高中化学第四章电化学基础.2化学电源导学案新人教822.pdf
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1、 第二节 化学电源 1.认识常有化学电源的种类及其工作原理。2.娴熟书写常有化学电源的电极反 应式和总方程式。3知道荒弃电池对环境的危害,假想办理废旧电池的方法。化学电源 一、化学电池 1定义:将化学能转变为电能的装置。2分类 3长处 能量转变效率较高,供能稳固靠谱,能够制成各样形状和大小、不一样容量和电压的电池及电池组,使用方便,易于保护,并可在各样环境下工作。4判断电池好坏的主要标准 (1)比能量:即单位质量或单位体积所能输出电能的多少,单位(Wh)/kg 或(Wh)/L。(2)比功率:即单位质量或单位体积所能输出功率的大小,单位 W/kg 或 W/L。(3)电池可储藏时间的长短。二、几种
2、常有的化学电池 1一次电池 (1)碱性锌锰电池结构 构成 正极:MnO2;负极:Zn;电解质:KOH。工作原理 负极反响:Zn2e ;2OH=Zn(OH)2 ;正极反响:2MnO2HO2e=2MnO(OH)2OH 2 总反响:Zn2MnO2H2O=2MnO(OH)Zn(OH)2。(2)锌银电池 结构 构成 正极:AgO;负极:Zn;电解质:KOH。2 工作原理 负极反响:Zn2e 2OH=Zn(OH)2;正极反响:;AgOHO2e=2Ag2OH 2 2 总反响:ZnAg2OH2O=Zn(OH)22Ag。2二次电池(以铅蓄电池为例)(1)结构 (2)构成 正极:PbO2;负极:Pb;电解质:H2
3、SO4。(3)工作原理 铅蓄电池是最常有的二次电池,其电极反响分为放电和充电两个过程。放电过程 负极:Pb2e 2=PbSO4(氧化反响);SO4 2 =PbSO2HO(复原反响);正极:PbO 4H SO 2e 2 4 4 2 总反响:PbPbO 2HSO=2PbSO 2HO。2 2 4 4 2 充电过程 电化学上常把发生氧化反响的电极叫做阳极,发生复原反响的电极叫做阴极。阴极:PbSO42e 2(复原反响);=Pb SO4 2 氧化反响);阳极:PbSO 2HO2e=PbO 4H SO(4 2 2 4 总反响:2PbSO42H2O=Pb PbO22H2SO4。铅蓄电池的充、放电过程 放电
4、PbPbO22H2SO4 2PbSO42H2O。充电 1判断正误(正确的打“”,错误的打“”)。(1)化学电池是将电能转变为化学能的装置。()(2)化学电池的种类包含一次电池、二次电池和燃料电池等。()(3)化学电池供能稳固靠谱,能够制成各样形状和大小的电池,使用方便,易于保护。()(4)废旧电池能够任意抛弃。()(5)Zn 拥有复原性和导电性,可用作锌锰干电池的负极资料。()(6)铅蓄电池在放电过程中,负极质量减小,正极质量增添。()(7)可充电电池中的放电反响和充电反响互为可逆反响。()(8)锂碘电池的电池反响为 2Li(s)I2(s)=2LiI(s),则碘电极作该电池的负极。()答案:(
5、1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)2人造卫星用到的一种高能电池锌银电池,其电极反响式为 2e Zn2OH =Zn(OH)2,Ag2OH2O2e ()=2Ag2OH。依据反响式判断氧化银是 A负极 被氧化 B正极 被复原 C负极 被复原 D正极 被氧化 分析:选 B。锌银电池放电时,Ag2O 获得电子被复原为 Ag,故 Ag2O 作电池的正极。化学电源电极反响式的书写 1一般电极反响式的书写 2复杂电极反响式的书写 复杂电极反响式 总反响式 较简单调极的电极反响式 3给出电极反响式,书写总反响式 依据给出的两个电极反响式,写出总反响式时,第一要使两个电极反响式的得失电子相等,而后将两
6、式相加,消去反响物和生成物中同样的物质即可。若原电池正、负两极产生的阴、阳离子能与电解质溶液中的离子发生反响时,要把后续 反响一并写入电极反响式中。若反响式同侧出现不可以共存的离子,2 2,如 H 和 OH、Pb 和 SO 4 要写成反响后的物质,如 HO、PbSO。2 4 铁镍蓄电池又称爱迪生电池,放电时的总反响:FeNi2O33H2O=Fe(OH)22Ni(OH)2。以下相关该电池的说法不正确的选项是()A电池的电解液为碱性溶液,正极为 NiO、负极为 Fe 2 3 B电池放电时,负极反响为 2e =Fe(OH)Fe2OH 2 C电池充电过程中,阴极邻近溶液 pH降低 D电池充电时,阳极反
7、响为 =Ni2O33H2O 2Ni(OH)22OH2e 分析由于放电时的反响中有氢氧化物生成,故电解质溶液是碱性溶液,由于铁的化 合价高升,镍的化合价降低,故铁是负极,氧化镍是正极,故 A和 B 均正确;充电时的阴极 反响为 Fe(OH)22e ,故此时阴极邻近的 pH 增大,故 C 错误;依据所给的放电 =Fe2OH 时的电池反响可推知 D 正确。答案C 以上述例题剖析,如何判断电极邻近溶液 pH 的变化?答案:判断电极邻近溶液 pH 的变化,主要应看电极反响式,如该电池放电时的负极反 被耗费,故负极邻近 pH 减小,正极反响为 应:Fe2e2OH=Fe(OH),OH NiO2e 2 2 3
8、 ,故正极邻近 pH 变大;充电时同理剖析,阳极反响:3H2O=2Ni(OH)22OH,生成 OH 2Ni(OH)2e =NiO3HO,阳极邻近 pH 减小,阴极邻近 pH 增大。2 2OH 2 3 2 电极反响式和总方程式书写时的注意事项 (1)正、负两极的电极反响式在得失电子相等时相加,即得总反响式。(2)写电极反响式时,必定要注意电解质是什么,此中阴、阳离子要和电极反响式中出 现的离子相对应。在碱性电解质中,电极反响式中不可以出现 H;在酸性电解质中,电极反 应式中不可以出现 OH。化学电源的综合考察 1Mg-H2O2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。该电池以海水为电解质溶液,表示图如 图
9、所示。该电池工作时,以下说法正确的选项是()AMg 电极是该电池的正极 BH2O2在石墨电极上发生氧化反响 C石墨电极邻近溶液的 pH 增大 D溶液中 Cl向正极挪动 分析:选 C。在原电池中开朗金属作负极,即 Mg 为负极,A错误;通入 H2O2的一极为正 极,在反响过程中发生复原反响,B 错误;石墨电极的电极反响式为 HO2e 2H=2HO,2 2 溶液 pH 增大,C 正确;原电池中,电解质溶液中的阴离子向负极挪动,D错误。2铅蓄电池的两极分别为 Pb、PbO2,电解质溶液为 H2SO4,工作时的电池反响式为 Pb PbO22H2SO4=2PbSO42H2O,以下结论正确的选项是()AP
10、b 为正极被氧化 B电解质溶液的 pH 不停减小 2 向 PbO2处挪动 CSO4 D电解质溶液的pH 不停增大 分析:选 D。由题给电池反响式能够看出 HSO 不停被耗费,故 pH 不停增大,所以 B 不 2 4 正确,D 正确;由 Pb 元素化合价的变化,能够看出 Pb 是负极,所以 A不正确;原电池工作 时,整个电路中负电荷的流向是一致的,外电路中,电子由 Pb 极流向 PbO2极;内电路中,2)移向 Pb 极,所以 C 不正确。阴离子(SO4 3在碱性锌锰干电池中,已知氢氧化钾为电解质,发生的电池总反响为 Zn 2MnO 2HO=2MnO(OH)Zn(OH)。以下相关该电池的电极反响,
11、正确的选项是()2 A负极反响为 Zn2e=Zn2 B负极反响为 Zn2H2O2e=Zn(OH)22H C正极反响为 2MnO2H2e=2MnO(OH)D正极反响为 2MnO2HO2e=2MnO(OH)2OH 2 分析:选 D。在书写碱性电池的电极反响式时,方程式中不得出现 H。在碱性电池中,负极的 Zn 失掉电子形成的 2 应当与 Zn OH 联合为 Zn(OH)2。燃料电池 1基本结构(以氢氧燃料电池为例)2工作原理 酸性电解质(HSO)碱性电解质(KOH)2 4 负极反响 2H2 2H4e 4e=4H 4OH=4H2O 正极反响 O4e 4H=2HO O4e 2HO=4OH 2 2 2
12、总反响 2HO=2HO 2 2 3.燃料电池的特色 (1)连续地将燃料和氧化剂的化学能直接变换成电能。(2)电极资料自己不参加氧化复原反响。(3)工作时,燃料和氧化剂连续地由外面供应,在电极上不停地进行反响,生成物不停地被清除。4燃料电池的长处 (1)能量变换率高(超出 80%)。(2)排放荒弃物少,运转时噪音低。1燃料电池的正、负两极一定是两种开朗性不一样的金属或一种金属与一种能导电的非 金属吗?答案:不必定,如氢氧燃料电池的正、负极均为 Pt。2除氢氧燃料电池外,其余燃料电池的负极反响物往常还有哪些?正极放电的是什么 物质?答案:负极还能够是烃(如甲烷、乙烷等)、醇(如甲醇、乙醇等)、氨、
13、煤气等可燃性气 体或液体。正极放电的是氧气。3燃料电池是一种新式电池,它利用燃料在氧化过程中把化学能直接转变为电能。氢 氧燃料电池的基本反响以下:X极:1 HO(l)2e 2e 2O(g)=2OH;Y极:H(g)2OH 2 2 2 =2HO(l)。以下判断中,正确的选项是()AX 是负极 BY是正极 CY 极发生复原反响 DY极发生氧化反响 分析:选 D。从电极反响式中能够看出,X极得电子发生复原反响,作正极;Y极失掉 电子发生氧化反响,作负极。常有燃料电池的电极反响和电池反响 1乙醇燃料电池(电解质溶液为 KOH 溶液)12e 2 11H2O;负极:C2H5OH16OH =2CO3 正极:3
14、O26H2O12e=12OH;2 5HO。总反响式:CHOH3O4OH=2CO 2 5 2 3 2 2甲烷燃料电池(固体电解质)一个电极通入空气,另一电极通入甲烷,电池的电解质为混杂了 Y2O3(三氧化二钇)的 ZrO2(二氧化锆)晶体,它在高温下能传导 O2。该电池的电极反响式为 2 负极:CH4O 8e=CO 2HO;4 2 2 正极:2O8e 2;=4O 总反响式:CH42O=CO22H2O。3甲醇燃料电池(电解质溶液为 H2SO4溶液)负极:2CH3OH2HO12e=2CO 12H;正极:3O212H12e=6H2O;总反响式:2CH3OH3O2=2CO 4H2O。(2017 锦州高二
15、检测)燃料电池是燃料(如 CO、H2、CH4等)跟氧气或空气发生反 应,将此反响的化学能转变为电能的装置,电解质溶液往常是 KOH溶液。以下对于甲烷燃料 电池的说法中不正确的选项是()A负极反响式为 8e 2 7H2O CH410OH =CO3 B正极反响式为 2O4HO8e=8OH 2 2 C跟着不停放电,电解质溶液碱性不变 D甲烷燃料电池的能量利用率比甲烷焚烧的能量利用率高 分析 甲烷燃料电池中,CH4作负极,发生氧化反响,电解质溶液为 KOH 溶液,故负 极反响式为 8e 2 作正极,发生复原反响,正极反响 CH410OH =CO37H2O,A正确;O2 式为 2O4HO8e 2 3HO
16、,随反响的 =8OH,B正确;总反响式为 CH 2O2OH=CO 2 4 3 2 进行,不停耗费 OH,故c(OH)减小,pH 减小,C 错误;燃料电池的能量变换率高,D正确。答案 C 若将 KOH溶液改为稀硫酸,写出负极的电极反响式:_。答案:CH42H2O8e=CO28H 水溶液中的燃料电池 1将两个铂电极搁置在 KOH 溶液中,而后分别向两极通入 CO 和 O2,即可产生电流,称 为燃料电池,以下表达正确的选项是()通入 CO 的电极为正极;正极的电极反响式是 O22H2O4e=4OH;通入 CO 的电极反响式是 2COO24e=2CO;2 负极的电极反响式是 CO4OH2e=CO32H
17、2O;放电时溶液中的阳离子向负极挪动;放电时溶液中的阴离子向负极挪动。A B C D 分析:选 B。据题意知,发生的反响为 2COO2=2CO,反响产生的CO2处于KOH溶液中,2 被复原,作正极,错误,正确。溶液中离 又会转变为 CO3,正确,错误。O2得 e 子挪动状况受溶液(原电池内电路)中电流方向影响,内电路电流方向是由负极流向正极,阳 离子的挪动方向与电流方向同样,故在溶液(原电池内电路)中阳离子向正极挪动,阴离子向 负极挪动,错误,正确。2一种燃料电池中发生的化学反响为在酸性溶液中甲醇与氧作用生成水和二氧化碳。该电池负极发生的反响是()ACH3OH(g)O2(g)=H2O(l)CO
18、2(g)2H(aq)2e BO2(g)4H(aq)4e=2HO(l)CCH3OH(g)H2O(l)6e=CO2(g)6H(aq)DO2(g)2H2O(l)4e=4OH 分析:选 C。燃料电池中,负极燃料失电子发生氧化反响,正极氧气得电子发生复原反 应,即负极反响中不行能有氧气参加。以熔融态固体为电解质的燃料电池 3一种新式熔融盐燃料电池拥有高发电效率。现用 Li 2CO3和 Na2CO3的熔融混淆物作电 解质,一极通 CO 气体,另一极通 O2和 CO2混淆气体,其总反响为 2CO O2=2CO。则以下说 法中正确的选项是()A通 CO 的一极是电池的正极 B负极发生的电极反响是 2 O22C
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