【 精品导学案】高中化学 2.2.2发展中的化学电源学案 新人教版必修二 (2)

第2课时发展中的化学电源

1.了解电池的分类以及研制新型电池的重要性。

2.了解化学电池的工作原理。

3.了解化学电源可能会引起的环境问题,初步形成客观、正确的能源观。

利用课堂内学习与课堂外调查相结合的方式,让学生在对原电池的技术产品——各种化学电源的原理、应用有一个较为理性的认识之后,了解研制新型电池的重要性。

1.干电池

(1)干电池属于①一次电池,放电后不能再充电。

(2)锌锰电池的负极是②锌筒,正极是③石墨棒,电解质溶液是④MnO2糊、NH4Cl糊。

(3)将锌锰电池中的电解质⑤NH4Cl糊换成湿的⑥KOH就变成了碱性锌锰电池。

2.充电电池

(1)充电电池又称二次电池,放电时进行的氧化还原反应,在充电时可以逆向进行,使电池恢复到放电前状态。

(2)填空

电池类型负极正极电解质

铅蓄电池⑦Pb ⑧PbO2⑨H2SO4

镍镉电池⑩Cd NiO(OH) KOH

锂离子电

Li - -

池

3.燃料电池

(1)燃料电池是一种高效、环保的发电装置,产物对环境的污染较小。以H2为燃料时,产物为H2O,以CH4为燃料时,产物是CO2和H2O。

(2)燃料电池的反应物不是储存在电池内部,而是由外设装置提供燃料和氧化剂分别在两个电极上反应,将化学能转化为电能。

(3)氢氧燃料电池中,负极通入的是氢气,正极通入的是氧气,电解质是硫酸或氢氧化钾,该电池的总反应式为2H2+O22H2O。

1.干电池工作时,正、负极发生的反应分别为2N+2e-2NH3+H2↑、Zn-2e-Zn2+。从发生的反应来看,MnO2并没有参与其中,干电池中为什么要加入MnO2呢?

【答案】干电池工作时,锌和氯化铵发生变化,产生氢气,附着在正极碳棒上面。由于氢的电阻很大,会使路端电压降低(这种现象称作“极化”)。在干电池中加入二氧化锰可作为“去极化剂”,将产生的H2氧化:2MnO2+H2Mn2O3+H2O,从而避免极化现象的发生。所以干电池放电

时负极发生的反应可写成总反应:2MnO2+2N+2e-2NH3+Mn2O3+H2O,电池总反应为Zn+2MnO2+2N Zn2++2NH3+Mn2O3+H2O。

2.充电电池在充电和放电时,能量是如何转化的?

【答案】放电时是化学能转变为电能,充电时是电能转化为化学能。

3.以H2为燃料可制成氢氧燃料电池。某氢氧燃料电池释放228.8 kJ电能时,生成1 mol液态水,该电池的能量转化率是多少?(已知1 mol H2完全燃烧生成液态水时放热286.0 kJ) 【答案】80%。

探究:用原电池原理分析化学电源

已知空气-锌电池的电极反应为:

锌片:Zn+2OH--2e-ZnO+H2O

石墨:O2+H2O+2e-2OH-

下列说法不正确

．．．的是( )。

A.锌片作电池的负极

B.氧气在正极发生还原反应

C.每转移1 mol电子消耗标准状况下氧气的体积为5.6 L

D.放电时,负极产生的OH-不断向正极移动

【解析】从空气-锌电池的电极反应可知,锌片是负极,发生氧化反应;石墨是正极,氧气在正极发生还原反应;每转移2 mol电子,消耗0.5 mol O2,每转移1 mol电子消耗0.25 mol O2,转化成标准状况下的体积为5.6 L;放电时,在石墨电极(正极)产生OH-,OH-流向锌片(负极),在负极和锌发生反应,综合分析,D项符合题意。

【答案】D

写出上述探究中空气-锌电池的总反应式。试分析如何书写电池的总反应式。

【答案】2Zn+O22ZnO;在正、负极电子得失相等的条件下,将正极反应与负极反应相加,所得即为总反应式。

化学电源电极反应的书写

(负极)氧化反应:还原剂-n e-氧化产物

(正极)还原反应:氧化剂+n e-还原产物

正极反应式+负极反应式=电池的总反应式

1.锂电池是新型高能电池,它以质量轻、能量高而受到重视。某种锂电池的总反应式为Li+MnO2LiMnO2,下列说法正确的是( )。

A.Li是正极,电极反应式为Li-e-Li+

B.Li是负极,电极反应式为Li+-e-Li

C.MnO2是正极,电极反应式为MnO2+e-Mn

D.MnO2是负极,电极反应式为MnO2-e-Mn

【答案】C

2.日常所用干电池的电极分别为碳棒(上面有铜帽)和锌皮,以糊状NH4Cl和ZnCl2作电解质(其中加入MnO2吸收H2),电极反应式可简化为Zn-2e-Zn2+,2N+2e-2NH3↑+H2↑(NH3与Zn2+能生成一种稳定的物质)。根据上述已知条件判断,下列结论中正确的是( )。

A.电池工作时,Zn为正极,碳为负极

B.电池工作时,Zn被氧化,碳被还原

C.工作时,电子由碳极经过电路流向Zn极

D.长时间连续使用时,内装糊状物可能流出而腐蚀用电器

【答案】D

3.热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。一种热激活电池的基本结构如图所示,其中作为电解质的无水LiCl-KCl混合物受热熔融后,电池即可瞬间输出电能。该电池总反应为PbSO4+2LiCl+Ca CaCl2+Li2SO4+Pb。下列有关说法正确的是( )。

A.正极反应式:Ca+2Cl--2e-CaCl2

B.放电过程中,Li+向负极移动

C.每转移0.1 mol电子,理论上生成20.7 g Pb

D.常温时,在正、负极间接上电流表或检流计,指针不偏转

【解析】正极发生还原反应,应为PbSO4+2e-Pb+S,A项错误;电池放电过程中,阳离子向正极移动,B项错误;每转移0.1 mol电子,生成0.05 mol Pb,质量为10.35 g,C项错误;常温下,电解质没有熔化,不导电,不能形成原电池,故指针不偏转,D项正确。

【答案】D

4.目前汽车上使用的铅蓄电池如图所示,根据图示回答下列问题:

铅蓄电池的负极是,负极反应式是,铅蓄电池的总反应式为Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O,则正极反应式