新教材2020-2021学年人教版化学选择性必修第一册学案：4.1第2课时化学电源

第2课时 化学电源

学习目标 核心素养

1．了解常见化学电源的工作原理。

2．了解新型化学电源的工作原理。 1．通过对常见化学电池的分析，培养证据推

理与模型认知的能力。 2．通过认识新型化学电源的作用及废旧电池

对环境的危害，形成科学态度与社会责任意

识。

新课情境呈现

现在，各种各样的电池特别多，像手电筒上用的干电池，手机上用的锂电池，汽车上用的蓄电池，还有新型环保公交车上的燃料电池等，种类繁多。你知道化学电池是怎样分类的吗？

电源是能够实际应用的原电池。作为化学电源的电池有一次电池、可充电电池和燃料电池等。一次电池只能放电不能充电，使用后即弃去，因此可能造成环境污染。可充电电池也称为二次电池，可以反复充电和放电，是电池发展的一个重要方向。

课前素能奠基

新知预习

一、化学电池

化学电池是将__化学__能变成__电__能的装置。

1．化学电池的分类：

化学电池⎩⎪⎨⎪⎧ __一次__电池(普通锌锰电池、碱性锌锰电池)__二次__电池(铅蓄电池) 燃料电池(氢氧燃料电池)

2．判断电池优劣的主要标准：

3．化学电池回收利用：废旧电池中含__

重金属__和酸碱等有害物质，应回收利用，既减

少污染，又节约资源。

二、一次电池

一次电池的电解质溶液制成胶状，不流动，也叫做干电池。一次电池不能充电，不能反复使用。

碱性锌锰电池与银锌电池比较

种类

特点

碱性锌锰电池银锌电池

基本构造

负极：__Zn__ 负极：__Zn__ 正极：__MnO2__ 正极：__Ag2O__ 电解质：KOH 电解质：KOH

工作原理

负极

反应

__Zn＋2OH－－2e－

===Zn(OH)2__

__Zn＋2OH－－2e－

===Zn(OH)2__

正极

反应

2MnO2＋2H2O＋2e－

===2MnOOH＋2OH－

__Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋

2OH－__

总反应

Zn＋2MnO2＋

2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2

Ag2O＋Zn＋H2O===Zn(OH)2

＋2Ag

性能与适用范围比能量和可储存时间比普通

锌锰电池均有提高，适用于大

电流和连续放电

比能量大，电压稳定，储存时

间长，适宜小电流连续放电

1．构造：

2．工作原理：

铅蓄电池是最常见的二次电池，总反应为Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)2PbSO4(s)＋2H2O(l)

3．铅蓄电池的优缺点：

(1)优点：性能优良、价格低廉、安全可靠，可多次充放电；生产生活中使用广泛。

(2)缺点：比能量低，废弃电池污染环境。

四、燃料电池

1．定义：把能源中燃料燃烧反应的化学能直接转化为电能的“能量转换器”。

2．氢氧燃料电池的结构：

3．氢氧燃料电池的工作原理。

负极：__H2__失电子；正极：__O2__得电子；电解质溶液：__氢氧化钾或稀硫酸__。

种类酸性碱性

负极

2H2－4e－===4H＋__2H2＋4OH－－4e－===4H2O__ 反应式

正极

__O2＋4e－＋4H＋===2H2O__ O2＋2H2O＋4e－===4OH－

反应式

电池总

2H2＋O2===2H2O

反应式

(1)能量转化率高。(2)污染__小__。

预习自测

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。

(1)碱性锌锰电池、铅酸蓄电池、锂离子电池都属于二次电池。(×)

(2)二次电池充电时，化学能转化为电能。(×)

(3)二次电池充电时发生的反应不能自发进行。(√)

(4)某些导电非金属单质、某些导电金属氧化物都可作原电池的电极。(√)

(5)燃料电池工作时需要点燃条件才可发生。(×)

(6)燃料电池的燃料可以是氢气、烃、甲醇、氨等物质。(√)

(7)太阳能电池不属于原电池。(√)

2．铅蓄电池的两极分别为Pb、PbO2，电解液为硫酸，工作时的反应为Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，下面结论正确的是(D)

A．Pb为正极，被氧化B．负极的质量逐渐减轻

C．SO2－4只向PbO2处移动D．电解液密度不断减小

详细分析：A项，由总反应式可知Pb化合价升高，被氧化，应为原电池负极，错误；B 项，负极电极反应Pb＋SO2－4－2e－===PbSO4可知，生成硫酸铅，质量增大，错误；C项，无论Pb还是PbO2最终都生成了PbSO4，所以SO2－4既向Pb也向PbO2处移动，错误；D项，正极电极反应式为PbO2＋SO2－4＋2e－＋4H＋===PbSO4＋2H2O，生成水，密度减小，正确。

3．锌锰碱性干电池是依据原电池原理制成的化学电源。电池中负极与电解质溶液接触直接反应会降低电池的能量转化效率，称为自放电现象。下列关于原电池和干电池的说法不正确的是(B)

A．两者正极材料不同

B．MnO2的放电产物可能是KMnO4

C．两者负极反应式均为Zn失电子

D．原电池中Zn与稀硫酸存在自行消耗的现象

详细分析：锌—铜—硫酸原电池的正极材料是金属铜，锌锰碱性干电池的正极材料是二氧化锰和碳粉，两者正极材料不同，故A正确；锌锰碱性干电池的正极材料是二氧化锰和碳粉，发生得电子的还原反应，元素的化合价应该降低，故B错误；锌—铜—硫酸原电池负极材料是金属锌，锌锰碱性干电池的负极材料是金属锌，两者负极上都是发生金属锌失电子的氧化反应，故C正确；锌—铜—硫酸可以构成原电池装置，金属锌和硫酸之间发生反应，化学能转化为电能，Zn与稀硫酸存在自行消耗的现象，故D正确。

4．电动汽车在改善城市交通、保护环境等方面的作用至关重要。下列说法不正确的是(B)

A．电动汽车的使用有助于减少氮氧化物的排放