七星开奖直播现场直播:河北省承德市高中化學專題1化學反應與能量變化1.2.2化學電源導學案(無答案)蘇教版選修4

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1.2.2化學電源

學習目標

了解常見的化學電源的種類及其工作原理,知道它們在生產、生活和國防中的實際應用。

重點難點

學習重點、難點:常見化學電源的工作原理

方 法

合作交流、展示評價和講解相結合

內容部分

隨堂筆記

【合作探究】

一、化學電源以及電極反應的書寫

1.一次電池

(1)堿性鋅錳干電池

堿性鋅錳干電池的負極為鋅,正極為金屬棒,其電池反應方程式:Zn+2H2O+2MnO2 =2MnOOH+Zn(OH)2,則電極反應為:

負極: 正極:

(2)銀鋅紐扣電池

銀鋅紐扣電池的電極分別是Zn和Ag2O,電解質溶液是KOH溶液,電池反應的產物是ZnO和Ag,則其電極反應和電池反應為:

負極: 正極:

電池反應方程式:

2.二次電池

(1)鉛蓄電池

鉛蓄電池其電極分別是Pb、PbO2,電解質是一定濃度的硫酸,工作時的電極反應為:

負極: 正極:

放電時總反應方程式:Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+H2O

(2)鎳鎘蓄電池

正極(鎳)上有Ni(OH)3,負極主要是鎘(含有一些鐵),所用電解質為KOH溶液。放電時發生的電極反應式:

負極:Cd+2OH--2e-=Cd(OH)2

正極:2Ni(OH) +3e-= 2Ni(OH)2+2OH-

-電池總反應式:

3.燃料電池

燃料電池中,電極的導電材料一般為多孔的金屬板,負極是通入還原劑的一方,正極是通入氧化劑的一方。

(1)氫氧燃料電池

一般用KOH溶液或稀硫酸作這種電池的電解質溶液。電極可用含有催化劑的多孔石墨電極或鉑電極。其放電時電極反應:

①堿性電解質溶液

負極: 正極:

②酸性電解質溶液:

負極: 正極:

(2)甲烷燃料電池

甲烷燃料電池;電解質溶液為氫氧化鉀溶液,電極反應為:

正極: 負極: CH4 + 10OH- -8e === CO32- + 7H2O

總反應:

二、電極反應的書寫:

1.原電池的正負極確定

a.由兩極的相對活潑性確定:相對活潑性較強的金屬為負極(一般負極材料與電解質溶液發生反應),但不是絕對的。如Mg-Al-HCl溶液構成的原電池中,負極為 ,但Mg-Al-NaOH溶液構成的原電池中,負極為 .

b.根據反應的類型判斷:可根據總反應式來分析電極是發生氧化反應還是還原反應,若發生氧化反應,則為負極,若發生還原反應,則為正極。

2.書寫電極反應注意的問題

a.電極反應是一種離子反應,遵循書寫離子方程式的一切規則(如“拆”、“平”);兩電極反應式中得失電子數目一般相等。

b.負極失電子所得氧化產物、正極得電子所得還原產物,與溶液的酸堿性有關(如+4價的C在酸性溶液中以CO2形式存在、在堿性溶液中以CO32-形式存在);

c.溶液中不存在O2-——在酸性溶液中它與H+結合成H2O、在堿性或中性溶液中它與H2O結合成OH-。

d.兩極反應相加得到總反應,總反應減去負極反應得到正極反應、總反應減去正極反應得到負極反應。

e.對于可逆電池反應,要弄清楚充電和放電的方向,放電過程體現原電池原理,充電過程體現電解池原理。

【鞏固練習】

1.鋰電池是一代新型高能電池,它以質量輕、能量高而受到了普遍重視,目前已研制成功多種鋰電池,某種鋰電池的總反應為Li + MnO2=LiMnO2,下列說法正確的是( )

A、 Li是正極,電極反應為Li - e- = Li+ B、 Li是負極,電極反應為Li - e- = Li+

C、 Li是負極,電極反應為MnO2 + e- = MnO2 – D、 Li是負極,電極反應為Li -2e- = Li2+

2.科學家近年來研制出一種新型細菌燃料電池,利用細菌將有機物轉化為氫氣,氫氣進入以磷酸為電解質的燃料電池發電。電池負極反應為( )

A.H2+2OH- =2H2O+2e- B.O2+4H++4e- =2H2O

C.H2=2H++2e- D.O2+2H2O+4e- =4OH-

3.摩托羅拉公司研發了一種由甲醇和氧氣以及強堿做電解質溶液的新型手機電池,電量可達現在使用的鎳氫電池或鋰電池的十倍,可連續使用一個月才充一次電。其電池反應為:2CH3OH + 3O2 + 4OH— 摩托羅拉公司研發了一種由甲醇和氧氣以及強堿做電解質溶液的新型手機電池,電量可達現在使用的鎳氫電池或鋰電池的十倍,可連續使用一個月才充一次電。其電池反應為:2CH3OH + 3O2 + 4OH— = 2CO32— + 6H2O,則下列說法錯誤的是( )

A.放電時CH3OH參與反應的電極為正極 B.充電時電解質溶液的pH逐漸增大

C.放電時負極的電極反應為:CH3OH-6e-+8OH- = CO32— + 6H2O

D.充電時每生成1 mol CH3OH轉移6 mol電子

4. 堿性電池具有容量大、放電電流大的特點,因此得到廣泛應用。鋅錳電池以氫氧化鉀溶液為電解液,電池總反應式為:Zn(s)+2 MnO2(s)+H2O(l)=Zn(OH)2+Mn2O3 (s)。下列說法錯誤的是 ( )

A.電池工作時,鋅失去電子

B.電池負極的電極反應式為Zn-2e-+2 OH-=Zn(OH)2

C.電池工作時,電子由正極通過外電路流向負極

D.外電路中每通過0.2mol電子,鋅的質量理論上減小6.5g

5.一種燃料電池中發生的化學反應為:在酸性溶液中甲醇與氧作用生成水和二氧化碳。該電池負極發生的反應是 ( )

A.CH3OH(g)+O2(g)=H2O(1)+CO2(g)+2H+(aq)+2e- B.O2(g)+4H+(aq)+4e-=2H2O(1)

C.CH3OH(g)+H2O(1)=CO2(g)+6H+(aq)+6e- D.O2(g)+2H2O(1)+4e-=4OH-

6. 關于鉛蓄電池的說法正確的是( )

A.在放電時,正極發生的反應是 Pb(s) +SO42—(aq)= PbSO4(s) +2e—

B.在放電時,該電池的負極材料是鉛板

C.在充電時,電池中硫酸的濃度不斷變小

D.在充電時,陽極發生的反應是 PbSO4(s)+2e—= Pb(s)+ SO42—(aq)

7. 用銅片、銀片、Cu (NO3)2溶液、AgNO3溶液、導線和鹽橋(裝有瓊脂-KNO3的U型管)構成一個原電池。以下有關該原電池的敘述正確的是( )

①在外電路中,電流由銅電極流向銀電極

②正極反應為:Ag++e-=Ag

③實驗過程中取出鹽橋,原電池仍繼續工作

④將銅片浸入AgNO3溶液中發生的化學反應與該原電池反應相同

A. ①② B.②③ C.②④ D.③④

8. 鎳鎘(Ni-Cd)可充電電池在現代生活中有廣泛應用。已知某鎳鎘電池的電解質溶液為KOH溶液,其充、放電按下式進行:Cd + 2NiOOH + 2H2OCd(OH)2 + 2Ni(OH)2

有關該電池的說法正確的是( )

A.充電時陽極反應:Ni(OH)2 -e— + OH- == NiOOH + H2O

B.充電過程是化學能轉化為電能的過程

C.放電時負極附近溶液的堿性不變

D.放電時電解質溶液中的OH-向正極移動

9. 依據氧化還原反應:2Ag+(aq)+Cu(s) = Cu2+(aq)+2Ag(s)設計的原電池如圖所示。

請回答下列問題:

(1)電極X的材料是________;電解質溶液Y是___________;

(2)銀電極為電池的________極,發生的電極反應為______________________________;

X電極上發生的電極反應為____________________________;

(3)外電路中的電子是從_______電極流向________電極。

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