20202021高中化学专题1化学反应与能量变化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经典实用

第2课时化学电源学习目标：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；电池反应：H2O2=H2O。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)(1)组成(2)电极反应和电池反应放电时负极：PbSO2e=PbSO4(氧化反应)正极：PbO24HSO2e=PbSO42H2O(还原反应)电池反应：PbPbO24HSO=2PbSO42H2O。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)阳极：PbSO42H2O2e=PbO24HSO(氧化反应)总反应：2PbSO42H2O=PbPbO24H2SO。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。()(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，锌电极是负极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。2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(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。b正极反应：规律：阳离子得电子生成单质或氧气得电子。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：73702041】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=2AgZn(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3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(s)2eB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)B铅蓄电池的充放电反应为：Pb(s)PbO2(s)2H2SO4(aq)2PbSO4(s)2H2O(l)，放电时Pb作负极：Pb(s)2eSO(aq)=PbSO4(s)，在正极上：PbO2(s)2e4H(aq)SO(aq)=PbSO4(s)2H2O(l)；充电时，H2SO4的浓度不断增大；阳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)2Ni(OH)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=CO7H2ODO22H2O4e=4OHC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，最后根据电荷守恒、原子守恒，配平即可得负极反应：CH410OH8e=CO7H2O，故A错，所以正确答案为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=CO2H2OC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BA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。题组4电极反应式的书写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=2COC负极发生的电极反应是COCO2e=2CO2D正极发生氧化反应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，则负极通入的应是_，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O22H2O4e=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：2O24H2O8e=8OH，此时不会有CO2放出。【答案】(1)H2O2负极：2H24OH4e=4H2O正极：O22H2O4e=4OH(2)负极：2H24e=4H正极：O24H4e=2H2O(3)小大(4)负极：CH410OH8e=CO7H2O正极：2O24H2O8e=8OH(1)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。【感谢您的阅览，下载后可自由编辑和修改，关注我 每天更新】11 / 11