2018-2019学年高中化学 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

夜来风雨声第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

化学电源

?????

(1)一次电池：只能放电，不能充电，消耗到一定程度，不能再使用。

二次电池：可反复充电和放电，充电时为电解池，放电时为原电池。

燃料电池：将化学能直接转化为电能，能量利用率高，无污染。

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：Zn＋2OH－2e===Zn(OH)2。 正极：Ag2O＋H2O＋2e===2Ag＋2OH。 电池反应：Zn＋Ag2O＋H2O===2Ag＋Zn(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：Zn＋2OH－2e===Zn(OH)2

正极：2MnO2＋2H2O＋2e===2MnOOH＋2OH。 电池反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===Zn(OH)2＋2MnOOH。 (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：H2＋2OH－2e===2H2O； 1－－

正极：O2＋H2O＋2e===2OH；

2

1

－

－

－

－

－

－－

－

－

－

夜来风雨声1电池反应：H2＋O2===H2O。

2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 ①放电时

负极：Pb＋SO4－2e===PbSO4(氧化反应)

正极：PbO2＋4H＋SO4＋2e===PbSO4＋2H2O(还原反应) 电池反应：Pb＋PbO2＋4H＋SO4===2PbSO4＋2H2O。 ②充电时

铅蓄电池的充电反应是放电反应的逆反应。 阴极：PbSO4＋2e===Pb＋SO4(还原反应)

阳极：PbSO4＋2H2O－2e===PbO2＋4H＋SO4(氧化反应) 总反应：2PbSO4＋2H2O===Pb＋PbO2＋4H＋2SO4。 上述充、放电反应可写成如下化学方程式：

＋

2－

－

＋

2－

－

2－＋

2－

＋

2－

－

2－

－

(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

夜来风雨声(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CH3CH2OH＋O2―→CH3COOH＋H2O。

[思考交流]

1．该反应的正极反应写为O2＋4e＋2H2O===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O2＋4H＋4e===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：CH3CH2OH－4e

3

－

＋

－－

－

夜来风雨声－

＋H2O===CH3COOH＋4H。

(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、Pb和SO4，要写成反应后的物质，如H2O、PbSO4。

(4)根据装置书写电极反应式

①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。

②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Pb＋SO4－2e===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：O2＋2H2O＋4e===4OH

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－

2－

－

＋

＋

＋

－

2＋

2－

4

夜来风雨声酸性：O2＋4H＋4e===2H2O。 ③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：Zn＋2MnO2＋2H2O===Zn(OH)2＋2MnOOH，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： 2MnO2＋2H2O＋2e===2MnOOH＋2OH

C．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 g

C [从电池总反应式Zn＋2MnO2＋2H2O===Zn(OH)2＋2MnOOH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Zn＋Ag2O＋H2O===2Ag＋Zn(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Ag2O＋2e＋H2O===2Ag＋2OH D．Zn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】

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