资源简介 第3课时 化学电池[核心素养发展目标] 1.知道干电池、充电电池、燃料电池等化学电池的特点。2.掌握构成化学电池的基本要素,常见化学电池的工作原理及电极反应式的书写。一、一次电池 二次电池1.一次电池(1)特点:电池放电后________充电(内部的氧化还原反应________逆向进行),如锌锰干电池属于一次电池。(2)锌锰干电池的构造如图所示。①锌筒为________,电极反应是_____________________________________。②石墨棒为________,最终被还原的物质是__________。③NH4Cl糊的作用是__________________________________。思考1 锌锰干电池在使用过程中,锌会逐渐溶解,锌外壳变薄,最后内部的糊状电解质会泄露出来,使电器腐蚀。为了延长电池寿命和提高其性能,人们将电池内的电解质NH4Cl糊换成湿的KOH,制成了碱性锌锰电池。总反应:Zn+2MnO2+2H2O===Zn(OH)2+2MnO(OH),写出负极的电极反应式:____________________________________。2.二次电池(充电电池)(1)特点:二次电池在放电时所进行的________________,在充电时可以__________,使电池恢复到放电前的状态,从而实现放电与充电的循环。(2)能量转化:化学能电能。(3)常见的充电电池:________电池、______电池、________电池等。思考2 铅酸蓄电池常用作汽车电瓶,其构造如图所示,工作时该电池总反应为Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O。按要求回答下列问题:(1)负极材料是______,正极材料是______,电解质溶液是________。(2)放电时,电解质溶液中的H+移向________极。(3)放电时,电解质溶液中硫酸的浓度____(填“增大”“减小”或“不变”)。(4)当铅酸蓄电池向外电路提供2 mol电子时,理论上负极板的质量增加________ g。铅酸蓄电池的电极反应负极:Pb+SO-2e-===PbSO4,正极:PbO2+4H++SO+2e-===PbSO4+2H2O,电池总反应:Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O。1.某普通锌锰干电池的结构如图所示。下列说法正确的是( )A.锌筒是原电池的正极B.石墨电极上发生氧化反应C.铵根离子流向石墨电极D.电子经石墨棒沿电解质溶液流向锌筒2.(2023·济南高一期中)氟离子电池是一种前景广阔的新型电池,其能量密度是目前锂电池的十倍以上。其中一种氟离子电池的工作原理为3Mg+2BiF33MgF2+2Bi(MgF2为难溶盐),电解质为熔融氟化物。下列说法正确的是( )A.放电时,负极的电极反应式为Mg-2e-+2F-===MgF2B.放电时,电子从镁电极流出,经电解质流向正极C.放电时,化学能完全转化为电能D.放电时,F-向正极移动二、燃料电池1.概念一种将燃料(如________、______、______)和氧化剂(如________)的化学能直接转化为电能的电化学反应装置。2.特点(1)清洁、安全、高效等。(2)能量转化率可以达到________以上。(3)反应物不是储存在电池内部,而是从外部提供,供电量易于调节。3.应用在航天、军事、交通等领域有广阔的应用前景。4.氢氧燃料电池思考1 (1)氢氧燃料电池的总反应方程式如何书写?________________________________________________________________________________________________________________________________________________(2)如何判断氢氧燃料电池的正、负极?________________________________________________________________________________________________________________________________________________氢氧燃料电池在不同介质中的总反应相同,但正、负极反应与电解质溶液有关,氢氧燃料电池正、负极反应如下:电解质溶液 负极 正极酸性(H+) 2H2-4e-===4H+ O2+4H++4e-===2H2O碱性(OH-) 2H2-4e-+4OH-===4H2O O2+2H2O+4e-===4OH-特别提醒 在书写电极反应式时应看清溶液的酸碱性,酸性条件下不出现OH-,碱性条件下不出现H+。思考2 写出导电介质为固体电解质时的正、负极反应。介质 电池反应:2H2+O2===2H2O负极正极负极正极1.判断正误(1)燃料电池是利用燃料的燃烧发电( )(2)燃料电池中,燃料在正极上发生氧化反应( )(3)氢氧燃料电池将热能直接转变为电能( )(4)原电池中正极材料一定发生还原反应( )(5)原电池中的负极反应一定是电极材料失电子( )2.(2022·江西新余第一中学高一期末)国家电投氢能公司全自主研发的“氢腾”燃料电池系统广泛应用于氢能大巴。某种氢燃料电池的内部结构如图,下列说法正确的是( )A.电池工作时,电解质溶液中的H+向b极移动B.a极发生的电极反应为H2+2e-+2OH-===2H2OC.b极为正极,发生氧化反应D.当外电路有1 mol电子转移时,b极消耗5.6 L O21.(2023·广东江门高一期中)下列说法正确的是( )A.锌锰电池是二次电池B.燃料电池是一种高效但是会污染环境的新型电池C.化学电池的反应原理是氧化还原反应D.铅酸蓄电池放电时正极是Pb2.镍氢电池是可充电电池,它的总反应是H2+NiO(OH)===Ni(OH)2,根据此反应判断,下列说法正确的是( )A.电池放电时,电池负极周围溶液的碱性不断增大B.电池放电时,镍元素被氧化C.电池放电时,氢元素被还原D.电池放电时,通入H2的一极是负极3.(2022·黑龙江大庆中学高一期中)纽扣电池可作计算器、电子表等的电源。有一种纽扣电池,其电极分别为Zn和Ag2O,用KOH溶液作电解质溶液,电池的总反应为Zn+Ag2O===2Ag+ZnO。关于该电池下列叙述不正确的是( )A.电池的正极发生还原反应B.Zn为负极,发生氧化反应,反应过程中失去电子C.电池工作时,电解质溶液中的阳离子移向正极D.电池使用时,电子由Zn极经电解质溶液流向Ag2O极4.燃料电池是燃料(如CO、H2、CH4等)跟氧气(或空气)起反应将化学能转变为电能的装置,若电解质溶液是强碱溶液,下面关于甲烷燃料电池的说法正确的是( )A.负极反应式:O2+2H2O+4e-===4OH-B.负极反应式:CH4+8OH--8e-===CO2+6H2OC.随着放电的进行,溶液的OH-浓度不变D.放电时溶液中的阴离子向负极移动第3课时 化学电池一、1.(1)不能 无法 (2)①负极 Zn-2e-===Zn2+ ②正极 二氧化锰 ③作电解质溶液思考1 Zn-2e-+2OH-===Zn(OH)22.(1)氧化还原反应 逆向进行 (3)铅酸蓄 镍氢 锂离子思考2 (1)Pb PbO2 稀硫酸 (2)PbO2(或正)(3)减小 (4)96解析 (4)负极每个铅原子失去2e-,就生成一个PbSO4,增加了一个SO,SO的摩尔质量为96 g·mol-1。应用体验1.C [锌锰干电池中,锌筒作负极,石墨棒作正极,正极上二氧化锰得电子发生还原反应,A、B错误;原电池中阳离子向正极移动,故铵根离子移向石墨电极,C正确;电子经导线由负极锌筒流向石墨棒,D错误。]2.A [放电时,Mg作负极,失去电子,发生氧化反应,电极反应式为Mg+2F--2e-===MgF2,A项正确;放电时,电子从镁电极流出,经导线流向正极,B项错误;原电池是把化学能转化为电能的装置,但化学能不可能100%转化为电能,还有部分转化为热能等,C项错误;放电时,阳离子向正极移动,阴离子向负极移动,故F-向负极移动,D项错误。]二、1.氢气 甲烷 乙醇 氧气2.(2)80%4.思考1 (1)燃料电池相当于燃料的燃烧,氢氧燃料电池的总反应为2H2+O2===2H2O。(2)分析总反应的方程式可知,氢气失电子化合价升高,在负极上反应,氧气得电子化合价降低,在正极上反应。其规律是通燃料的一极作负极,通氧气的一极作正极。思考2 2H2-4e-+2O2-===2H2O O2+4e-===2O2-2H2-4e-===4H+ O2+4H++4e-===2H2O应用体验1.(1)× (2)× (3)× (4)× (5)×2.A [电池工作时,H+移向正极,故A正确;a极发生的电极反应为H2-2e-===2H+,故B错误;b极为正极,发生还原反应,故C错误;题目中未说明是否是标准状况,无法计算氧气的物质的量,故D错误。]随堂演练 知识落实1.C [锌锰干电池为一次电池,故A错误;燃料电池有氢氧燃料电池、甲烷燃料电池、乙醇燃料电池等,产物多为CO2、H2O等,不污染环境,故B错误;化学电池是将化学能转变为电能的装置,有电子的得失,实质为氧化还原反应,故C正确;铅酸蓄电池放电时,Pb被氧化,为原电池的负极,PbO2被还原,为原电池的正极,故D错误。]2.D [电池放电时,负极反应式为H2-2e-+2OH-===2H2O,所以负极周围溶液的氢氧根离子减少,溶液的pH减小,A错误;电池放电时,正极反应式为NiO(OH)+H2O+e-===OH-+Ni(OH)2,镍元素被还原,B错误;电池放电时,氢元素化合价升高,被氧化,C错误。]3.D [电池正极发生的是还原反应,故A正确;根据电池的总反应可知,Zn的化合价升高,失去电子,作负极,发生氧化反应,故B正确;电池工作时,电解质溶液中的阳离子移向正极,故C正确;电子由负极经导线流向正极,电子不能进入电解质溶液中,故D错误。]4.D [O2+2H2O+4e-===4OH-应为正极反应式,燃料氧化生成的二氧化碳不可能从强碱溶液中逸出,它将进一步反应转化成碳酸根离子,所以负极反应式为CH4+10OH--8e-===CO+7H2O,由于部分碱和二氧化碳反应,所以溶液的c(OH-)将减小。 ] 展开更多...... 收起↑ 资源预览