2018-2019版高中化学第四章电化学基础第二节化学电源学案新人教版选修

2018-2019版高中化学第四章电化学基础第二节化学电源学案新人教版选修

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第二节化学电源

[学习目标定位] 1.知道化学电源的分类方法。2.熟悉几种常见化学电源的组成和工作原理。

3.了解化学电源广泛的应用及废旧电池对环境的危害，设想其处理方法。

一、化学电池及其分类

1.化学电池的分类

(1)化学电池按其使用性质常分为如下三类：

①一次电池：又叫干电池，活性物质消耗到一定程度就不能再使用。

②二次电池：又称充电电池或蓄电池，放电后可以再充电使活性物质再生。

③燃料电池：一种连续将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电池。

(2)化学电池按其电解质性质可分为中性电池、酸性电池、碱性电池。

2.判断电池优劣的主要标准

(1)比能量：单位质量或单位体积所能输出电能的多少，单位是(W·h)·kg－1或(W·h)·L－1。

(2)比功率：单位质量或单位体积所能输出功率的大小，单位是W·kg－1或W·L－1。

(3)电池可储存时间的长短。

3.化学电池的回收利用

使用后的废弃电池中含有大量的重金属和酸碱等有害物质，随处丢弃会给土壤、水源等造成严重的污染。废弃电池要进行回收利用。

例1下列说法中错误的是( )

A.干电池是以胶糊状电解液来产生直流电的一次电池

B.二次电池能连续不断地使用是因为含有的活性物质可以再生

C.氢气、甲醇、烃、肼、氨等液体或气体都可作为燃料电池的燃料

D.具有高“比能量”和高“比功率”的电池称为高能电池

答案 B

解析二次电池放电后需要再充电，只能重复使用，而不能连续不断地使用。

考点初步认识化学电池

题点化学电池及其类别

例2随着人们生活质量的不断提高，废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程，其首要原因是( )

A.利用电池外壳的金属材料

B.防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染

C.防止电池中渗漏的电解液腐蚀其他物品

D.回收其中石墨电极

答案 B

解析汞、镉、铅等重金属离子会对土壤和水源造成污染。

考点初步认识化学电池

题点废旧化学电池的回收利用

二、常见的化学电池

1.一次电池

(1)碱性锌锰电池是一种常用的一次电池，总反应式为

Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2。

①负极是Zn，正极是MnO2，电解质溶液是KOH溶液；

②负极反应式是Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2；

③正极反应式是2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－。

(2)锌银电池具有比能量大、电压稳定、储存时间长等特点，总反应式为

Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。

①负极反应式是Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2；

②正极反应式是Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－。

2.二次电池

铅蓄电池是常见的二次电池，其放电反应和充电反应表示如下：

Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)2PbSO4(s)＋2H2O(l)

(1)负极是Pb，正极是PbO2，电解质溶液是硫酸溶液。

(2)放电反应原理

①负极反应式是Pb(s)＋SO2－4(aq)－2e－===PbSO4(s)；

②正极反应式是PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO2－4(aq)＋2e－===PbSO4(s)＋2H2O(l)；

③放电过程中，负极质量的变化是增大，电解质溶液pH的变化是增大。

(3)充电反应原理

①阴极(发生还原反应)反应式是PbSO4(s)＋2e－===Pb(s)＋SO2－4(aq)；

②阳极(发生氧化反应)反应式是PbSO4(s)＋2H2O(l)－2e－===PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO2－4(aq)；

③充电时，铅蓄电池正极与直流电源正极相连，负极与直流电源负极相连。

3.燃料电池

氢氧燃料电池用铂作电极，不断充入的氢气和氧气，分别在两极发生氧化反应和还原反应。

(1)氢氧燃料电池的总反应式是2H2＋O2===2H2O。

(2)写出氢氧燃料电池(介质不同)的电极反应：

介质负极反应式正极反应式

酸性2H2－4e－===4H＋O2＋4H＋＋4e－===2H2O

碱性2H2－4e－＋4OH－===4H2O O2＋2H2O＋4e－===4OH－

常见化学电池的比较

(1)一次电池：活泼金属作负极，参与电极反应，放电完成后，不能再使用。

(2)二次电池：两电极都参与电极反应，可充电、放电，循环使用。

(3)燃料电池：两电极都不参与电极反应，不断充入的物质分别在两极发生反应，可连续使用。例3(2017·腾冲县期末)锂空气电池放电时的工作原理如图所示。下列叙述正确的是( )

A.放电时Li＋由B极向A极移动

B.电池放电反应为4Li＋O2＋2H2O===4LiOH

C.B电极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O

D.电解液a可以为氯化锂溶液

答案 B

解析在锂空气电池中，A(金属锂)为负极，其反应式是4Li＋4OH－－4e－===4LiOH；B为正极，其反应式是O2＋4e－＋2H2O===4OH－；总反应式是4Li＋O2＋2H2O===4LiOH。原电池工作过程中，溶液中的Li＋(阳离子)移向B极(正极)；金属锂能与水反应，电解质中不能含有水。

考点一次电池和二次电池

题点一次电池

方法点拨根据原电池装置书写电极反应式

(1)由装置图确定原电池的正极、负极及各极反应物。

(2)若电解质溶液中的阴离子与负极产生的阳离子不共存，该阴离子写入负极反应式。

(3)正极反应是溶液中的阳离子或氧化剂得到电子被还原。

例4(2017·毕节市模拟)镍—镉电池是一种可充电的“干电池”，使用寿命长达10～15