蘇教版2018-2019版高中化學專題2化學反應與能量轉(zhuǎn)化第三單元化學能與電能的轉(zhuǎn)化第2課時化學電源學案

1、2233第2課時化學電源柱心柱心*養(yǎng) *學習目標一舉電程的小格.2,就正用E寫悔能把學電源的電悔反應式.3. 了解型牌理電也忙亞鋰檢L也觀蟀出與他現(xiàn)株析土 I分析物化學賽但中 伯址ST量仆與物用皓觀結(jié)構的於菜.L槨暨認初：能利用原電池工悵黑忠勢標用處的 單的優(yōu)學電攏：新知導學后追生畔抵究祝咕、常見的化學電源1 .鋅鎰干電池桶NH|CI 湖抨茴F電池的*京意圖(1)結(jié)構鋅鎰干電池是以鋅筒為負極，石墨棒為正極，在石墨棒周圍填充糊狀的MnO和NHCl作電解質(zhì)。(2)原理鋅鎰電池是一次性電池，放電之后不能充電，內(nèi)部的氧化還原反應是不可逆的。(3)電極反應負極發(fā)生的電極反應為Zn-2e =Zrn+,正極

2、發(fā)生的電極反應為2MnO+2N甫+ 2e-=MiO+2NHJ + H2Q(4)缺陷與改進措施鋅鎰干電池電量小，而且在放電過程中容易發(fā)生氣漲或漏液，會導致電器設備的腐蝕。改進措施：在外殼套上防腐金屬筒或塑料筒制成防漏電池；將電池內(nèi)的電解質(zhì)NHCl換成濕的KOH并在構造上進行改進，制成堿性鋅鎰電池。2.充電電池充電電池又稱二次電池。其能量的轉(zhuǎn)化關系是化學能啖電能。常見的充電電池蝌蓄電池內(nèi)造示意國鉛蓄電池常作汽車電瓶，電壓穩(wěn)定，使用方便安全。負極材料是效，正極材料是 強，電解質(zhì)溶液是硫鬟溶液。銀鎘電池以Cd為負極，NiO(OH)為正極，以KOH電解質(zhì)，壽命比鉛蓄電池長，但鎘是致癌物質(zhì)，廢棄的 銀鎘電

3、池如不回收，會嚴重污染環(huán)境。堿金屬中的 Li是最輕的金屬，活動性極強，是制造電池的理想物質(zhì)。鋰離子電池是新一代可充電的綠色電池。3.燃料電池(1)燃料電池是通過燃料氣體與氧氣分別在兩個電極上發(fā)生氧化、還原反應，將化學能直接轉(zhuǎn)化 為電能的裝置。(2)燃料電池與火力發(fā)電相比，其燃料的利用率高、能量轉(zhuǎn)化率高。與干電池或者蓄電池的主要 差別在于反應物不是儲存在電池內(nèi)部，而是由外設裝備提供燃料和氧化劑等。(3)以30%勺KOHB液為電解質(zhì)溶液的氫氧燃料電池的電極反應如下：負極：2H2 + 4OH 4e =4HO(氧化反應)；正極：O+ 2H2O+ 4e =4OH (還原反應)；總反應：2H2+O=2HQ

4、L歸納總結(jié)-1從電極反應認識化學電池類型(1)活潑金屬作負極，被腐蝕或消耗，發(fā)生氧化反應，如鋅鎰干電池。(2)兩電極都參加反應，如鉛蓄電池。(3)兩電極均為惰性電極，電極本身不發(fā)生反應，而是由引入到兩極上的物質(zhì)發(fā)生反應，如燃料 電池。陋J 1】下列電池工作時， O2在正極得電子的是()ABCD1! !鋅鎰電池鉛蓄電池氫氧燃料電池銀鎘電池考點常見化學電源題點常見化學電源的分類答案 C例2】汽車的啟動電源常用鉛蓄電池，其放電時的原電池反應如下：PbO+Pb+ 2H2SO=2PbSO+ 2H2O,根據(jù)此反應判斷，下列敘述中正確的是()Pb是正極PbO得電子，被氧化C.負極反應是 Pb+ SCO 2e

5、 =PbS0D.電池放電時，溶液的酸性增強考點常見化學電源題點鉛蓄電池答案 C解析 從鉛蓄電池的放電反應可以看出：放電過程中Pb失去電子變?yōu)?Pb,發(fā)生氧化反應，因而Pb是負極；PbC2得到電子發(fā)生還原反應，被還原；反應過程中消耗了H2SO,使溶液的酸性減弱。思維啟迪二次電池的放電、充電是相反的過程，如鉛蓄電池放電時，Pb電極上發(fā)生氧化反應，充電時 Pb電極上發(fā)生還原反應，PbO電極亦是如此。二、電池中電極反應式的書寫.充電電池電極反應式的書寫方法(1)先標出原電池總反應式電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目，指出參與負極和正極反應的物質(zhì)。(2)寫出一個比較容易書寫的電極反應式(書寫時一定要注意電極產(chǎn)物是否與

6、電解質(zhì)溶液共存)。(3)在電子守恒的基礎上，總反應式減去寫出的電極反應式即得另一電極反應式。【例3】 鉛蓄電池是化學電源，其電極材料分別是Pb和PbO,電解液為稀硫酸。工作時該電池總反應式為 Pb+PbO+2H2SO=2PbSa 2H2Q 根據(jù)上述情況判斷：(1)工作時，電解質(zhì)溶液的 pH(填“增大” “減小”或“不變”)。(2)工作時，電解質(zhì)溶液中的陰離子移向 極。電流方向從 極流向 極。(4)寫出負極的電極反應式： 。(5)當鉛蓄電池向外電路提供1 mol電子時，理論上負極板的質(zhì)量增加 g o考點常見化學電源題點 鉛蓄電池的相關綜合答案 (1)增大 (2)負 (3)正負 Pb +SO 2e

7、 =PbSO (5)48解析 本題解答時應從兩方面入手：一是根據(jù)電池總反應式明確鉛蓄電池的工作原理，二是抓住電極反應中各反應物和生成物之間量的關系。由鉛蓄電池工作時總反應式可知Pb為負極，負極反應為 Pb- 2e +SO2 =PbSO, PbO為正極，正極反應為 PbO2+ 4HI+ + SC4 + 2e =PbS(4)+ 2HO。由于電池工作時，不斷消耗H2SO且生成水，使 M的濃度減小，故pH增大；陰離子移向負極，電 -2e 流方向與電子移動方向相反，由正極到負極；當外電路中通過1 mol電子時，根據(jù) PbPbSO,則負極增重為 SO-的質(zhì)量，即96 g - mol 1 mol =48 g

8、。.燃料電池電極反應式的書寫方法(1)寫出電池總反應式。燃料電池的總反應與燃料的燃燒反應一致，若產(chǎn)物能和電解質(zhì)反應則總反應為加合后的反應。甲烷燃料電池(電解質(zhì)溶液為NaOH溶液)的總反應為CH+2Q +2NaOH=NCO+ 3H2O。(2)寫出電池的正極反應式。根據(jù)燃料電池的特點，一般在正極上發(fā)生還原反應的物質(zhì)都是Q,隨著電解質(zhì)溶液的不同，其電極反應有所不同，其實，我們只要熟記以下兩種情況：酸性電解質(zhì)溶液環(huán)境下的電極反應式：O+4H+4e =2HIOo堿性電解質(zhì)溶液環(huán)境下的電極反應式：O+2H2O+ 4e =4OHo(3)根據(jù)電池總反應式和正極反應式寫出電池的負極反應式?！纠?】如圖所示，可形

9、成氫氧燃料電池。通常氫氧燃料電池有酸式(當電解質(zhì)溶液為硫酸時)和堿式當電解質(zhì)溶液為 NaOH(aq)或KOH(aq)時兩種。試回答下列問題：（1）酸式電池的電極反應：負極： , 正極： ; 電池總反應： ;電解質(zhì)溶液pH的變化為 （填“變大” “變小”或“不變”）。（2）堿式電池的電極反應：負極： , 正極： ; 電池總反應： ; 電解質(zhì)溶液pH的變化為 （填“變大” “變小”或“不變”）?？键c常見化學電源題點電極反應式的書寫答案 （1）2H 24e =4 Q+4e +4H+=2HO 2H2+Q=2HO 變大 （2）2H 24e + 40H =4HO Q+ 4e + 2H2O=4OH 2H2+

10、O=2H0 變小 解析（1）正極上，Q得電子變?yōu)镺溶液中O一不能單獨存在，酸性條件下與H+結(jié)合成HO。負極上，H失電子變?yōu)?凹，M進入電解質(zhì)溶液。電池總反應相當于Hb在。中燃燒的反應，由于有水生成，溶液將逐漸變稀，故pH變大。（2）正極上，O2得電子變?yōu)镃T ,溶液中O2一不能單獨存在，堿性條件下與 H2O結(jié)合成OH。負極上，H2失電子變?yōu)閴A性條件下 4不能大量存在，與 OH結(jié)合成HO。電池總反應相當于 H2在Q中燃燒的反應。同樣，由于有水生成，C（OH ）變小，pH變小。達標檢測棺利用F?達標過關.下列幾種化學電池中，不屬于可充電電池的是（）A.堿性鋅鎰電池B.手機用鋰電池C.汽車用鉛蓄電池

11、D.玩具用銀氫電池考點常見化學電源題點常見電源的分類答案 A解析 A項，堿性鋅鎰電池屬于一次電池，不屬于可充電電池，正確；B項，手機用鋰電池屬于可充電電池，錯誤； C項，汽車用鉛蓄電池屬于可充電電池，錯誤； D項，玩具用銀氫電池屬于 可充電電池，錯誤。.下列有關鋅鎰干電池的說法中正確的是（）A.鋅外殼是負極，石墨碳棒是正極材料B.在外電路中電子從碳棒流向鋅外殼C.電流從鋅流到碳棒上D.在電池內(nèi)部陽離子從碳棒向鋅片移動考點常見化學電源題點鋅鎰干電池答案 A解析 A項，在鋅鎰干電池中，鋅外殼是負極，石墨碳棒是正極，故正確；B項，在外電路中電子從鋅外殼流向碳棒，故錯誤；C項，電流的方向與電子的流向相

12、反，應從碳棒流向鋅，故錯誤；D項，電池內(nèi)部，陽離子向正極碳棒移動，故錯誤。（2017 北京101中學期中）LED產(chǎn)品的使用為城市增添色彩。下圖是氫氧燃料電池驅(qū)動LED發(fā)光的一種裝置示意圖。下列有關敘述正確的是（）氣的熱力出池um發(fā)光二極首A. a處通入氧氣，b處通入氫氣B.通入H2的電極發(fā)生反應：Hb-2e =2rfC.通入O的電極為電池的正極D.該裝置將化學能最終轉(zhuǎn)化為電能考點常見化學電源題點氫氧燃料電池答案 C解析 A項，由電子流向可知 a為負極，b為正極，負極上發(fā)生氧化反應，通入的是氫氣，正極上 發(fā)生還原反應，通入的是氧氣，故錯誤；B項，a為正極，通入氫氣，電解質(zhì)溶液為堿性，因此發(fā)生的電

13、極反應為 H2-2e +2OH =2HO,故錯誤；C項，氧氣得電子，因此通入氧氣的電極為 電池的正極，故正確；D項，該裝置的能量轉(zhuǎn)換是化學能一-電能一f光能，故錯誤。 TOC o 1-5 h z 4.茫茫黑夜中，航標燈為航海員指明了方向。航標燈的電源必須長效、穩(wěn)定。我國科技工作者 研制出以鋁合金、Pt Fe合金網(wǎng)為電極材料的海水電池。在這種電池中 （）鋁合金是負極海水是電解質(zhì)溶液鋁合金電極發(fā)生還原反應A.B.C.D.考點新型化學電源題點金屬空氣燃料電池答案 A5.銀鋅電池是一種常見化學電源，其反應原理:如圖所示。下列說法不正確的是（）Zn+ Ag2O+ HbO=Zn(OH)+ 2Ag。其工作示

14、意圖in5.銀鋅電池是一種常見化學電源，其反應原理:如圖所示。下列說法不正確的是（）Zn+ Ag2O+ HbO=Zn(OH)+ 2Ag。其工作示意圖in電極Ag 口電鍍圖SI 二二- mnLJKOUjSiiZn電極是負極Ag2O電極發(fā)生還原反應Zn電極的電極反應式：Zn2e+ 20H =Zn（OHD.放電前后電解質(zhì)溶液的pH保持不變考點常見化學電源題點常見化學電源的綜合答案 D解析 反應中鋅失去電子， Zn電極是負極，A正確；Ag2O得到電子，發(fā)生還原反應，B正確；電解質(zhì)溶液顯堿性，Zn電極的電極反應式：Zn2e+ 20H =Zn（OH, C正確；根據(jù)方程式可知消耗水，且產(chǎn)生氫氧化鋅，氫氧根濃

15、度增大，放電后電解質(zhì)溶液的pH升高，D錯誤。6.有一種微型電池，其電極分別為Zn和Ag2O,電解質(zhì)溶液是 KOH溶液，試回答下列問題：（1）原電池是把 能轉(zhuǎn)化成 能的裝置。該電?&中Zn極為 極。（3）當金屬Zn消耗了 16.25 g時，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為 。考點常見化學電源題點常見化學電源的綜合答案 （1）化學 電 （2）負 （3）0.5 mol課時對點練 孑拄寬基強化落實對點訓練題組一常見化學電源1 .廢電池處理不當不僅造成浪費，還會對環(huán)境造成嚴重污染，對人體健康也存在極大的危害。有同學想將其變廢為寶，以下他的想法你認為不正確的是（）A.把鋅皮取下洗凈用于實驗室制取氫氣B.碳棒取出洗凈用

16、作電極C.把銅帽取下洗凈回收利用D.電池內(nèi)部填有 NH4C1等化學物質(zhì)，將廢電池中的黑色糊狀物作化肥用考點常見化學電源題點廢舊電池的危害及回收利用答案 D解析 雖然氯化鏤是一種化學肥料，但電池內(nèi)部還有其他有害物質(zhì)，如果用作化肥，會污染土壤，進入生物鏈后，影響人體健康。2.最早使用的化學電池是鋅鎰電池，即大家熟悉的干電池，其結(jié)構如圖所示。盡管這種電池的歷史悠久，但對于它的化學過程人們尚未完全了解。一般認為，放電時，電池中的反應如下：E 極：2MnO+ 2e +2Nb4=MnQ+HbO+ 2NH TF 極：Zn- 2e =Zri +總反應式：2MnO+Zn+2Nh4=MnQ+Zn2+2NHd +

17、HO下列說法正確的是（）E極是電池的正極，發(fā)生的是氧化反應F極是電池的負極，發(fā)生的是氧化反應C.從結(jié)構上分析，鋅鎰電池應屬于可充電電池D.鋅鎰電池內(nèi)部發(fā)生的氧化還原反應是可逆的考點常見化學電源題點鋅鎰干電池答案 B解析 E極發(fā)生還原反應，應為電池的正極，F(xiàn)極發(fā)生氧化反應，為電池的負極。干電池中反應不可逆，故不屬于可充電電池。3.鉛蓄電池的兩極分別為Pb、PbQ,電解質(zhì)溶液為 HbSO溶液，電池放電時的反應為Pb+PbO+2HSQ=2PbSa 2HO,下列對電池放電時的分析正確的是（）A. Pb為正極被氧化B.電子從PbQ流向外電路SO-向PbQ處移動D.電解質(zhì)溶液pH不斷增大考點常見化學電源題

18、點鉛蓄電池答案 D解析 根據(jù)元素化合價變化知，鉛失電子作還原劑而被氧化，則鉛作負極，故A錯誤；該原電池中，鉛失電子作負極，二氧化鉛得電子作正極，導致電子從鉛沿導線流向正極二氧化鉛，故B錯誤；該原電池放電時，硫酸根離子向負極鉛移動，氫離子向正極二氧化鉛移動，故C錯誤；根據(jù)電池反應式知，硫酸參加反應，則溶液中氫離子濃度逐漸減小，溶液的pH逐漸增大，故D正確。4.氫氧燃料電池可以使用在航天飛機上，其反應原理示意圖如下所示。下列有關氫氧燃料電池的說法，正確的是（）箱氧燃料電池示意圖A.該電池工作時電能轉(zhuǎn)化為化學能B.該電池中電極 a是正極C.外電路中電子由電極 b通過導線流向電極 aD.該電池的總反應

19、：2H2+Q=2HO考點常見化學電源題點氫氧燃料電池答案 D解析 燃料電池是將化學能轉(zhuǎn)化為電能，A項不正確；a極通入H2發(fā)生氧化反應，是電池的負極，B項不正確；外電路中電子由負極流向正極，即由電極a通過導線流向電極 b, C項不正確.下列關于化學電源的說法正確的是（）A.干電池放電之后還能再充電B.充電電池在放電和充電時都將化學能轉(zhuǎn)化為電能C.充電電池可以無限制地反復放電、充電D.氫氧燃料電池是一種環(huán)境友好型電池考點常見化學電源題點常見化學電源的綜合判斷答案 D解析 A項，干電池是一次性電池，放電之后不能再充電，錯誤；B項，充電電池在放電時化學能轉(zhuǎn)化為電能，充電時將電能轉(zhuǎn)化為化學能，錯誤； C

20、項，充電電池不能無限制地反復放電、充 電，錯誤；D項，氫氧燃料電池的生成物是水，是一種環(huán)境友好型電池，正確。題組二新型化學電源.鋰電池是一代新型高能電池，它以質(zhì)量輕、能量高而受到了普遍重視，目前已研制成功多種 鋰電池。某種鋰電池的總反應式為Li +MnO=LiMnO,下列說法正確的是（）Li是正極，電極反應為Li e =LiLi是負極，電極反應為Li e =LiMnO是負極，電極反應為 MnO + e =MnOLi是負極，電極反應為 Li - 2e =Li2+考點新型化學電源題點用途廣泛的鋰電池答案 B解析 由總反應Li + MnC2=Li MnQ可知，Li元素在反應后化合價升高（0f+ 1）

21、 , Mn元素在反應后化合價降低（+4+ 3）。Li被氧化，在電池中作負極，電極反應為Li -e =Li + , MnC在正極上反應，電極反應為 MnC+ e =MnC7.魚雷采用 AlAgzC動力電池，以溶有氫氧化鉀的流動海水為電解液，電池反應為2Al +3Ag2。+ 2KCH=6Ag 2KAlc2 + H2C,下列說法錯誤的是 （）Ag2。為電池的正極Al在電池反應中被氧化C.電子由Ag2。極經(jīng)外電總流向 Al極D.溶液中的CH向Al極遷移考點新型化學電源題點 層出不窮的新型化學電源答案 C解析 A項，根據(jù)原電池工作原理，化合價升高，失電子的作負極，即鋁單質(zhì)作負極，則Ag2。作電池的正極，

22、正確；B項，根據(jù)電池總反應，鋁的化合價升高，被氧化，正確；C項，根據(jù)原電池工作原理，外電路電子從負極流向正極，由鋁流向氧化銀，錯誤；D項，根據(jù)原電池工作原理，陽離子移向正極，陰離子移向負極，即CH移向鋁極，正確。8 . （2017 永州高一檢測）銀鎘（Ni Cd）可充電電池可以發(fā)生如下反應：Cd（CH）2 + 充電2Ni（CH） 2放電 Cd+2NiC（CH） + 2H2Q由此可知，該電池的負極材料是 （）A. CdB. NiC（CH）Cd（CH）2D. Ni（CH） 2考點新型化學電源題點 ?？汲Ｐ碌某潆婋姵卮鸢?A解析放電時，元素化合價升高的物質(zhì)為負極材料。9.將粕電極放置在 KCH溶液中

23、，然后分別向兩極通入CH4和Q,即產(chǎn)生電流，稱為甲烷燃料電池。已知甲烷燃料電池兩個電極上的反應分別為CH!-8e + 10CHI =C（C + 7代。,2。2 + 8e-+4H2C=8CHo下列有關說法中錯誤的是（）A. CH4在負極上反應，C在正極上反應B.放電過程中電解質(zhì)溶液的堿性減弱C.此電池屬于環(huán)境友好型電池D.此電池中化學能 100%?；癁殡娔芸键c新型化學電源題點甲烷燃料電池 答案 D解析 A項，CH4燃料電池中，燃料失電子發(fā)生氧化反應，所以CH在負極上反應，氧氣得電子發(fā)生還原反應，所以 Q在正極上反應，正確；B項，根據(jù)電池總反應 CH+2Q+2OHT =C6 + 3HO知，OH參加

24、反應，所以溶液中OH濃度降低，溶液的堿性減弱，正確； C項，該電池放電時不產(chǎn)生對環(huán)境有污染的物質(zhì)，所以屬于環(huán)境友好型電池，正確；D項，此電池中化學能轉(zhuǎn)化為電能和少量熱能，錯誤。 10.如圖是甲醇（CHbOH）燃料電池的化學原理示意圖，下列判斷不正確的是（）-I CH,四i。:KOH溶液A.電極A為電池負極B.電極B表面上發(fā)生還原反應C.工作一段時間溶液 pH保持不變D.燃料電池工作時不會出現(xiàn)火焰考點新型化學電源題點甲醇燃料電池答案 C解析 甲醇燃料電池中，甲醇在負極通入，氧氣在正極通入，即A是負極，B是正極，Q在電極B表面發(fā)生還原反應，A B正確；由于氧氣和甲醇不直接接觸，不可能產(chǎn)生火焰，D正

25、確；因為反應后會生成碳酸鉀，消耗氫氧化鉀，因此溶液的堿性降低，C錯誤。11.據(jù)報道，鋅電池可能將會取代目前廣泛使用的鉛蓄電池，因為鋅電池容量更大，而且沒有鉛污染。其電池反應為 2Zn+Q=2ZnQ原料為鋅粒、電解液和空氣。則下列敘述正確的是（）A.鋅為正極，空氣進入負極反應B.負極反應為 Zn- 2e =Zn +C.正極發(fā)生氧化反應D.電解液為強酸考點新型化學電源題點金屬空氣燃料電池答案 B解析 Zn與。反應的電子轉(zhuǎn)移情況為221rH卜法”所以Zn作負極，負極發(fā)生氧化反應：Zn-2e =Zr+o Q是正極反應物，發(fā)生還原反應。若電解液是強酸，電池的化學反應不是2Zn2+ Q=2ZnQ 而是 Z

26、n+2H =Zn +H2T。. 一種微生物燃料電池的結(jié)構示意圖如下，關于該電池的敘述正確的是()A.電池工作時，電子由 a流向bB.微生物所在電極區(qū)放電時發(fā)生還原反應C.放電過程中，可從正極區(qū)移向負極區(qū)D.正極反應式為 MnO+ 4H +2e =M2i +2H2O考點新型化學電源題點微生物燃料電池答案 D解析因為右側(cè)產(chǎn)生CO,說明微生物所在的電極區(qū)Cm(H2O)n失電子生成CO,電池工作時電子由b極經(jīng)外電路流向a極，A錯誤；微生物所在電極區(qū)放電時發(fā)生氧化反應，B錯誤；放電時陽離子向正極移動，C錯誤；放電時正極發(fā)生還原反應，D正確。綜合弓S化.研究人員研制出一種鋰水電池，可作為魚雷和潛艇的儲備電

27、源。該電池以金屬鋰和鋼板為電極材料，以LiOH為電解質(zhì)，使用時加入水即可放電?？偡磻獮?Li + 2HO=2LiOF# H4。(1)該電池的負極是,負極反應式是 o(2)正極現(xiàn)象是 。放電時0H向(填“正極”或“負極”)移動?？键c新型化學電源題點化學電源的相關綜合答案 鋰 Li -e =Li+ (2)有無色氣體產(chǎn)生(3)負極解析 金屬鋰比鐵活潑，作原電池的負極，電極反應式為Lie=Li + , LiOH溶液中的陽離子有Li+和可，由于氧化性：MLi+,所以正極反應是 2H+ + 2e=HT ,正極產(chǎn)生無色氣體；在原電池的放電過程中，陽離子向正極移動，陰離子向負極移動，所以0H向負極移動。.目前汽車上使用的鉛蓄電池如圖所示，根據(jù)圖示回答下列問題：鉛蓄電池的負極是 ,負極反應式是 ,鉛蓄電池 的總反應式為 Pb+ PbQ+ 2HSO=2PbSM 2H2O,則正極反應式為 。放電過程中 溶液的密度 （填“增大” “減小”或“不變”）?？键c常見化學電源題