第2課時化學(xué)電源學(xué)習目標：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)、生活和國防中的實際應(yīng)用。2.掌握一次電池、二次電池的反應(yīng)原理，會書寫電極反應(yīng)式。(重點)自 主 預(yù) 習探 新 知1化學(xué)電源的分類及特點2銀鋅鈕扣電池(一次電池)(1)組成(2)電極反應(yīng)和電池反應(yīng)負極：Zn2OH2e=Zn(OH)2。正極：Ag2OH2O2e=2Ag2OH。電池反應(yīng)：ZnAg2OH2O=2AgZn(OH)2。3鋅錳干電池(一次電池)(1)組成：分為酸性鋅錳電池(普通鋅錳干電池)和堿性鋅錳電池，其正極為石墨棒，負極為鋅筒，前者電解質(zhì)溶液為NH4Cl和ZnCl2混合液，后者電解質(zhì)為KOH。(2)電極反應(yīng)和電池反應(yīng)對于堿性鋅錳干電池：負極：Zn2OH2e=Zn(OH)2正極：2MnO22H2O2e=2MnOOH2OH。電池反應(yīng)：Zn2MnO22H2O=Zn(OH)22MnOOH。(3)特點：比能量大，能提供較大電流并連續(xù)放電。4燃料電池以KOH溶液為電解質(zhì)溶液，寫出氫氧燃料電池的電極反應(yīng)式和電池反應(yīng)。 電極反應(yīng)(堿性環(huán)境)：負極：H22OH2e=2H2O；正極：O2H2O2e=2OH；電池反應(yīng)：H2O2=H2O。特點：連續(xù)地將燃料和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能，能量利用率高，排放廢棄物少。5鉛蓄電池(二次電池)(1)組成(2)電極反應(yīng)和電池反應(yīng)放電時負極：PbSO2e=PbSO4(氧化反應(yīng))正極：PbO24HSO2e=PbSO42H2O(還原反應(yīng))電池反應(yīng)：PbPbO24HSO=2PbSO42H2O。充電時鉛蓄電池的充電反應(yīng)是放電反應(yīng)的逆反應(yīng)。陰極：PbSO42e=PbSO(還原反應(yīng))陽極：PbSO42H2O2e=PbO24HSO(氧化反應(yīng))總反應(yīng)：2PbSO42H2O=PbPbO24H2SO。上述充、放電反應(yīng)可寫成如下化學(xué)方程式： (3)特點可重復(fù)使用，電壓穩(wěn)定、使用方便、安全可靠、價格低廉、生產(chǎn)生活中應(yīng)用廣泛。缺點是比能量低、笨重、廢棄電池污染環(huán)境。基礎(chǔ)自測1判斷正誤(正確的打“”，錯誤的打“”)。(1)二次電池又叫蓄電池，放電后可充電使活性物質(zhì)再生。()(2)Zn具有還原性和導(dǎo)電性，可作鋅錳干電池的負極材料。()(3)鉛蓄電池電路中轉(zhuǎn)移2 mol電子時，要消耗1 mol硫酸。()(4)氫氧燃料電池中負極氫氣失去電子，正極氧氣得到電子。()【答案】(1)(2)(3)鉛蓄電池的負極和正極均要消耗硫酸，故當電路中轉(zhuǎn)移2 mol電子時，需消耗2 mol硫酸。(4)2下列有關(guān)電池的說法不正確的是()A手機上用的鋰離子電池屬于二次電池B銅鋅原電池工作時，電子沿外電路從銅電極流向鋅電極C甲醇燃料電池可把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能D鋅錳干電池中，鋅電極是負極B二次電池，即可充電電池，所以A項對。在原電池中，活潑金屬Zn是負極，負極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，因此電子的流向是由負極(鋅電極)流向正極(銅電極)，所以B項錯。3下列有關(guān)化學(xué)電池的說法中正確的是()【導(dǎo)學(xué)號：73702040】A化學(xué)電池只能將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能B燃料電池能將全部化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能C鋅銀電池比能量大，電壓穩(wěn)定，儲存時間長D一次電池包括干電池和蓄電池C蓄電池不但可以將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能(放電)，也可以將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能(充電)；燃料電池的能量轉(zhuǎn)換率超過80%，但不可能100%轉(zhuǎn)換；蓄電池可重復(fù)使用，屬于二次電池。合 作 探 究攻 重 難新型電池中電極反應(yīng)式的書寫與判斷一種基于酸性燃料電池原理設(shè)計的酒精檢測儀，其電池反應(yīng)的化學(xué)方程式為CH3CH2OHO2CH3COOHH2O。思考交流1該反應(yīng)的正極反應(yīng)寫為O24e2H2O=4OH正確嗎？為什么？如果不正確，請寫出正確的正極反應(yīng)式?！咎崾尽坎徽_。因為該電池為酸性燃料電池，在酸性環(huán)境中其電極產(chǎn)物不應(yīng)寫成OH。正確的電極反應(yīng)式為O24H4e=2H2O。2根據(jù)(1)中寫出的正極反應(yīng)式，推出其負極的電極反應(yīng)式?！咎崾尽坷秒姵胤磻?yīng)式減去正極反應(yīng)式可推知負極的電極反應(yīng)式為：CH3CH2OH4eH2O=CH3COOH4H。(1)一般電極反應(yīng)式的書寫(2)復(fù)雜電極反應(yīng)式的書寫(3)給出電極反應(yīng)式書寫總反應(yīng)式根據(jù)給出的兩個電極反應(yīng)式，寫出總反應(yīng)式時，首先要使兩個電極反應(yīng)式的得失電子相等，然后將兩式相加，消去反應(yīng)物和生成物中相同的物質(zhì)即可。注意：若反應(yīng)式同側(cè)出現(xiàn)不能共存的離子，如H和OH、Pb2和SO，要寫成反應(yīng)后的物質(zhì)，如H2O、PbSO4。(4)根據(jù)裝置書寫電極反應(yīng)式確定原電池的正負極及放電的物質(zhì)。首先根據(jù)題目給定的圖示裝置特點，結(jié)合原電池正負極的判斷方法，確定原電池的正負極及放電的物質(zhì)。書寫電極反應(yīng)式。a負極反應(yīng)：規(guī)律：活潑金屬或H2(或其他還原劑)失去電子生成金屬陽離子或H(或其他氧化產(chǎn)物)。特例：若電解質(zhì)溶液中的陰離子與生成的金屬陽離子或H能反應(yīng)，則該陰離子應(yīng)寫入電極反應(yīng)式，如鉛蓄電池的負極反應(yīng)是PbSO2e=PbSO4。b正極反應(yīng)：規(guī)律：陽離子得電子生成單質(zhì)或氧氣得電子。特例：若是氧氣得電子，要考慮電解質(zhì)溶液的情況。中性或堿性：O22H2O4e=4OH酸性：O24H4e=2H2O。寫出電池總反應(yīng)方程式。結(jié)合電子守恒將正負極電極反應(yīng)式相加即得到電池總反應(yīng)方程式。當 堂 達 標固 雙 基題組1一次電池1堿性電池具有容量大，放電電流大的特點，因而得到廣泛應(yīng)用。鋅錳堿性電池以氫氧化鉀溶液為電解液，電池總反應(yīng)式為：Zn2MnO22H2O=Zn(OH)22MnOOH，下列說法錯誤的是()【導(dǎo)學(xué)號：73702041】A電池工作時，鋅失去電子B電池正極的電極反應(yīng)式為：2MnO22H2O2e=2MnOOH2OHC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0.2 mol電子，鋅的質(zhì)量理論上減少6.5 gC從電池總反應(yīng)式Zn2MnO22H2O=Zn(OH)22MnOOH可以確定Zn為負極，電子從負極流出經(jīng)外電路流向正極。當外電路中每通過0.2 mol電子，參加反應(yīng)的鋅理論上為0.1 mol，即質(zhì)量減少6.5 g。2鈕扣電池可作計算器、電子表等的電源。有一種鈕扣電池，其電極分別為Zn和Ag2O，以KOH溶液為電解質(zhì)溶液，電池的總反應(yīng)為ZnAg2OH2O=2AgZn(OH)2。關(guān)于該電池的敘述不正確的是()A使用時電子由Zn極經(jīng)外電路流向Ag2O極，Zn是負極B使用時電子由Ag2O極經(jīng)外電路流向Zn極，Ag2O是負極C正極的電極反應(yīng)為Ag2O2eH2O=2Ag2OHDZn極發(fā)生氧化反應(yīng)，Ag2O極發(fā)生還原反應(yīng)B由總方程式可以看出，負極為Zn，正極為Ag2O，使用時電子由負極流向正極，A項正確，B項錯誤；負極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，C項正確，D項也正確。題組2二次電池3關(guān)于鉛蓄電池的說法正確的是()【導(dǎo)學(xué)號：73702042】A在放電時，正極發(fā)生的反應(yīng)是Pb(s)SO(aq)=PbSO4(s)2eB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(fā)生的反應(yīng)是PbSO4(s)2e=Pb(s)SO(aq)B鉛蓄電池的充放電反應(yīng)為：Pb(s)PbO2(s)2H2SO4(aq)2PbSO4(s)2H2O(l)，放電時Pb作負極：Pb(s)2eSO(aq)=PbSO4(s)，在正極上：PbO2(s)2e4H(aq)SO(aq)=PbSO4(s)2H2O(l)；充電時，H2SO4的濃度不斷增大；陽極上發(fā)生的是氧化反應(yīng)，是失去電子而不是得到電子。4某堿性蓄電池在充電和放電時發(fā)生的反應(yīng)為FeNiO22H2OFe(OH)2Ni(OH)2，下列說法中正確的是()A放電時，負極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是FeB放電時，正極反應(yīng)是NiO22e2H=Ni(OH)2C充電時，陰極反應(yīng)是Ni(OH)22e2OH=NiO22H2OD充電時，陽極附近pH增大A原電池的負極發(fā)生氧化反應(yīng)，該原電池的負極為Fe，A項正確；該電池的正極為NiO2，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為NiO22e2H2O=Ni(OH)22OH，B項錯誤；充電時，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為Fe(OH)22e=Fe2OH，C項錯誤；充電時，陽極的電極反應(yīng)為Ni(OH)22OH2e=NiO22H2O，pH減小，D項錯誤。題組3燃料電池5科學(xué)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(zhuǎn)化為甲烷，然后將甲烷通入以KOH為電解質(zhì)的燃料電池發(fā)電。電池負極反應(yīng)為()【導(dǎo)學(xué)號：73702043】ACH48e8OH=CO26H2OBO24H4e=2H2OCCH410OH8e=CO7H2ODO22H2O4e=4OHC甲烷燃料電池的總反應(yīng)：CH42O22KOH=K2CO33H2O，根據(jù)負極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，判斷出負極通入甲烷，正極通入氧氣，故B、D錯。然后根據(jù)甲烷中碳元素的化合價變化：H4O，寫出1 mol甲烷轉(zhuǎn)移的電子數(shù)，最后根據(jù)電荷守恒、原子守恒，配平即可得負極反應(yīng)：CH410OH8e=CO7H2O，故A錯，所以正確答案為C。6燃料電池是利用燃料(如H2、CO、CH4等)跟氧氣反應(yīng)從而將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置。下列關(guān)于CO燃料電池(NaOH作電解質(zhì))的說法中正確的是()A負極反應(yīng)為：O22H2O4e=4OHB負極反應(yīng)為：CO2e4OH=CO2H2OC放電時正極發(fā)生氧化反應(yīng)，外電路中電子從正極流向負極D隨著放電的進行，溶液的pH保持不變BA項所給是正極反應(yīng)式，錯誤；C項外電路中電子從負極流向正極，錯誤；D項由電池總反應(yīng)：O22CO4OH=2CO2H2O可知，反應(yīng)消耗NaOH，故pH要減小，錯誤。題組4電極反應(yīng)式的書寫7一種新型熔融鹽燃料電池具有高發(fā)電效率?，F(xiàn)用Li2CO3和Na2CO3的熔融鹽混合物作電解質(zhì)，一極通CO氣體，另一極通O2和CO2混合氣體，其總反應(yīng)為2COO2=2CO2。則下列說法正確的是()【導(dǎo)學(xué)號：73702044】A通CO的一極是電池的正極B負極發(fā)生的電極反應(yīng)是O22CO24e=2COC負極發(fā)生的電極反應(yīng)是COCO2e=2CO2D正極發(fā)生氧化反應(yīng)C據(jù)題意知通入CO的一極為電源的負極，CO失去電子轉(zhuǎn)變?yōu)镃O2，負極發(fā)生氧化反應(yīng)，故A、B、D項錯誤，C項正確。8(1)現(xiàn)有反應(yīng)2H2O22H2O，要構(gòu)成燃料電池，則負極通入的應(yīng)是_，正極通入的應(yīng)是_，電極反應(yīng)式分別為_、_。(2)如把KOH改為稀硫酸作導(dǎo)電物質(zhì)，則電極反應(yīng)式分別為_、_。(3)上述(1)和(2)的電解液不同，反應(yīng)進行后，(1)中溶液pH變_(填“大”或“小”，下同)，(2)中溶液pH變_。(4)如把H2改為甲烷，KOH作導(dǎo)電物質(zhì)，則電極反應(yīng)式分別為_、_。【導(dǎo)學(xué)號：73702045】【解析】解答此題的關(guān)鍵是弄清原電池的有關(guān)概念。(1)根據(jù)總反應(yīng)式可知H2在反應(yīng)中被氧化，O2被還原，H2應(yīng)在負極上反應(yīng)，O2應(yīng)在正極上反應(yīng)，又因為是堿性溶液不可能有H參加或生成，故負極反應(yīng)為2H24OH4e=4H2O，正極反應(yīng)為O22H2O4e=4OH。(2)若將導(dǎo)電物質(zhì)換成酸性溶液，此時應(yīng)考慮不可能有OH參加反應(yīng)，也不可能有OH生成，負極：2H24e=4H，正極：O24H4e=2H2O。(3)由于(1)是在堿性條件下反應(yīng)，KOH量不變，但工作時H2O增多，故溶液變稀，pH將變??；而(2)中為酸溶液，H2SO4不變，水增多，溶液酸性變小，故pH將變大。(4)如把H2改為甲烷，用KOH作導(dǎo)電物質(zhì)，則負極：CH410OH8e=CO7H2O，正極：2O24H2O8e=8OH，此時不會有CO2放出?！敬鸢浮?1)H2O2負極：2H24OH4e=4H2O正極：O22H2O4e=4OH(2)負極：2H24e=4H正極：O24H4e=2H2O(3)小大(4)負極：CH410OH8e=CO7H2O正極：2O24H2O8e=8OH(1)寫電極反應(yīng)時除考慮電極自身的反應(yīng)，還要注意電極產(chǎn)物是否與電解質(zhì)溶液反應(yīng)。(2)判斷溶液pH變化時，不能只看某電極上H或OH的生成或消耗。