高三化學單元高中同步測控優(yōu)化設計第四章第一節(jié)第2課時 化學電源

高中同步測控優(yōu)化設計GAOZHONGTONGBUCEKONGYOUHUASHEJI第2課時化學電源第四章第一節(jié)2022內(nèi)容索引010203自主預習新知導學合作探究釋疑解惑課堂小結課標定位素養(yǎng)闡釋1.知道化學電源的分類及特征

。2.能說出常見的化學電源的工作原理,會寫電極反應式。3.能利用相關信息分析未知新型電池的工作原理。自主預習新知導學一、化學電源的分類及其特點1.化學電源的分類。化學電源包括一次電池、二次電池和燃料電池等,它們都是根據(jù)原電池原理制成的。2.化學電源的優(yōu)點。(1)能量轉(zhuǎn)化效率較高,供能穩(wěn)定可靠。(2)可以制成各種形狀、大小和容量不同的電池及電池組。(3)方便攜帶,易于維護等。3.判斷一種電池優(yōu)劣的主要標準——“兩看”。(1)看電池單位質(zhì)量或單位體積所能輸出電能的多少(比能量)或輸出功率的大小(比功率)。(2)看電池可儲存時間的長短。二、一次電池1.一次電池的特點。放電后不可再充電。一次電池又叫干電池,其電解質(zhì)溶液為膠狀,不流動。2.一次干電池的代表——堿性鋅錳電池。(1)組成。正極:MnO2;負極:Zn;電解質(zhì):KOH。(2)工作原理。負極反應:Zn+2OH--2e-══Zn(OH)2;正極反應:2MnO2+2H2O+2e-══2MnO(OH)+2OH-;總反應:Zn+2MnO2+2H2O══2MnO(OH)+Zn(OH)2。(3)特點:堿性鋅錳電池比普通鋅錳電池性能好,它的比能量和可儲存時間均有提高。三、二次電池1.二次電池的特點。放電后可以再充電而反復使用的電池。二次電池又叫可充電電池或蓄電池。2.鉛酸蓄電池。(1)基本構造如圖所示,負極板覆蓋Pb,正極板覆蓋PbO2,稀硫酸作電解質(zhì)溶液。(2)電池放電時的電極反應式如下。總反應:Pb+PbO2+2H2SO4══2PbSO4+2H2O。電池的充電過程與其放電過程相反。(3)鉛酸蓄電池的優(yōu)缺點。①優(yōu)點:可重復使用、電壓穩(wěn)定、使用方便、安全可靠、價格低廉,應用廣泛。②缺點:比能量低、笨重等。3.新型蓄電池的特點。小型化、供電方便、工作壽命長、不需要維護等。四、燃料電池1.燃料電池的特點。將燃料和氧化劑的化學能直接轉(zhuǎn)化為電能。工作時,燃料和氧化劑連續(xù)地由外部供給并在電極上進行反應,生成物不斷地被排出,從而連續(xù)不斷地提供電能。2.基本構造及工作原理(如圖,以酸性氫氧燃料電池為例)。負極反應:H2-2e-══2H+;3.燃料電池的優(yōu)點。(1)將化學能轉(zhuǎn)化為電能的轉(zhuǎn)化率高,超過80%,遠高于火力發(fā)電的轉(zhuǎn)化率。(2)污染小?！咀灾魉伎肌?/p>

廢舊電池應如何處理?為什么?提示:廢舊電池中常含有重金屬、酸或堿等物質(zhì),隨意丟棄會對生態(tài)環(huán)境和人體健康造成危害,應當集中回收處理。

【效果自測】

1.判斷正誤,正確的畫“√”,錯誤的畫“×”。(1)堿性鋅錳電池是一次電池,其中MnO2是催化劑,可使鋅錳電池的比能量高、可儲存時間長。(

)(2)一次電池中能發(fā)生氧化還原反應的物質(zhì)消耗到一定程度后,就不能繼續(xù)使用了。(

)(3)手機、電腦中使用的鋰電池屬于一次電池。(

)(4)鉛酸蓄電池放電時,正極與負極質(zhì)量均增大。(

)(5)鉛酸蓄電池應用廣泛主要是因為它的比能量高

。(

)(6)燃料電池的突出優(yōu)點是能量轉(zhuǎn)化率高,污染小。(

)(7)燃料電池工作時燃料在電池中燃燒,然后熱能轉(zhuǎn)化為電能。(

)(8)氫氧燃料電池在堿性電解質(zhì)溶液中負極反應為H2-2e-══2H+。(

)×√×√×√××2.如圖是鋅銀電池示意圖,總反應為Zn+Ag2O+H2O══Zn(OH)2+2Ag。(1)寫出其電極反應式。負極:

;

正極:

。

(2)若消耗0.65gZn時對外提供9.03×1021個電子的電量,則該電池將化學能轉(zhuǎn)化為電能的轉(zhuǎn)化率是

。

答案:(1)Zn+2OH--2e-══Zn(OH)2

Ag2O+H2O+2e-══2Ag+2OH-(2)75%合作探究釋疑解惑探究任務化學電源電極反應式的書寫【問題引領】

我們根據(jù)化學反應可以寫出離子方程式或熱化學方程式,根據(jù)電解質(zhì)的電離情況可寫出其電離方程式,根據(jù)有關信息也可以寫出化學電源的電極反應式。1.常溫下在銅、鋁、濃硝酸組成的原電池中,如何確定原電池的電極及放電的物質(zhì)?提示:常溫下鋁在濃硝酸中發(fā)生鈍化,銅與濃硝酸反應,因此銅作負極,失電子;鋁作正極,溶液中的

得電子。2.在銅、鋅、稀硫酸組成的原電池中,負極和正極分別發(fā)生什么類型的反應?提示:負極失電子,發(fā)生氧化反應;正極上H+得電子,發(fā)生還原反應?！練w納提升】

1.根據(jù)裝置書寫電極反應式(1)確定原電池的正、負極及放電的物質(zhì)。根據(jù)題目給定的圖示裝置特點或相關文字敘述,結合原電池正、負極的判斷方法,確定原電池的正、負極及放電的物質(zhì)。(2)書寫電極反應式。負極反應:一般是活動性較強的金屬、H2或其他具有還原性的物質(zhì)失去電子。正極反應:一般是金屬陽離子或

等具有氧化性的物質(zhì)得電子。根據(jù)正、負極得失電子守恒,將正、負極電極反應式相加可寫出電池總反應的方程式。2.根據(jù)電池總反應方程式寫電極反應式一般方法是:找出還原劑和氧化劑,確定負極、正極放電的物質(zhì)以及生成的物質(zhì);利用電荷守恒寫出電極反應式。也可以先寫出一個相對較簡單的電極反應式,用總反應方程式減去該反應式得出另一個電極反應式。以CH4+2O2+2KOH══K2CO3+3H2O為例,書寫該電池的電極反應式。步驟如下:(1)根據(jù)總反應方程式,分析元素化合價的變化,找出還原劑CH4和氧化劑O2,以及反應中轉(zhuǎn)移的總電子數(shù)為8e-,CH4被氧化,氧化產(chǎn)物是K2CO3:CH4-8e-——。(2)根據(jù)電解質(zhì)溶液的酸堿性,用H+或OH-或其他離子配平,使兩邊電荷總數(shù)相等:CH4+10OH--8e-——。在堿性溶液中,電極反應式中不能出現(xiàn)H+。(3)根據(jù)元素質(zhì)量守恒配平,即得負極電極反應式:CH4+10OH--8e-══

+7H2O。同理,書寫正極電極反應式:O2+2H2O+4e-══4OH-。在堿性溶液中,提供H+使O2-變?yōu)镺H-的是H2O,要用H2O替代H+?！镜湫屠}】

【例題】

鐵鎳蓄電池又稱愛迪生電池,放電時的總反應為:Fe+Ni2O3+3H2O══Fe(OH)2+2Ni(OH)2下列有關該電池的說法不正確的是(

)。A.電池的電解液為堿性溶液,正極為Ni2O3、負極為FeB.電池放電時,負極反應為Fe+2OH--2e-══Fe(OH)2C.電池充電過程中,陰極附近溶液的pH降低D.電池充電時,陽極反應為2Ni(OH)2+2OH--2e-══Ni2O3+3H2O答案:C解析:根據(jù)電池總反應,放電時鐵元素的化合價升高,鎳元素的化合價降低,故鐵是負極,氧化鎳是正極;放電時的產(chǎn)物為氫氧化物,故電解質(zhì)溶液是堿性溶液,所以A項、B項均正確;充電時,陰極反應與放電時的負極反應相反,為Fe(OH)2+2e-══Fe+2OH-,此時陰極附近溶液的pH增大,C項錯誤;根據(jù)所給的放電時的電池反應可推知D項正確。方法技巧二次電池的充電過程與放電過程相反,放電時為原電池,充電時為電解池。充電時,電池的正極外接直流電源的正極,作陽極,電池的負極外接直流電源的負極,作陰極。同一電極上的電極反應式,充電與放電時在形式上恰好相反;同一電極周圍的溶液,充電與放電時pH的變化趨勢也恰好相反。歸納為下圖:【變式訓練】

(雙選)堿性鋅錳電池以KOH溶液為電解液,電池總反應式為:Zn+2MnO2+2H2O══Zn(OH)2+2MnO(OH)。下列說法錯誤的是(

)。A.電池工作時,鋅失去電子,電子由負極通過電解質(zhì)溶液流向正極B.電池正極的電極反應式為2MnO2+2H2O+2e-══2MnO(OH)+2OH-C.電池工作一段時間后,電解質(zhì)溶液的堿性減弱D.外電路中每通過0.2mol電子,鋅的質(zhì)量理論上減小6.5g答案:AC解析:根據(jù)電池總方程式,電池工作時,負極材料鋅失去電子而發(fā)生氧化反應,失去的電子通過外電路流向正極,A項錯誤;MnO2獲得電子發(fā)生還原反應生成MnO(OH):2MnO2+2e-→2MnO(OH)。從元素