《高中化學(xué) 第四章 第二節(jié) 化學(xué)電源學(xué)案 新人教版選修41》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中化學(xué) 第四章 第二節(jié) 化學(xué)電源學(xué)案 新人教版選修41（5頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

化學(xué)電源 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 1.了解化學(xué)電源的種類及其工作原理，知道化學(xué)電源在生產(chǎn)、生活和國(guó)防中的實(shí)際應(yīng)用?！? 2.認(rèn)識(shí)化學(xué)能與電能相互轉(zhuǎn)化的實(shí)際意義及其重要作用?！? 3.掌握一次電池、二次電池、燃料電池的反應(yīng)原理，會(huì)書(shū)寫電極反應(yīng)式。 【學(xué)習(xí)過(guò)程】 1.化學(xué)電池： （1）定義：化學(xué)電池是將化學(xué)能變成電能的裝置。 （2）分類：化學(xué)電池是一類應(yīng)用范圍廣、實(shí)用性強(qiáng)的電源，分為一次電池、二次電池(充電電池)、燃料電池(連續(xù)電池)。 種類 特點(diǎn)(分類依據(jù)) 實(shí)例 一次電池 放完電以后不能再使用 普通鋅錳電池、堿性鋅錳電池 二次電池 充電、放電可循環(huán)進(jìn)行 鉛蓄電池、鎳氫電池 燃料電池 可通過(guò)不斷充入燃料、氧化劑，連續(xù)使用 氫氧燃料電池、CH4燃料電池 （3）化學(xué)電池的優(yōu)點(diǎn)有：能量轉(zhuǎn)換效率高，供能穩(wěn)定可靠；可以制成各種形狀和大小，不同容量和電壓的電池和電池組，使用方便；易維護(hù)，可在各種環(huán)境下工作。 2.常見(jiàn)的化學(xué)電池 （1）一次電池： ①堿性鋅錳電池是一種常用的一次電池，其負(fù)極是Zn，正極是MnO2，電解質(zhì)溶液是KOH溶液。負(fù)極反應(yīng)式：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2，正極反應(yīng)式：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－，總反應(yīng)式：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2。 ②鋅銀電池具有比能量大、電壓穩(wěn)定、儲(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)等特點(diǎn)。試根據(jù)總反應(yīng)式Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag判斷：負(fù)極是Zn，其依據(jù)是在總反應(yīng)式中鋅元素化合價(jià)升高，失去電子，鋅為負(fù)極。正極反應(yīng)式是Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－，反應(yīng)類型是還原反應(yīng)。 （2）二次電池：鉛蓄電池是常見(jiàn)的二次電池，其負(fù)極是Pb，正極是PbO2，電解質(zhì)溶液是硫酸溶液。放電過(guò)程中，電解質(zhì)溶液的pH變化是變大，理由是H2SO4不斷被消耗，使c(H＋)減小，pH增大。 總反應(yīng)方程式 Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)2PbSO4(s)＋2H2O(l) 放電電極反應(yīng)式 負(fù)極：Pb(s)＋SO(aq)－2e－===PbSO4(s) 正極：PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO(aq)＋2e－===PbSO4(s)＋2H2O(l) 充電電極反應(yīng)式 陰極：PbSO4(s)＋2e－===Pb(s)＋SO(aq) PbSO4(s)＋2H2O(l)－2e－===PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO(aq) （3）燃料電池 ①氫氧燃料電池用Pt作電極，不斷充入燃料(H2)和氧化劑(O2)，分別在兩極發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)，電池總反應(yīng)式是2H2＋O2===2H2O。氫氧燃料電池在不同介質(zhì)中的電極反應(yīng)： 介質(zhì) 負(fù)極反應(yīng)式 正極反應(yīng)式 酸性 2H2－4e－===4H＋ O2＋4H＋＋4e－===2H2O 中性 2H2－4e－===4H＋ O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 堿性 2H2－4e－＋4OH－===4H2O O2＋2H2O＋4e－===4OH－ ②燃料電池的燃料除氫氣外，還有烴、肼、甲醇、氨、煤氣等氣體或液體。若用導(dǎo)線相連的兩個(gè)鉑電極插入KOH溶液中，然后向兩極分別通入甲醇(CH3OH)和氧氣，發(fā)生原電池反應(yīng)。在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)的是CH3OH，其產(chǎn)物最終是H2O、CO，負(fù)極反應(yīng)式是2CH3OH－ 12e－＋16OH－===2CO＋12H2O；正極反應(yīng)式是3O2＋6H2O＋12e－===12OH－；總反應(yīng)式是2CH3OH＋3O2＋4OH－===2CO＋6H2O。 3.書(shū)寫化學(xué)電池中電極反應(yīng)式注意的問(wèn)題： (1)正確判斷出化學(xué)電池的負(fù)極和正極，確定兩極上分別發(fā)生的具體反應(yīng)。 (2)確認(rèn)電極得失電子后的產(chǎn)物是否能與電解質(zhì)溶液發(fā)生反應(yīng)，若能反應(yīng)，則應(yīng)寫與電解質(zhì)溶液反應(yīng)后的電極反應(yīng)式。 (3)在正極上，若是電解質(zhì)溶液中的某種離子被還原，無(wú)論該離子是強(qiáng)電解質(zhì)提供的，還是弱電解質(zhì)提供的，一律寫離子符號(hào)。 (4)書(shū)寫二次電池的電極反應(yīng)時(shí)，要注意判斷充電方向與放電方向。放電時(shí)的電極反應(yīng)式倒過(guò)來(lái)即為充電時(shí)的電極反應(yīng)式(注意電子的得失)。 【當(dāng)堂檢測(cè)】 1. 微型紐扣電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應(yīng)用，有一種銀鋅電池，其電極分別是Ag2O和Zn，電解質(zhì)溶液為KOH溶液，電極反應(yīng)為Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2，Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－，總反應(yīng)為Ag2O＋Zn＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag，根據(jù)上述反應(yīng)式，判斷下列敘述中正確的是(　　) A．在使用過(guò)程中，電池負(fù)極區(qū)溶液的pH增大 B．在使用過(guò)程中，電子由Ag2O經(jīng)外電路流向Zn極 C．Zn是負(fù)極，Ag2O是正極 D．Zn極發(fā)生還原反應(yīng)，Ag2O極發(fā)生氧化反應(yīng) 2. 一種新型燃料電池，它以多孔鎳板為電極插入KOH溶液中，然后分別向兩極上通入乙烷和氧氣，其電極反應(yīng)式為C2H6＋18OH－－14e－===2CO＋12H2O、7H2O＋7/2O2＋14e－===14OH－，有關(guān)此電池的推斷正確的是(　　) A．通氧氣的電極為負(fù)極B．參加反應(yīng)的氧氣與C2H6的物質(zhì)的量之比為7∶2 C．放電一段時(shí)間后，KOH的物質(zhì)的量濃度不變D．電解質(zhì)溶液中，CO向正極移動(dòng) 3. 生產(chǎn)鉛蓄電池時(shí)，在兩極板上的鉛、銻合金棚架上均勻涂上膏狀的PbSO4，干燥后再安裝，充電后即可使用，發(fā)生的反應(yīng)是 2PbSO4＋2H2OPbO2＋Pb＋2H2SO4 下列對(duì)鉛蓄電池的說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　) A．需要定期補(bǔ)充硫酸B．工作時(shí)鉛是負(fù)極，PbO2是正極 C．工作時(shí)負(fù)極上發(fā)生的反應(yīng)是Pb－2e－＋SO===PbSO4D．工作時(shí)電解質(zhì)的密度減小 4. 市場(chǎng)上經(jīng)常見(jiàn)到的標(biāo)記為L(zhǎng)iion的電池稱為“鋰離子電池”。它的負(fù)極材料是金屬鋰和碳的復(fù)合材料(碳作為金屬鋰的載體)，電解質(zhì)為一種能傳導(dǎo)Li＋的高分子材料。這種鋰離子電池的總反應(yīng)式為L(zhǎng)i＋2Li0.35NiO22Li0.85NiO2，下列說(shuō)法不正確的是(　　) A．放電時(shí)，負(fù)極的電極反應(yīng)式：Li－e－===Li＋ B．充電時(shí)，Li0.85NiO2既發(fā)生氧化反應(yīng)又發(fā)生還原反應(yīng) C．該電池不能用水溶液作為電解質(zhì)溶液 D．放電過(guò)程中Li＋向負(fù)極移動(dòng) 5.科學(xué)家成功開(kāi)發(fā)出便攜式固體氧化物燃料電池，它以丙烷氣體為燃料。電池中的一極通入空氣，另一極通入丙烷氣體，電解質(zhì)是固態(tài)氧化物，在熔融狀態(tài)下能傳導(dǎo)O2－。下列對(duì)該燃料電池的說(shuō)法不正確的是(　　) A．在熔融電解質(zhì)中，O2－由負(fù)極移向正極 B．該電池的總反應(yīng)是C3H8＋5O2===3CO2＋4H2O C．電路中每通過(guò)5 mol電子，約有5.6 L標(biāo)準(zhǔn)狀況下的丙烷被完全氧化 D．通入丙烷的電極為電池負(fù)極，發(fā)生的電極反應(yīng)為C3H8－20e－＋10O2－===3CO2＋4H2O 6.科學(xué)家預(yù)言，燃料電池將是21世紀(jì)獲得電能的重要途徑，美國(guó)已計(jì)劃將甲醇燃料電池用于軍事。一種甲醇燃料電池采用鉑或碳化鎢作為電極催化劑，在稀硫酸電解液中直接加入純化后的甲醇，同時(shí)向一個(gè)電極通入空氣。 回答下列問(wèn)題： (1)這種電池放電時(shí)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式是_____________________________。 (2)此電池正極發(fā)生的電極反應(yīng)式是_______________________________， 負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)式是_____________________________________________________。 (3)電解液中的H＋向________極移動(dòng)，向外電路釋放電子的電極是________。 (4)比起直接燃燒燃料產(chǎn)生電力，使用燃料電池有許多優(yōu)點(diǎn)，其中主要有兩點(diǎn)：首先是燃料電池能量轉(zhuǎn)化效率高，其次是____________________________________。 答案與解析 題號(hào) 答案 解析 1 C 根據(jù)電極反應(yīng)可知Zn失電子被氧化而溶解，Ag2O得電子被還原，故Zn是負(fù)極，Ag2O是正極，所以C正確；負(fù)極(即Zn極)在反應(yīng)時(shí)消耗OH－，則負(fù)極區(qū)溶液的pH應(yīng)減小，故A錯(cuò)誤；發(fā)生原電池反應(yīng)時(shí)，電子由負(fù)極經(jīng)外電路流向正極，即電子從Zn極經(jīng)外電路流向Ag2O極，故B錯(cuò)誤；在原電池中，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，故D錯(cuò)誤 2 B 燃料電池中，燃料為負(fù)極，氧氣為正極，A不正確；由于KOH參與電極反應(yīng)，所以KOH的物質(zhì)的量濃度減小，C不正確；電解質(zhì)溶液中，CO幾乎不移動(dòng)，D不正確 3 A 4 D A項(xiàng)，Li從零價(jià)升至正價(jià)，失去電子，作負(fù)極，正確；B項(xiàng)，反應(yīng)逆向進(jìn)行，反應(yīng)物只有一種，化合價(jià)既有升，又有降，所以既發(fā)生氧化反應(yīng)又發(fā)生還原反應(yīng)，正確；C項(xiàng)，由于Li可以與水反應(yīng)，故不能用水溶液作為電解質(zhì)溶液，正確；D項(xiàng)，原電池中陽(yáng)離子應(yīng)遷移至正極得電子，故錯(cuò) 5 A 該燃料電池的化學(xué)原理是C3H8＋5O2===3CO2＋4H2O，B正確；放電過(guò)程中通入丙烷的電極為負(fù)極：C3H8－20e－＋10O2－===3CO2＋4H2O，D正確；通入O2的電極為正極：O2＋4e－===2O2－，產(chǎn)生的O2－將向負(fù)極移動(dòng)，A項(xiàng)錯(cuò) 6 (1)2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O (2)3O2＋12H＋＋12e－===6H2O 2CH3OH＋2H2O－12e－===2CO2＋12H＋ (3)正　負(fù)極　(4)對(duì)環(huán)境無(wú)污染 甲醇燃料電池實(shí)質(zhì)就是利用CH3OH燃料在氧氣中反應(yīng)來(lái)提供電能。CH3OH作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為2CH3OH＋2H2O－12e－===2CO2＋12H＋；氧氣在正極的電極反應(yīng)為3O2＋12H＋＋12e－===6H2O，兩反應(yīng)相加得總反應(yīng)式。在電池中，負(fù)極釋放電子傳到正極上，故H＋向正極移動(dòng)。甲醇反應(yīng)產(chǎn)物為CO2和H2O，對(duì)環(huán)境無(wú)污染