2019高中化学 专题1 第二单元 化学能与电能的转化 第2课时 化学电源学案 苏教版选修4.doc

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1、1第第 2 2 课时课时 化学电源化学电源学习目标：1.了解化学电源的种类及其工作原理，知道化学电源在生产、生活和国防中的实际应用。2.掌握一次电池、二次电池的反应原理，会书写电极反应式。(重点)自 主 预 习探 新 知1化学电源的分类及特点Error!化 学 电 源2银锌钮扣电池(一次电池)(1)组成(2)电极反应和电池反应负极：Zn2OH2e=Zn(OH)2。正极：Ag2OH2O2e=2Ag2OH。电池反应：ZnAg2OH2O=2AgZn(OH)2。3锌锰干电池(一次电池)(1)组成：分为酸性锌锰电池(普通锌锰干电池)和碱性锌锰电池，其正极为石墨棒，负极为锌筒，前者电解质溶液为 NH4Cl

2、 和 ZnCl2混合液，后者电解质为 KOH。(2)电极反应和电池反应对于碱性锌锰干电池：负极：Zn2OH2e=Zn(OH)2正极：2MnO22H2O2e=2MnOOH2OH。电池反应：Zn2MnO22H2O=Zn(OH)22MnOOH。(3)特点：比能量大，能提供较大电流并连续放电。4燃料电池以 KOH 溶液为电解质溶液，写出氢氧燃料电池的电极反应式和电池反应。 电极反应(碱性环境)：负极：H22OH2e=2H2O；正极： O2H2O2e=2OH；1 2电池反应：H2 O2=H2O。1 22特点：连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化成电能，能量利用率高，排放废弃物少。5铅蓄电池(二次电池)(

3、1)组成(2)电极反应和电池反应放电时负极：PbSO2e=PbSO4(氧化反应)24正极：PbO24HSO2e=PbSO42H2O(还原反应)24电池反应：PbPbO24HSO=2PbSO42H2O。24充电时铅蓄电池的充电反应是放电反应的逆反应。阴极：PbSO42e=PbSO(还原反应)24阳极：PbSO42H2O2e=PbO24HSO(氧化反应)24总反应：2PbSO42H2O=PbPbO24H2SO。24上述充、放电反应可写成如下化学方程式：(3)特点可重复使用，电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉、生产生活中应用广泛。缺点是比能量低、笨重、废弃电池污染环境。基础自测1判断正误(正确的

4、打“” ，错误的打“”)。(1)二次电池又叫蓄电池，放电后可充电使活性物质再生。( )3(2)Zn 具有还原性和导电性，可作锌锰干电池的负极材料。( )(3)铅蓄电池电路中转移 2 mol 电子时，要消耗 1 mol 硫酸。( )(4)氢氧燃料电池中负极氢气失去电子，正极氧气得到电子。( )【答案】 (1) (2)(3) 铅蓄电池的负极和正极均要消耗硫酸，故当电路中转移 2 mol 电子时，需消耗2 mol 硫酸。(4)2下列有关电池的说法不正确的是( )A手机上用的锂离子电池属于二次电池B铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极C甲醇燃料电池可把化学能转化为电能D锌锰干电池中，锌电极

5、是负极B B 二次电池，即可充电电池，所以 A 项对。在原电池中，活泼金属 Zn 是负极，负极失电子发生氧化反应，因此电子的流向是由负极(锌电极)流向正极(铜电极)，所以 B 项错。3下列有关化学电池的说法中正确的是( )【导学号：73702040】A化学电池只能将化学能转化为电能B燃料电池能将全部化学能转化为电能C锌银电池比能量大，电压稳定，储存时间长D一次电池包括干电池和蓄电池C C 蓄电池不但可以将化学能转化为电能(放电)，也可以将电能转化为化学能(充电)；燃料电池的能量转换率超过 80%，但不可能 100%转换；蓄电池可重复使用，属于二次电池。合 作 探 究攻 重 难新型电池中电极反应

6、式的书写与判断一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，其电池反应的化学方程式为CH3CH2OHO2CH3COOHH2O。思考交流1该反应的正极反应写为 O24e2H2O=4OH正确吗？为什么？如果不正确，请写出正确的正极反应式。【提示】 不正确。因为该电池为酸性燃料电池，在酸性环境中其电极产物不应写成OH。正确的电极反应式为 O24H4e=2H2O。42根据(1)中写出的正极反应式，推出其负极的电极反应式。【提示】 利用电池反应式减去正极反应式可推知负极的电极反应式为：CH3CH2OH4eH2O=CH3COOH4H。(1)一般电极反应式的书写(2)复杂电极反应式的书写复杂电极反应式总反应式较

7、简单一极的电极反应式(3)给出电极反应式书写总反应式根据给出的两个电极反应式，写出总反应式时，首先要使两个电极反应式的得失电子相等，然后将两式相加，消去反应物和生成物中相同的物质即可。注意：若反应式同侧出现不能共存的离子，如 H和 OH、Pb2和 SO，要写成反应24后的物质，如 H2O、PbSO4。(4)根据装置书写电极反应式确定原电池的正负极及放电的物质。首先根据题目给定的图示装置特点，结合原电池正负极的判断方法，确定原电池的正负极及放电的物质。书写电极反应式。a负极反应：规律：活泼金属或 H2(或其他还原剂)失去电子生成金属阳离子或 H(或其他氧化产物)。特例：若电解质溶液中的阴离子与生

8、成的金属阳离子或 H能反应，则该阴离子应写入电极反应式，如铅蓄电池的负极反应是 PbSO2e=PbSO4。24b正极反应：规律：阳离子得电子生成单质或氧气得电子。5特例：若是氧气得电子，要考虑电解质溶液的情况。中性或碱性：O22H2O4e=4OH酸性：O24H4e=2H2O。写出电池总反应方程式。结合电子守恒将正负极电极反应式相加即得到电池总反应方程式。当 堂 达 标固 双 基题组 1 一次电池1碱性电池具有容量大，放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：Zn2MnO22H2O=Zn(OH)22MnOOH，下列说法错误的是( )【导学号：7370

9、2041】A电池工作时，锌失去电子B电池正极的电极反应式为：2MnO22H2O2e=2MnOOH2OHC电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极D外电路中每通过 0.2 mol 电子，锌的质量理论上减少 6.5 gC C 从电池总反应式 Zn2MnO22H2O=Zn(OH)22MnOOH 可以确定 Zn 为负极，电子从负极流出经外电路流向正极。当外电路中每通过 0.2 mol 电子，参加反应的锌理论上为0.1 mol，即质量减少 6.5 g。2钮扣电池可作计算器、电子表等的电源。有一种钮扣电池，其电极分别为 Zn 和Ag2O，以 KOH 溶液为电解质溶液，电池的总反应为 ZnAg2OH2O=2

10、AgZn(OH)2。关于该电池的叙述不正确的是( )A使用时电子由 Zn 极经外电路流向 Ag2O 极，Zn 是负极B使用时电子由 Ag2O 极经外电路流向 Zn 极，Ag2O 是负极C正极的电极反应为 Ag2O2eH2O=2Ag2OHDZn 极发生氧化反应，Ag2O 极发生还原反应B B 由总方程式可以看出，负极为 Zn，正极为 Ag2O，使用时电子由负极流向正极，A项正确，B 项错误；负极发生氧化反应，正极发生还原反应，C 项正确，D 项也正确。题组 2 二次电池63关于铅蓄电池的说法正确的是( )【导学号：73702042】A在放电时，正极发生的反应是 Pb(s)SO(aq)=PbSO4

11、(s)2e24B在放电时，该电池的负极材料是铅板C在充电时，电池中硫酸的浓度不断变小D在充电时，阳极发生的反应是 PbSO4(s)2e=Pb(s)SO(aq)24B B 铅蓄电池的充放电反应为：Pb(s)PbO2(s)2H2SO4(aq)2PbSO4(s)2H2O(l)，放电充电放电时 Pb 作负极：Pb(s)2eSO(aq)=PbSO4(s)，在正极上：PbO2(s)242e4H(aq)SO(aq)=PbSO4(s)2H2O(l)；充电时，H2SO4的浓度不断增大；阳24极上发生的是氧化反应，是失去电子而不是得到电子。4某碱性蓄电池在充电和放电时发生的反应为 FeNiO22H2OFe(OH)

12、2Ni(OH)放电充电2，下列说法中正确的是( )A放电时，负极上发生反应的物质是 FeB放电时，正极反应是 NiO22e2H=Ni(OH)2C充电时，阴极反应是 Ni(OH)22e2OH=NiO22H2OD充电时，阳极附近 pH 增大A A 原电池的负极发生氧化反应，该原电池的负极为 Fe，A 项正确；该电池的正极为NiO2，发生还原反应，电极反应为 NiO22e2H2O=Ni(OH)22OH，B 项错误；充电时，阴极发生还原反应，电极反应为 Fe(OH)22e=Fe2OH，C 项错误；充电时，阳极的电极反应为 Ni(OH)22OH2e=NiO22H2O，pH 减小，D 项错误。题组 3 燃

13、料电池5科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池，利用细菌将有机物转化为甲烷，然后将甲烷通入以 KOH 为电解质的燃料电池发电。电池负极反应为( )【导学号：73702043】ACH48e8OH=CO26H2OBO24H4e=2H2OCCH410OH8e=CO7H2O23DO22H2O4e=4OHC C 甲烷燃料电池的总反应：CH42O22KOH=K2CO33H2O，根据负极发生氧化反应，正极发生还原反应，判断出负极通入甲烷，正极通入氧气，故 B、D 错。然后根据甲烷中碳元素的化合价变化：H4O，写出 1 mol 甲烷转移的电子数，最后根据电荷守C4C423恒、原子守恒，配平即可得负极反应：CH

14、410OH8e=CO7H2O，故 A 错，所以正237确答案为 C。6燃料电池是利用燃料(如 H2、CO、CH4等)跟氧气反应从而将化学能转化成电能的装置。下列关于 CO 燃料电池(NaOH 作电解质)的说法中正确的是( )A负极反应为：O22H2O4e=4OHB负极反应为：CO2e4OH=CO2H2O23C放电时正极发生氧化反应，外电路中电子从正极流向负极D随着放电的进行，溶液的 pH 保持不变B B A 项所给是正极反应式，错误；C 项外电路中电子从负极流向正极，错误；D 项由电池总反应：O22CO4OH=2CO2H2O 可知，反应消耗 NaOH，故 pH 要减小，错误。23题组 4 电极

15、反应式的书写7一种新型熔融盐燃料电池具有高发电效率。现用 Li2CO3和 Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，一极通 CO 气体，另一极通 O2和 CO2混合气体，其总反应为 2COO2=2CO2。则下列说法正确的是( )【导学号：73702044】A通 CO 的一极是电池的正极B负极发生的电极反应是 O22CO24e=2CO23C负极发生的电极反应是 COCO2e=2CO223D正极发生氧化反应C C 据题意知通入 CO 的一极为电源的负极，CO 失去电子转变为 CO2，负极发生氧化反应，故 A、B、D 项错误，C 项正确。8(1)现有反应 2H2O22H2O，要构成燃料电池，则负极通入的应

16、是=KOH_，正极通入的应是_，电极反应式分别为_、_。(2)如把 KOH 改为稀硫酸作导电物质，则电极反应式分别为_、_。(3)上述(1)和(2)的电解液不同，反应进行后，(1)中溶液 pH 变_(填“大”或“小” ，下同)，(2)中溶液 pH 变_。(4)如把 H2改为甲烷，KOH 作导电物质，则电极反应式分别为_、_。【导学号：73702045】【解析】 解答此题的关键是弄清原电池的有关概念。(1)根据总反应式可知 H2在反应中被氧化，O2被还原，H2应在负极上反应，O2应在正极上反应，又因为是碱性溶液不可能有 H参加或生成，故负极反应为 2H24OH4e=4H2O，正极反应为8O22H

17、2O4e=4OH。(2)若将导电物质换成酸性溶液，此时应考虑不可能有 OH参加反应，也不可能有 OH生成，负极：2H24e=4H，正极：O24H4e=2H2O。(3)由于(1)是在碱性条件下反应，KOH 量不变，但工作时 H2O 增多，故溶液变稀，pH将变小；而(2)中为酸溶液，H2SO4不变，水增多，溶液酸性变小，故 pH 将变大。(4)如把H2改为甲烷，用 KOH 作导电物质，则负极：CH410OH8e=CO7H2O，正极：232O24H2O8e=8OH，此时不会有 CO2放出。【答案】 (1)H2 O2负极：2H24OH4e=4H2O正极：O22H2O4e=4OH(2)负极：2H24e=4H正极：O24H4e=2H2O(3)小 大(4)负极：CH410OH8e=CO7H2O23正极：2O24H2O8e=8OH1写电极反应时除考虑电极自身的反应，还要注意电极产物是否与电解质溶液反应。2判断溶液 pH 变化时，不能只看某电极上 H或 OH的生成或消耗。