2019人教版高中化学选择性必修1 第4章 第1节 第2课时-化学电源(新课标教案教学设计)

又节约资源。

2.一次电池:锌锰干电池

普通锌锰干电池碱性锌锰干电池

示

意

图

构造负极:锌

正极:石墨棒

电解质:氯化铵和

氯化锌

负极反应物:锌粉

正极反应物:二氧化锰

电解质:氢氧化钾

工作原理负极:Zn-2e-+2N H4+

Zn(NH3)22++2H+

正极:2MnO2+2H++2e-

2MnO(OH)

总反应:Zn+2NH4Cl+2MnO2

Zn(NH3)2Cl2+2MnO(OH)

负极:Zn+2OH--2e-

Zn(OH)2

正极:2MnO2+2H2O+2e-

2MnO(OH)+2OH-

总反应:Zn+2MnO2+2H2O

2MnO(OH)+

Zn(OH)2

微思考:碱性锌锰电池与普通锌锰电池相比,有哪些优良性能?

提示:比能量和可储存时间均有所提高,适用于大电流和连续放电。

3.二次电池

(1)概念:放电后可以再充电使活性物质获得再生,又称可充电电池或蓄电池。此类电池可以重复使用。

(2)铅酸蓄电池(最常见的二次电池)

构造示意图

放电反应负极Pb+S O42--2e-PbSO4

正极PbO2+S O42-+4H++2e-PbSO4+2H2O

充电反应阴极PbSO4+2e-Pb+S O42-

阳极PbSO4+2H2O-2e-PbO2+4H++S O42-

总反应Pb+PbO

2+2H2SO42PbSO4+2H2O

NO.2互动探究·提升能力

锌银电池是一种常见的一次电池,其结构如图1所示;铅酸蓄电池、镍镉电池均是常见的二次电池,其中镍镉电池(如图2所示,电解质溶液为KOH溶液)放电时的总反应为2NiO(OH)+Cd+2H2O

2Ni(OH)2+Cd(OH)2。

探究1 二次电池的电极反应

问题1:二次电池充电、放电时两极发生的反应相同吗?

提示:不相同。电池放电时,负极发生氧化反应,充电时,作阴极发生还原反应;放电时,正极发生还原反应,充电时,作阳极发生氧化反应。

问题2:铅酸蓄电池放电时,正极区域溶液的pH如何变化?

提示:铅酸蓄电池放电时,正极反应式为PbO2+4H++S O42-+2e-PbSO4+2H2O,反应消耗H+,故c(H+)下降,pH升高。

探究2 书写化学电源的电极反应

问题1:结合图1,请写出正极和负极反应式。

提示:正极:Ag2O+H2O+2e-2Ag+2OH-;负极:Zn+2OH--2e-

Zn(OH)2 。

问题2:结合镍镉电池放电时总反应及化合价变化,试着写出电极反应式。

提示:正极:2NiO(OH)+2H2O+2e-2Ni(OH)2+2OH-;负极:Cd+2OH--2e-Cd(OH)2。

1.分析二次电池的方法步骤

(1)根据所给电池反应的方程式,分析化合价的变化,确定正、负极及其反应。化合价升高的物质作负极,发生氧化反应,化合价降低的物质作正极,发生还原反应。

(2)结合电解质溶液的环境,先写出负极的电极反应式,再用总反应方程式减去负极反应式即得正极反应式。书写时要注意质量守恒、电荷守恒的灵活应用。

(3)充电时,电池的负极要发生还原反应,负极反应逆向书写,即为阴极反应;电池的正极要发生氧化反应,正极反应逆向书写,即为阳极反应。

(4)根据电极反应式,综合分析离子的移动方向以及电解质溶液的变化。

2.化学电源中电极反应式的书写

(1)根据装置书写电极反应式

①先分析装置图,确定原电池的正、负极上的反应物质。

②书写电极反应式

负极——活泼金属或H2失去电子生成阳离子;若电解质溶液中的阴离子与生成的阳离子不共存,则该阴离子应写入负极反应式。如铅酸蓄电池,负极:Pb+S O42--2e-PbSO4。

正极——阳离子得到电子生成单质(或低价离子),或O2得到电子,若是O2发生电极反应,则有以下两种情况:

a.电解质是碱性或中性:O2+2H2O+4e-4OH-;

b.电解质是酸性:O2+4H++4e-2H2O。

③正、负电极反应式相加得到电池的总反应方程式。

(2)根据电池总反应式,写电极反应式

①析价态,定正负→根据元素化合价的变化情况确定正、负极。

②列物质→判断电极反应物和产物。

③标得失→分析化合价的升降,确定得失电子数。

④看环境,配守恒→配平电荷、配平原子。