化学电源第1课时

《选修四第四章第二节 化学电源》导学案（第1课时）
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【课标要求】
1、了解常见电池分类、优点及适用范围。

2、了解一次电池、二次电池和燃料电池的基本构成、反应原理和应用。

3、运用氧化还原反应来理解各类电池的工作原理。

4、通过生活中电池实际应用，感受科学带给人类的进步和文明。

5、通过了解废旧电池对环境的危害，树立环保意识。

【难点重点】
1、常见的化学电源的种类及其工作原理；
2、常见化学电源的工作原理 【新课导学】
一、了解化学电源 （阅读教材74页，思考并回答下列问题）
①化学电池主要分为哪几个大类？在性能等方面它们各有什么特点？产生电能的基本原理是什么？
②化学电池与其他能源相比有哪些优点？
③判断电池的优劣标准主要是什么
二、化学电池的类型及工作原理阅读教材75-78页，思考并完成下列问题。

1、 一次电池（又称干电池）
如：普通锌锰电池、碱性锌锰电池、锌银电池、锂电池等。

（1）锌锰干电池是用锌制圆筒形外壳作 极。

位于中央的顶端盖有铜帽的石墨作 极，在石墨周围填充 作电解质，还填有MnO 2和炭黑。

其电极反应为： 负极： 正极： ＋2e －
＋2 MnO 2＝Mn 2O 3＋2NH 3↑＋H 2O
电池总反应式为：Zn ＋2NH 4＋
＋2 MnO 2＝Mn 2O 3＋2NH 3↑＋Zn 2＋
＋H 2O 该电池用久了，其外壳就会变软，主要原因是
正极反应中，前后经历下列反应：2NH 4＋
＋2e －
＝2NH 3＋H 2；2Mn Ｏ2＋H 2＝Mn 2O 3＋H 2O ，如果没有MnO 2参与，干电池将难于持续稳定工作。

试说明理由：_________________________________________________。

许多国家都规定要对废旧的锌锰干电池进行回收，从保护环境和节约材料方面解释为什么要回收这种废旧电池。

（2）锌银电池的负极是Zn ，正极是Ag 2O ，电解质是KOH ，其电极总反应如下：Zn + Ag 2O = ZnO + 2Ag 则：负极( )： 正极( )： 关于该电池，下列叙述正确的是 （ ）
A. 电流由锌经导线流向Ag 2O
B.随着电极反应不断进行，电解质溶液的酸碱性不变
C.Zn 是正极，发生氧化反应，Ag 2O 是负极，发生还原反应
D.Zn 是负极，发生氧化反应，Ag 2O 是正极，发生还原反应 2、 二次电池（又称充电电池或蓄电池）
如：铅蓄电池是常用的化学电源，其电极材料是Pb 和PbO 2，电解液为稀硫酸。

工作时该电池总反应式为：
Pb ＋PbO 2＋2 H 2SO 44＋2 H 2O 据此判断： （1）铅蓄电池的负极材料是________
（2）工作时正极反应为______________________________负极反应_ （3）工作时，电解质溶液的________（填“增大”、“减小”或“不变”） （4）工作时，电解质溶液中阴离子移向________极 （5）电流方向从________极流向________ 3、 燃料电池
燃料电池是一种持续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。

它与一般的化学电源不同，一般化学电池的活性物质储存在电池内部，故而限制了电池的容量，而燃料电池的电极本身不包括活性物质，只是一个催化转化元件。

如：氢氧燃料电池。

①酸性介质时：
负极反应： 正极反应： 总反应： ②碱性介质时：
负极反应： 正极反应： 总反应： 【迁移应用】：
甲烷氧气燃料电池：将铂片插入KOH 溶液中做电极，在两极分别通入甲烷和氧气，请写出电极反应和电池反应。

电池反应： 正 极： 负 极：
放电
【过关训练】
1.如图装置能组成原电池的是
( )
2.银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源，它的电池反应为Zn + Ag 2O + H 2O = 2Ag + Zn(OH)2,则负极上发生反应的物质是( )
A.Ag
B.Zn(OH)2
C.Ag 2O
D.Zn
3.镍镉（NiCd ）可充电电池在现代生活中有广泛应用。

已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH 溶液，其充、放电按下式进行:
Cd + 2NiOOH + 2H 2O 充电
放电 Cd(OH)2 + 2Ni(OH)2
有关该电池的说法正确的是（ ）
A.充电时阳极反应:Ni(OH)2-e-+ OH- = NiOOH + H2O
B.充电过程是化学能转化为电能的过程
C.放电时负极附近溶液的碱性不变
D.放电时电解质溶液中的OH-向正极移动
4.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(s) + 2MnO 2(s) + H 2O(l) = Zn(OH)2(s) + Mn 2O 3(s)下列说法错误的是( ) A.电池工作时，锌失去电子 B.电池正极的电极反应式为: 2MnO 2(s) + H 2O(l) + 2e- = Mn 2O 3(s) + 2OH-(aq) 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，锌的质量理论上减小6.5 g
5.目前常用的镍（Ni ）镉（Cd ）电池，其电池总反应可以表示为:Cd + 2NiO(OH) + 2H 2
O 充电
放电 2Ni(OH)2
+ Cd(OH)2,已知Ni(OH)2和Cd(OH)2均难溶于水但能溶于酸。

以下说法中正确的是( ) ①以上反应是可逆反应②以上反应不是可逆反应③充电时化学能转变为电能 ④放电时化学能转变为电能
A.①③
B.②④
C.①④
D.②③
6.用Pt 电极放置于KOH 溶液中，然后分别向两极通入CO 和O 2，即可产生电流，下列正确的是( ) ①通入CO 的电极为阴极 ②通入CO 的电极反应式为:2CO + O 2 + 4e- = 2CO 2 ③正极电极反应式为:O 2 + 2H 2O + 4e- = 4OH- ④负极电极反应式为:CO + 4OH - 2e- = CO 32－
+ 2H 2O
⑤电池工作时溶液中的阳离子向原电池的负极移动 ⑥放电时溶液中的阴离子向负极移动
A.①④⑥
B.③④⑥
C.④⑤⑥
D.①②③
7.我国首创的海洋电池以铝板为负极，铂网为正极，海水为电解质溶液，空气中的氧气与铝反应产生电流。

电池总反应为:4Al+3O2+6H2O====4Al(OH)3,下列说法不正确的是( ) A.正极反应式为:O 2 + 2H 2O + 4e- = 4OH- B.电池工作时，电流由铝电极沿导线流向铂电极
C.以网状的铂为正极，可增大与氧气的接触面积
D.该电池通常只需更换铝板就可继续使用 8.国外新型研制的溴锌蓄电池的基本构造是用碳棒作两极，溴化锌溶液为电解质溶液。

现有四个电极反应:
①Zn - 2e- = Zn
2+
②Zn 2+ + 2e- = Zn ③Br 2 + 2e- = 2Br
-
④2Br -
- 2e- = Br 2
那么充电和放电时发生还原反应的是( )
A.③①
B.④①
C.②③
D.②④
9.如图所示为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，下列叙述不正确的是( )
A.a 电极是负极
B.b 电极的电极反应为:4OH -
- 4e- = 2H 2O + O 2↑
C.氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源
D.氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置
10.将纯锌片和纯铜片按如图所示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是 ( )
A.
两烧杯中铜片表面均无气泡产生 B.甲中铜片是正极，乙中铜片是负极 C.两烧杯中溶液的pH 均增大 D.产生气泡的速度甲比乙慢。