得总反应式。结合具体的情况，我们可以概括为以下两种情况：a.根据两个电极反应式，写出总反应式，使两个电极式得失电子数相等后，将两式相加，消去相同的部分。若电解质为弱电解质，在相加时应把离子改为相应的弱电解质。b.根据总反应式，写电极反应式一般分四个步骤：列物质，标得失；选离子，配电荷；配个数，巧用水；两式加，验总式。②写电极反应式时应注意：a.两极得失电子数相等。b.电极反应式常用“”，不用“”。c.电极反应式中若有气体生成，需加“↑”；若有固体生成，一般不标“↓”。【典例21】将锌片和铜片按图示方式插入柠檬中，电流计指针发生偏转。下列关于该装置的说法正确的是A．铜片为负极B．一段时间后，锌片质量减小C．电子通过柠檬汁液由锌片流向铜片D．柠檬汁液中的向锌片一侧迁移【答案】B【分析】铜片、锌片和柠檬组成原电池装置，其中活泼金属Zn作负极，发生失电子的氧化反应，Cu作正极，发生的电子的还原反应；【解析】A．该装置中活泼金属Zn作负极，故A错误；B．活泼金属Zn作负极，发生失电子的氧化反应，不断被消耗，质量逐渐减小，故B正确；C．电子由负极沿着导线移向正极，故C错误；D．原电池装置中阳离子移向正极，故D错误；答案选B。【典例22】下列装置能构成原电池的是A．B．C．D．

【答案】B【解析】A．没有形成闭合回路，所以不能构成原电池，A错误；B．有自发进行的氧化还原反应、活泼性不同的电极、电解质溶液和闭合回路，符合原电池的构成原理和条件，B正确；C．四氯化碳不是电解质溶液，C错误；D．没有形成闭合回路，所以不能构成原电池，D错误；故选B。【变式21】如图是课外活动小组设计用化学电源使LED灯发光的装置。下列说法正确的是A．溶液变成蓝色B．装置中存在“化学能→电能→光能”的转换C．如果将硫酸换成硫酸铜，导线中不会有电子流动D．如果将锌片换成铁片，电路中的电流方向改变【答案】B【解析】A．该装置组成锌铜原电池，锌作负极失去电子变成锌离子，铜作正极，铜本身不参与反应，溶液不会变成蓝色，A项错误；B．原电池是化学能转化为电能的装置，原电池产生的电能在电路中转化为LED灯的光能，所以装置中存在“化学能→电能→光能”的转换，B项正确；C．如果将硫酸换成硫酸铜，仍能形成原电池，导线中会有电子流动，C项错误；D．如果将锌片换成铁片，铁比铜活泼，铁仍旧作负极，电路中的电流方向不改变，D项错误；故选B。【变式22】下图所示各种装置中能构成原电池的是A．①②③ B．④⑤⑥ C．①③⑥ D．②④⑥【答案】C【解析】原电池的构成条件是：①有两个活泼性不同的电极，②将电极插入电解质溶液中，③两电极间构成闭合回路，④能自发的进行氧化还原反应。装置①③⑥具备这四个条件，为原电池；②中电极相同，不能构成原电池；④中酒精是非电解质，不能构成原电池，⑤中没有形成闭合回路，不能构成原电池。故选：C。知识点3原电池原理的应用知识点3原电池原理的应用1.制作化学电源。人们利用原电池原理，将化学能直接转化为电能，制作了多种电池，如干电池、蓄电池、充电电池、高能燃料电池等，以满足不同的需要。从理论上说，任何一个自发的氧化还原反应都可以设计成原电池制作化学电源。

①拆分反应：将自发的氧化还原反应分成两个半反应。②选择电极材料：将还原剂（一般为比较活泼的金属）作负极，活泼性比负极弱的金属或非金属导体作正极。如果还原剂不是金属而是其它还原性物质，可选择惰性电极——石墨棒、铂片作负极。③构成闭合回路：电解质溶液一般要能够与负极发生反应，或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反应(如溶解于溶液中的空气)。如果两个半反应分别在两个容器进行（中间连接盐桥），则两个容器中的电解质溶液应含有与电极材料相同的金属的阳离子。④画装置图：结合要求及反应特点，画出原电池装置图，标出电极材料名称、正负极、电解质溶液等。2.比较金属的活动性。

原电池中，一般活动性强的金属为负极，活动性弱的金属为正极。例如，有两种金属A和B，用导线连接后插入到稀硫酸中，观察到A极溶解，B极上有气泡产生，由原电池原理可知，A为负极，B为正极，金属活动性A＞B。

3.加快氧化还原反应速率。

实验室用Zn和稀H2SO4（或稀HCl）反应制H2，常用粗锌，它产生H2的速率快，原因是粗锌中的杂质和锌、稀H2SO4的溶液形成原电池，加快了锌的腐蚀，使产生H2的速率加快。如果用纯锌，可以在稀H2SO4溶液中加入少量的CuSO4溶液，也同样会加快产生H2的速率，原因是Cu2++Zn=Cu+Zn2+，生成的Cu和Zn在稀H2SO4溶液中形成原电池，加快了锌的腐蚀，产生H2的速率加快。

注：原电池为什么能加快化学反应速率？

以Fe与稀H2SO4溶液的反应为例说明。如下图所示：

甲中，Fe失去e－，变为Fe2+，Fe2+进入溶液，排斥了Fe片周围的H+，H+欲得电子须突破Fe2+形成的屏障，因而受到阻碍。乙中，Fe失去e－，e－转移到Cu片上，Cu片一侧没有Fe2+屏障，H+得e－不受阻碍，故其化学反应速率较快。4.金属防腐蚀：使被保护的金属制品作原电池正极而得到保护。如要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁等，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。【典例31】有a、b、c、d四个金属电极，有关的反应装置及部分反应现象如下：实验装置部分实验现象a极质量减小，b极质量增加b极有气体产生，c极无变化d极溶解，c极有气体产生电流计指示在导线中电流从a极流向d极由此可判断这四种金属的活动性顺序是A．d>a>c>b B．b>c>d>a C．d>a>b>c D．a>b>d>c【答案】C【解析】a极质量减小，b极质量增加，则表明a极金属失电子作负极，溶液中的Cu2+在b极得电子生成Cu附着在b极，金属活动性a＞b；b极有气体产生，c极无变化，则表明b极金属能与H+发生置换反应，而c极不能，金属活动性b＞c；d极溶解，c极有气体产生，则d极为负极，c极为正极，金属活动性d＞c；电流计指示，导线中电流从a极流向d极，则d极为负极，a极为正极，金属活动性d＞a；综合以上分析，金属活动性d＞a＞b＞c，C正确。【典例32】用下图装置探究原电池中的能量转化。图中注射器用来收集气体并读取气体体积，实验数据记录如下表：时间/min实验①实验②气体体积/mL溶液温度/℃气体体积/mL溶液温度/℃0022.0022.08.53024.85023.810.55026.0——

下列说法正确的是A．①②中的碳棒表面均有气泡产生B．生成相同体积气体时，实验①所用时间较短C．0~8.5min，实验②反应较快，是因为该实验装置构成了原电池D．反应至8.5min，对比两实验溶液温度，说明反应释放的总能量：①>②【答案】C【分析】①没有闭合电路，不行形成原电池，锌和盐酸生成氢气，锌表面有气体生成；②形成原电池，锌失去电子为负极，氢离子在碳极得到电子生成氢气为正极；【解析】A．由分析可知，①中锌表面生成气体，②中的碳棒表面有气泡产生，A错误；B．由表格数据可知，②反应速率更快，生成相同体积气体时，实验②所用时间较，B错误；C．0~8.5min，实验②反应较快，是因为该实验装置构成了原电池，原电池可以加速反应的进行，C正确；D．反应至8.5min，对比两实验溶液温度，说明反应①中转化为热能的能量较大，而不能水面释放的总能量①>②，D错误；故选C。【典例33】某学习小组用实验验证牺牲阳极保护法装置如图所示，下列说法正确的是（

）A．实验过程加入氯化钠是增大电解质溶液的离子浓度以加快反应速率B．Zn电极作为负极，发生还原反应C．向烧杯中滴入铁氰化钾后，铁电极附近出现蓝色沉淀D．实验过程会观察到电压表指针有偏转，是产生气流所致【答案】A【解析】A.氯化钠不参与反应，但可以增加导电能力，加快反应速率，故A正确；B.锌比铁活泼，锌作负极，化合价升高，被氧化，发生氧化反应，故B错误；C.铁氰化钾验证Fe2+，当有蓝色沉淀生成时，说明溶液中含有Fe2+，但Fe不参加反应，溶液中没有Fe2＋，故C错误；D.此装置为原电池装置，因此锌比铁活泼，锌作负极，铁作正极，指针偏转，是因为有电流的通过，故D错误；故选A。【典例34】理论上讲，任何自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。某同学利用反应“”设计了一个化学电池(如图所示)。该电池在外电路中，电流从a极流向b极。下列说法正确的是A．电极b的电极材料为铜，电极反应式为B．电极a的电极材料可以为Ag，也可以是石墨或铁C．c溶液为AgNO3溶液，放电时向b极移动D．装置放电时主要将电能转化为化学能【答案】A【解析】A．由外电路中，电流从a极流向b极。则电极b是电池的负极，由总反应可知，Cu作负极失去电子，电极反应为，A正确；B．电极a为电池的正极，为比Cu活泼性弱的金属或能导电的非金属，Ag或石墨正确，但不能为铁，B错误；C．c溶液为AgNO3溶液，向正极移动，即向电极a移动，C错误；D．装置放电时主要将化学能转化为电能，D错误；故选A。【变式31】有M、N、P、E、F五种金属，已知：①；②M、P用导线连接并放入硫酸溶液中，M表面有大量气泡逸出；③N、E用导线连接并放入E的硫酸盐溶液中，其中一极的电极反应式为；④P、F组成原电池时，F发生氧化反应。则这五种金属的还原性顺序是A．E＞P＞F＞M＞N B．E＞N＞M＞P＞FC．P＞F＞N＞M＞E D．F＞P＞M＞N＞E【答案】D【解析】①，则金属性M＞N；②M、P用导线连接并放入硫酸溶液中，M表面有大量气泡逸出，M为正极，P为负极，则金属性P＞M；③N、E用导线连接并放入E的硫酸盐溶液中，其中一极的电极反应式为，则N溶解，说明金属性N＞E；④P、F组成原电池时，F发生氧化反应，则F为负极，说明金属性F＞P，因此这五种金属的还原性顺序是F＞P＞M＞N＞E，故D符合题意。综上所述，答案为D。【变式32】实验室用铁粉和稀硫酸反应制H2，能使该反应速率加快的措施是A．加少量Cu粉 B．改用98％的浓硫酸C．增大压强 D．改用等质量铁片【答案】A【解析】A．加少量铜粉，铁铜在稀硫酸中构成原电池，原电池反应能加快生成氢气的反应速率，故A正确；B．铁在98％的浓硫酸钝化，钝化膜阻碍反应的继续进行，则改用98％的浓硫酸不加快生成氢气的反应速率，故B错误；C．制取氢气的反应是固液不加热的反应，增大压强，反应物的表面积和浓度不发生变化，生成氢气的反应速率不变，故C错误；D．铁片的表面积小于铁粉，改用等质量铁片，反应物的接触面积减小，生成氢气的反应速率减慢，故D错误；故选A。【变式33】利用原电池原理设计下图装置减缓水体中钢铁设施的腐蚀。下列有关说法不正确的是A．材料X可看作原电池的负极B．材料X应选样金属性比Fe弱的金属C．钢铁设施上的电极反应式为O2+4e+2H2O=4OHD．装置中电流从钢铁设施经导线流向材料X【答案】B【分析】减缓水体中钢铁设施的腐蚀，构成原电池反应，钢铁为正极、X为负极，X的活泼性大于铁。【解析】A．钢铁为正极、材料X可看作原电池的负极，故A正确B．钢铁为正极、X为负极，X的活泼性大于铁，故B错误；C．钢铁为正极、钢铁设施上的电极反应式为O2+4e+2H2O=4OH，故C正确；D．钢铁为正极、X为负极，电流从钢铁设施经导线流向材料X，故D正确；选B。【变式34】将反应设计成如图所示的原电池，下列说法正确的是A．Ag2O/Ag电极为正极B．电池工作时，OH向正极移动C．电池工作时，电子由Ag2O流向CuD．理论上每消耗6.4gCu，外电路中通过的电子为0.2mol【答案】A【分析】由总反应可知，铜元素价态升高，银元素价态降低，故铜为负极，Ag2O/Ag电极为正极。【解析】A．根据分析，Ag2O/Ag电极为正极，A正确；B．电池工作时，阴离子向负极移动，即OH向负极移动，B错误；C．电池工作时，电子由负极沿导线流向正极，即由Cu流向Ag2O，C错误；D．总反应中铜元素价态由0价变为+1价，理论上每消耗6.4gCu，消耗铜的物质的量为0.1mol，外电路中通过的电子为0.1mol，D错误；故选A。知识点3常见的化学电池知识点3常见的化学电池1、实用电池应具有的特点是：

能产生稳定且具有较高电压的电流；安全、耐用且便于携带；能够适用于特殊用途；便于回收处理，不污染环境或对环境产生的影响较小。

2、常用原电池

（1）干电池

干电池即普通的锌锰电池，它是用锌制的圆筒形外壳作负极，位于中央的盖有铜帽的石墨棒作正极，圆筒内填充ZnCl2、NH4Cl和淀粉糊作电解质，还填有MnO2作去极化剂（吸收正极放出的H2，防止产生极化现象）。电极反应：

负极：Zn＝Zn2+＋2e－

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

正极产生的NH3又和ZnCl2作用：Zn2+＋4NH3＝［Zn(NH3)4］2+

淀粉糊的作用：提高阴、阳离子在两个电极间的迁移速度。

电池总反应式为：2Zn＋4NH4Cl＋4MnO2＝［Zn(NH3)4］Cl2＋ZnCl2＋2Mn2O3＋2H2O

干电池的电压通常约为1.5V，携带方便，但放完电后不能再用，污染较严重。

（2）充电电池充电电池又称二次电池，它在放电时所进行的是氧化还原反应，在充电时可以逆向进行（一般通过充电器将交流电转变为直流电进行充电），使电池恢复到放电前的状态。这样可以实现化学能转变为电能（放电）、再由电能转变为化学能（充电）的循环。

①铅蓄电池

铅蓄电池是用硬橡胶或透明塑料制成长方形外壳，在正极板上附着一层棕褐色PbO2，负极板上是海绵状金属铅，两极均浸在密度为1.28g·cm3、浓度为30%的硫酸溶液中，且两极间用微孔橡胶或微孔塑料隔开。放电电极反应：负极：Pb(s)+SO42－(aq)－2e－＝PbSO4(s)；正极：PbO2(s)+4H+(aq)+SO42－(aq)+2e－＝PbSO4(s)+2H2O(l)充电电极反应：阳极：PbSO4(s)+2H2O(l)－2e－=PbO2(s)+4H+(aq)+SO42－(aq)；阴极：PbSO4(s)+2e－=Pb(s)+SO42－(aq)电池总反应式：Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)2PbSO4(s)+2H2O(l)铅蓄电池的优点：电动势高，电压稳定，使用范围宽，原料丰富，价格便宜。铅蓄电池的缺点：笨重，防震性差，易溢出酸液，维护不便，携带不便等。②银锌蓄电池

银锌蓄电池是形似干电池的充电电池，其负极为锌，正极为附着Ag2O的银，电解液为40%的KOH溶液。电极反应：放电电极反应：负极：Zn2e－+2OH＝Zn(OH)2正极：Ag2O+2e－+H2O＝2Ag+2OH充电电极反应：阳极：2Ag+2OH－2e－=Ag2O+H2O；阴极：Zn(OH)2+2e－=Zn+2OH电池总反应式：Zn+Ag2O+H2OZn(OH)2+2Ag③锂电池

元素周期表中IA族的锂（Li）——最轻的金属，也是活动性极强的金属，是制造电池的理想物质。锂电池是新一代可充电的绿色电池，已成为笔记本电脑、移动、数码相机、摄像机等低功耗电器的主流电源。电极反应为：负极：Li－e＝Li＋

正极：MnO2＋Li＋＋e＝LiMnO2

总反应：Li＋MnO2＝LiMnO2（3）燃料电池①氢氧燃料电池：氢氧燃料电池是一种高效低污染的新型电池，主要用于航天领域。它的电极材料一般为惰性电极，但具有很强的催化活性，如铂电极、活性炭电极等。电解质溶液为40%的KOH溶液。电极反应式为：

负极：2H2＋4OH－＝4H2O＋4e－，

正极：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－

电池的总反应式为：2H2＋O2＝2H2O

②甲烷氧燃料电池：该电池用金属铂片插入KOH溶液中作电极，又在两极上分别通甲烷和氧气。电极反应式为：

负极：CH4＋10OH－＝CO32－＋7H2O＋8e－

正极：2O2＋4H2O＋8e－＝8OH－

电池总反应式：CH4＋2O2＋2KOH＝K2CO3＋3H2O【解读】a.燃料燃烧是一种剧烈的氧化还原反应，可以利用原电池的工作原理将燃料和氧化剂（如O2）反应所放出的热能直接转变为电能。b.燃料电池是一种高效、环境友好的发电装置。c.燃料电池如果以氢气为燃料时，产物为水；以甲烷为燃料时，产物为水和二氧化碳，

d.燃料电池与干电池和蓄电池的主要差别在于反应物不是储存在电池内部，而是用外加的设备，源源不断地提供燃料和氧化剂，使反应能连续进行。

（4）海水电池：1991年，我国首创以铝－空气－海水为能源的新型电池，用作航海标志灯的电源。该电池以取之不尽的海水为电解质，靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流。电极反应式为：

负极：4Al＝4Al3＋＋12e－

正极：3O2＋6H2O＋12e－＝12OH－

这种海水电池的能量比干电池高20～50倍。

（5）发展中的化学电源：当今发展新型化学电源，不仅要在其高比能量、高比容量、长寿命方面取得长足的进步，而且更重要的是向“绿色电池”方向发展。除了前面介绍的锂电池、燃料电池外，还有可充式镍氢电池，它的化学成分主要由镍和稀土组成，不含汞，无污染，是“绿色电池”的佼佼者。它可连续充放电500次，每次充放电成本低，而且减少了对环境的汞污染。五、废旧电池的问题

1、废旧电池的主要危害我们日常所用的普通干电池，主要有酸性锌锰电池和碱性锌锰电池两类，它们都含有汞、锰、镉、铅、锌等。重金属对环境造成严重污染，威胁着人类的健康。金属种类危害的表现锰过量的锰蓄积于体内引起神经性功能障碍，早期表现为综合性功能紊乱。较重者出现两腿发沉，语言单调，表情呆板，感情冷漠，常伴有精神症状。锌锌盐能使蛋白质沉淀，对皮肤黏膜有刺激作用。当在水中浓度超过10～50mg/L时有致癌危险，可能引起化学性肺炎。铅铅主要作用于神经系统、活血系统、消化系统和肝、肾等器官。能抑制血红蛋白的合成代谢，还能直接作用于成熟红细胞，对婴幼儿影响甚大，它会导致儿童发育迟缓，慢性铅中毒可导致儿童智力低下。镍镍粉溶解于血液，参加体内循环，有较强的毒性，能损害中枢神经系统，引起血管变异，严重者导致癌症。汞汞是重金属污染物中最需注意的，对人的危害，确实不浅。长期以来，我国在生产干电池时，加入了这种有毒的物质——汞或汞的化合物，其碱性干电池中汞的含量达到1%～5%，中性干电池为0.025%。汞具有明显的神经毒性，此外对内分泌系统、免疫系统等也有不良的影响。1953年，发生在日本九州岛的震惊世界的水俣病事件，给人类敲响了汞污染的警钟。镉镉是人体不需要的元素，人体中的镉是出生后从外界环境经呼吸道和消化道摄取而蓄积的。慢性中毒的临床表现为肺气肿、骨质改变和贫血。日本发现某些地区由于长期食用被污染的、含镉量很高的米和水而发生疼痛病（骨痛病），主要病变为骨软化，疼痛始于下肢，后遍及全身至卧床不起。2、废旧电池的回收利用干电池中有Zn、Cu、C、MnO2、ZnCl2、NH4Cl、炭黑、石墨等单质和化合物。通过一系列的基本操作，可回收上述物质，用以补充部分化学实验的试剂。(1)Zn——用剪刀除去废电池外皮，洗净后剪碎晾干，即得锌片，可用于实验室制H2。如想得到锌粒，可将锌片放入铁坩埚中加强热使之熔化（Zn熔点410.6℃），熔化时会有少量ZnO白烟生成，熔化后除去浮渣，倒出冷却。依上法再熔化一次，倒在铁板上，在其凝固过程中将其割碎，即得锌粒。(2)铜片——把废旧电池上的铜帽取下砸扁，用煮沸的稀H2SO4洗涤，用水洗净晾干，得紫红色铜片。(3)碳棒——从废旧电池中取出，洗净即可，可用于电解池的电极。(4)氯化铵——洗涤干电池中黑色糊状物时，其不溶于水的物质基本是MnO2，氯化铵则溶于水中，将溶液过滤得澄清溶液，加热、蒸发、浓缩、结晶，即得氯化铵晶体。【研究与实践】《了解车用能源》【研究任务】参考答案：（1）汽车发展的过程和车用能源种类：蒸汽机汽车，所用能源为矿物燃料；内燃机汽车，所用能源有矿物燃料、乙醇等；燃料电池汽车，所用能源有氢气、甲烷等；电动汽车，所用能源是电能；太阳能汽车，所用能源是太阳能。（2）①2H2+O22H2OCH4+2O2CO2+2H2O2C8H18+25O216CO2+18H2OC2H5OH+3O22CO2+3H2O②几种燃料燃烧相同质量时放出热量多少（用热值表示）的比较物质热值（103kJ/mol）酒精30.2柴油42.7汽油46.1氢气142.5甲烷55.6在储存和运输方面，液态燃料优于气态燃料。③从来源方面说，氢气和酒精都是可再生能源，柴油、汽油和甲烷都是不可再生能源；从环保方面来看，最好的是氢气，其次是酒精和甲烷，柴油和汽油较差。(3)蒸汽机：化学能→内能→机械能；内燃机：化学能→内能→机械能；燃料电池：化学能→电能。这三种能量转化，在技术上都是可行的，但能量转化效率是然料电池最大，蒸汽机最小。【结果与讨论】参考答案：(1)选择氢气作为燃料，直接将化学能转化为电能。选择燃料时应考虑以下因素：①是否产生污染性气体；②是否易于点燃；③价格是多少；④使用是否安全；⑤是否易于贮存和运输；⑥能释放多少热量等。(2)启示：随着人类需求、社会发展与环境要求之间的矛盾，我们在提高人类生活水平的同时，既要考虑生活质量、生产成本，又要兼顾环境污染和可持续发展的“绿色化学”理念。【典例41】如图所示为普通锌