【推荐】专题4-2 化学电源（导学案）-2017-2018学年高二化学同步精品课堂（选修4）

【推荐】专题4-2 化学电源（导学案）-2017-2018学年高二化学同步精品课堂（选修4）

‎【学习目标】‎ ‎1.了解常见电池的组成和应用；了解研制新型化学电源的重要性；‎ ‎2.了解新型燃料电池的组成和工作原理； ‎ ‎3.了解化学与人类生产、生活的密切关系;使学生认识原电池的重要作用，加深对原电池原理的理解。‎ ‎【教学重点】‎ 掌握几种典型化学电池的电极反应 ‎【教学难点】‎ 掌握几种典型化学电池的电极反应 ‎【自主学习】‎ 一、化学电池概述 ‎1.化学电源是将 ，它包括 、 （又称 ）、 等几大类。‎ ‎2.化学电池的优点是 ‎ ‎ 。‎ ‎3.判断电池的优劣标准主要是 ‎ ‎ 。 ‎ 二、一次电池（如：普通锌锰电池、碱性锌锰电池、锌银电池、锂电池等。）‎ ‎（1）碱性锌锰电池，电解质是 ，其电极反应：‎ 负极（ ）： ‎ 正极（ ）： ‎ 总反应： ‎ ‎（2）锌银电池的负极是Zn，正极是Ag2O，电解质是KOH，其电极总反应如下：‎ Zn + Ag2O = ZnO + 2Ag 则：负极： ‎ 正极： ‎ 三、二次电池 ‎ 如铅蓄电池：电解质为 ‎ ‎①其放电电极反应：‎ 负极( )： ‎ 正极( )： ‎ ‎②其充电反应是上述反应的逆过程，则电极反应：‎ ‎（电化学上规定：发生氧化反应的电极为阳极，发生还原反应的电极为阴极）‎ 阴极：PbSO4(s) ＋2e- =Pb (s) +SO42- (aq) ‎ 阳极：PbSO4(s)+2H2O（l）-2e-=PbO2(s) +4H+(aq)+SO42- (aq)‎ 放电 反应方程式如下式：‎ 充电 Pb (s)+ PbO2(s) +2H2SO4(aq) 2PbSO4(s) +2H2O(l)‎ 四、燃料电池 如：氢氧燃料电池。‎ 正极室：通 （氧化剂） 负极室：通 （燃料） 电极： ‎ ‎①酸性介质时，电解质： 电极反应：‎ 负极： ‎ 正极： ‎ 总反应： ‎ ‎②碱性介质时，电解质： 电极反应：‎ 负极： ‎ 正极： ‎ 总反应： ‎ 合作探究 ‎【问题1】电池与其他能源相比，其优点有那些？‎ ‎【问题2】根据碱性锌锰干电池的电池总反应式，写出正负极的电极反应式？‎ ‎【问题3】写出铅蓄电池的正负极反应式以及电池总反应？对铅蓄电池充电时，电极的连接是怎样的？‎ ‎【问题4】写出氢氧燃料电池在酸性环境和碱性环境中的电极反应式，书写时，应注意什么？‎ ‎【问题5】如何书写电池的电极反应式？‎ ‎1.碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因此得到广泛应用。锌锰电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：Zn（s）＋2 MnO2（s）＋H2O（l）＝Zn(OH)2＋Mn2O3（s）。下列说法错误的是 ( )‎ A．电池工作时，锌失去电子 B．电池负极的电极反应式为Zn-2e-＋2 OH-＝Zn(OH)2 ‎ 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0.2mol电子，锌的质量理论上减小6．‎‎5g ‎2.微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用。有一种纽扣式银锌电池，其电极分别为和Zn，电解质溶液为KOH溶液，电极反应为： Zn+2OH-—2e-=ZnO+H2O ‎ Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-总反应为： Ag2O+Zn=2Ag+ZnO．根据上述反应式，判断下列叙述中正确的是( ) ‎ A．使用过程中，电池负极区溶液pH增大 B．使用过程中，电子由电极经外电路流向Zn电极 C．Zn是负极，是正极 D．Zn电极发生还原反应，电极发生氧化反应 ‎3.铅蓄电池放电时发生下列反应 负极：Pb＋SO42-—2e-＝PbSO4‎ 正极：PbO2＋4H＋＋SO42-＋2e-＝PbSO4＋2H2O使用该电池电解CuSO4溶液，当有纯铜 ‎1．‎6g析出时，铅蓄电池内消耗硫酸物质的量为 ( )‎ A．0.05mol B．0.025mol C．0.25mol D．0.1mol ‎ 放电 充电 ‎3Zn + 2K2FeO4 + 8H2O 3Zn(OH)2 + 2Fe(OH)3 + 4KOH ‎4.高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为 下列叙述不正确的是（ ）‎ A．放电时负极反应为：Zn—2e— +2OH—= Zn(OH)2‎ B．充电时阳极反应为：Fe(OH)3 —3e— + 5 OH— = FeO + 4H2O C．放电时每转移3 mol电子，正极有1mol K2FeO4被氧化 D．放电时正极附近溶液的碱性增强 ‎5.将氢气、甲烷、乙醇等物质在氧气中燃烧时的化学能直接转化为电能的装置叫燃料电池。燃料电池的基本组成为电极、电解质、燃料和氧化剂。此种电池能量利用率可高达8O%（一般柴油发电机只有4O%左右），产物污染也少。下列有关燃料电池的说法不正确的是 （ ）‎ A．上述燃料电池的负极反应材料是氢气、甲烷、乙醇等物质 B．氢氧燃料电池常用于航天飞行器，原因之一是该电池的产物为水，经过处理后可供宇航员使用 C．乙醇燃料电池的电解质常用KOH，该电池的负极反应为：C2H5OH-12e-＝2CO2↑＋3H2O D．甲烷燃料电池中每消耗1molCH4，理论上转移的电子有8mol ‎6.下左图是2OO4年批量生产的笔记本电脑所用甲醇燃料电池的结构示意图。甲醇在催化剂作用下提供质子(H+)和电子，电子经外电路、质子经内电路到达另一极与氧气反应，电池总反应为2CH3OH+3O2→2CO2+4H2O。下列说法正确的是 （ ）‎ A．左电极为电池的负极，a处通入的物质是甲醇 B．右电极为电池的负极，b处通入的物质是空气 C．负极反应式为：CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+‎ D．正极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-‎ 自主学习 一、1、化学能转化为电能的装置；一次电池；二次电池；充电电池；燃料电池 2、能量转化效率高、供能稳定可靠、使用方便、易于维护、并可在各种环境下工作3、单位时间或单位体积所能输出电能的多少，即比能量的大小；输出功率的大小即比功率的大小；电池的可存储时间的长短二、（1）KOH ；Zn+2OH--2e-=Zn（OH）2；2MnO2＋2H2O＋2e-＝2MnOOH（s）＋Zn（OH）2；Zn＋2MnO2＋2H2O=2MnOOH（s）＋‎ Zn（OH）2；（2）Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O ；Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH- 三、H2SO4溶液；Pb ；Pb (s) +SO42- (aq) –2e- = PbSO4(s) ；PbO2；PbO2(s) +4H+(aq)+SO42- (aq)＋2e-= PbSO4(s)+2H2O（l）四、氧气；氢气； Pt；H2SO4溶液；2H2-4e- = 4H+；O2+4H++ 4e-=2H2O；2H2+ O2=2H2O；KOH溶液；2H2+4OH--4e- =4H2O；O2+4e-+2H2O=4OH-；‎ 合作探究 ‎【问题1】化学电源的优点：（1）能量转换效率高，供能稳定可靠。（2）可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的电池和电池组，使用方便。（3）易维护，可在各种环境下工作。‎ ‎【问题2】负极（锌筒）：Zn +2OH－-2e－= Zn（OH）2；‎ ‎【问题3】负极：Pb-2e-+SO42－=PbSO4 正极：PbO2+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2O 蓄电池充电和放电的总化学方程式为：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O，此过程不属于可逆过程，充电时电池的正极接电源的正极，电池的负极接电源的负极，充电时的电极反应式是放电时电极反应式的逆过程。‎ 正极（石墨）：正极：2MnO2+2H2O+2e－= 2MnOOH+2OH－‎ ‎【问题4】酸性：‎ 负极：2H2－4e－=4H＋‎ 正极：O2＋4H＋＋4e－=2H2O 碱性：‎ 负极：2H2＋4OH－－4e－=4H2O 正极：O2＋2H2O＋4e－=4OH－‎ 书写燃料电池电极反应式应注意电解质的环境。‎ ‎【问题5】①找出氧化反应和还原反应的物质，确定正负极反应的物质；‎ ‎②利用电荷守恒分别写出电极反应式；‎ ‎③负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得还原 产物，与溶液的酸碱性有关（如＋4价的C在酸性溶液中以CO2形式存在，在碱性溶液中以CO32－形式存在）‎ ‎④验证：两电极反应式相加所得式子和原化学方程式相同，则书写正确。‎ ‎【随堂检测】C C A C C AC ‎ ‎ ‎