哪家治疗白癜风最出名 https://wapyyk.39.net/bj/zhuanke/89ac7.html第2课时 化学电源[核心素养发展目标] 1.证据推理与模型认知：通过对常见化学电源的分析，建立对原电池过程系统认识的思维模型，提高对原电池本质的认识。2.科学态度与社会责任：增强科技意识，不断研发新型电池，满足人类社会发展的需求。积极回收利用废旧电池，减少其对环境的污染。一、化学电池及其分类1．化学电池的分类(1)化学电池按其使用性质常分为如下三类：①一次电池：又叫干电池，活性物质消耗到一定程度就不能再使用。②二次电池：又称充电电池或蓄电池，放电后可以再充电使活性物质获得再生。③燃料电池：一种连续将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电池。(2)化学电池按其电解质性质可分为中性电池、酸性电池、碱性电池。2．化学电池的回收利用使用后的废弃电池中含有大量的重金属和酸碱等有害物质，随处丢弃会给土壤、水源等造成严重的污染。废弃电池要进行回收利用。A．利用电池外壳的金属材料B．防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染C．防止电池中渗漏的电解液腐蚀其他物品D．回收其中石墨电极答案 B解析 汞、镉、铅等重金属离子会对土壤和水源造成污染。二、常见的化学电池1．锌锰干电池目前常见的一次锌锰干电池分为酸性和碱性两种。(1)酸性锌锰干电池①构造锌皮制成的锌筒做负极，中央插一根碳棒做正极，氯化锌、氯化铵和淀粉等糊状物做电解质溶液。②电极反应负极反应式：Zn－2e－===Zn2＋，(2)碱性锌锰干电池相对于酸性锌锰干电池，用氢氧化钾代替氯化铵做电解质。已知该电池总反应式：Zn＋MnO2＋H2O===Mn(OH)2＋ZnO，则负极反应式：Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O，正极反应式：MnO2＋2H2O＋2e－===Mn(OH)2＋2OH－。2．铅蓄电池铅蓄电池是常见的二次电池，其放电反应和充电反应表示如下：(1)负极是Pb，正极是PbO2，电解质溶液是H2SO4溶液。(2)放电反应原理③放电过程中，负极质量的变化是增大，电解质溶液pH的变化是增大。(3)充电反应原理③充电时，铅蓄电池正极与直流电源正极相连，负极与直流电源负极相连。3．氢氧燃料电池氢氧燃料电池用多孔石墨做电极，不断充入的氢气和氧气，分别在两极发生氧化反应和还原反应。(1)氢氧燃料电池的总反应式是：2H2＋O2===2H2O。(2)写出氢氧燃料电池(介质不同)的电极反应：常见化学电源的比较(1)一次电池：活泼金属做负极，参与电极反应，放电完成后，不能再使用。(2)二次电池：两电极都参与电极反应，可充电、放电，循环使用。(3)燃料电池：两电极都不参与电极反应，不断充入的物质分别在两极发生反应，可连续使用。A．放电时Li＋由B极向A极移动B．电池放电反应为：4Li＋O2＋2H2O===4LiOHC．B电极反应式为：O2＋4H＋＋4e－===2H2OD．电解液a可以为氯化锂溶液解析 在锂空气电池中，A(金属锂)为负极，其反应式是：4Li＋4OH－－4e－===4LiOH；B为正极，其反应式是：O2＋4e－＋2H2O===4OH－；总反应式是：4Li＋O2＋2H2O===4LiOH。原电池工作过程中，溶液中的Li＋(阳离子)移向B极(正极)；金属锂能与水反应，电解质中不能含有水。思维启迪——根据原电池装置书写电极反应式(1)由装置图确定原电池的正极、负极及各极反应物。(2)若电解质溶液中的阴离子与负极产生的阳离子不共存，该阴离子写入负极反应式。(3)正极反应是溶液中的阳离子或氧化剂得到电子被还原。A．放电时，负极发生了氧化反应，反应式为：Cd＋2OH－－2e－===Cd(OH)2B．充电时，阳极反应式为：Ni(OH)2－e－＋OH－===NiOOH＋H2OC．电池工作时，负极区pH增大，正极区pH减小D．该电池充电时将电能转化为化学能答案 C解析 由电池总反应可知：放电时负极反应式为：Cd＋2OH－－2e－===Cd(OH)2，负极区OH－浓度减小，pH减小；放电时正极反应式为：NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－，正极区OH－浓度增大，pH增大；充电时阳极反应式与放电时的正极反应式相反，即Ni(OH)2－e－＋OH－===NiOOH＋H2O；二次电池放电时化学能转化为电能，充电时电能转化为化学能。思维启迪——由二次电池的总反应式书写电极反应式方法(1)放电时为原电池，由总反应式中元素化合价的变化，确定负极、正极的反应物、主要产物和转移电子数目，再结合电解质溶液性质和守恒关系写出电极反应式。(2)充电时的电极反应是放电时电极反应的逆过程，即充电的阳极反应为放电的正极反应的逆过程，充电的阴极反应为放电的负极反应的逆过程。充电电池充电、放电的原理(1)充电电池是既能将化学能转化为电能(放电)，又能将电能转化为化学能(充电)的一类特殊电池。需要注意的是充电和放电的反应不互为逆反应。(2)充、放电时各电极上发生的反应(3)充电电池电极反应式的书写充电时阴极(或阳极)的电极反应式与该电池放电时负极(或正极)的电极反应式刚好相反。例如，铅蓄电池充电、放电的过程如下所示。(1)酸性条件下的甲烷燃料电池总反应式：_________________________________________________________________；正极反应式：_______________________________________________________________；负极反应式：_______________________________________________________________。(2)碱性条件下的甲烷燃料电池总反应式：________________________________________________________________；正极反应式：______________________________________________________________；负极反应式：______________________________________________________________。(3)碱性条件下的甲醇(CH3OH)燃料电池总反应式：_______________________________________________________________；正极反应式：_____________________________________________________________；负极反应式：_____________________________________________________________。答案 (1)CH4＋2O2===CO2＋2H2O2O2＋8H＋＋8e－===4H2OCH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋2O2＋4H2O＋8e－===8OH－3O2＋6H2O＋12e－===12OH－思维启迪——燃料电池电极反应与电池总反应式的书写(1)燃料电池的总反应相当于燃料的燃烧，书写总反应方程式时，要注意产物与电解质溶液是否发生反应，若能反应，电解质溶液要写在总反应方程式中。(2)燃料电池正极反应的本质是氧气得电子发生还原反应，即O2＋4e－===2O2－，产生的O2－存在形式与电解质溶液的酸碱性和电解质的状态有着密切的关系。(3)书写燃料电池的电极反应式，一定要注意电解质的酸碱性。碱性溶液电极反应式不能出现H＋；酸性溶液电极反应式不能出现OH－。有机燃料电池电极反应式书写方法电池的负极一定是可燃物，有机燃料中各元素的化合价变化遵循一般化合价变化规则，燃料失电子发生氧化反应，电池的正极多为氧气或空气得电子，发生还原反应，特别注意电解质溶液酸碱性不同的区别。可根据电荷守恒来配平电极反应式。如乙醇碱性(KOH溶液)燃料电池负极反应式的书写方法。第一步：确定生成物。第二步：确定价态的变化及转移电子数。第三步：列出表达式。第四步：确定电极反应式中各物质的化学计量数。由电荷守恒确定OH－的化学计量数为16。(注：失去12个电子，相当于带12个单位正电荷)再由氢原子守恒确定H2O的化学计量数为11，1．下列电池工作时，氧气在正极放电的是(
)解析 燃料电池中在正极放电的物质都是氧气。2．某电池以K2FeO4和锌为电极材料，氢氧化钾溶液为电解质溶液。下列说法不正确的是(
)A．锌为电池的负极C．该电池放电过程中电解质溶液浓度增大D．电池工作时OH－向负极迁移3．(·广东省清远质检)已知LiAl/FeS电池是一种新型的车载可充电电池，该电池采用Li＋交换膜。对该电池充电时，阳极的电极反应式为：Li2S＋Fe－2e－===2Li＋＋FeS。下列有关该电池的说法中，正确的是(
)A．化合物LiAl具有强还原性，做负极材料B．放电时，电子从LiAl极经过Li＋交换膜流向FeS极C．放电时发生的总反应式为：2Li＋FeS===Li2S＋FeD．为了延长电池的使用寿命，可以隔一段时间添加含电解质的水溶液解析 LiAl是合金，不是化合物，A不正确；放电时，电子从LiAl极经过外电路流向FeS极，B不正确；放电时发生的总反应式为：2Li＋FeS===Li2S＋Fe，C正确；负极材料易与水发生反应，故不能用电解质的水溶液，D不正确。4.瑞典ASES公司设计的曾用于驱动潜艇的液氨—液氧燃料电池示意图如右图，有关说法正确的是(
)A．电池工作时，Na＋向负极移动B．电子由电极2经外电路流向电极1C．电池总反应为：4NH3＋3O2===2N2＋6H2OD．电极2发生的电极反应为：O2＋4H＋＋4e－===2H2O解析 先分析进出电极物质的化合价判断电池正、负极，NH3→N2，N元素化合价升高，故电极1为原电池负极，电极2为原电池正极，电池工作时，Na＋向正极移动，电子由电极1经外电路流向电极2，电极2电极反应式为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，电极1电极反应式为：2NH3＋6OH－－6e－===N2＋6H2O。5．原电池是化学对人类的一项重大贡献。(1)如图是甲烷燃料电池原理示意图，回答下列问题：①电池的负极是________(填“a”或“b”)电极，该极的电极反应式为：______________________________________________________________________________________。②电池工作一段时间后电解质溶液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。①正极反应式是：_____________________________________________________________；②总电池反应式是：___________________________________________________________。②减小②2CO＋O2===2CO2解析 (1)甲烷在反应时失去电子，故a电极是电池的负极。由于电池工作过程中会消耗OH－，故一段时间后，电解质溶液的pH会减小。题组一 一次电池1．电子表和电子计算器的电源通常用微型银—锌电池，其电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，总反应式为：Ag2O＋H2O＋Zn===Zn(OH)2＋2Ag。下列说法正确的是(
)A．Ag2O是正极，Zn是负极B．Zn是正极，Ag2O是负极C．工作时，电池负极区溶液pH增大D．工作时，电子由Ag2O极经外电路流向Zn极答案 A解析 根据总反应式可知，金属锌失去电子发生氧化反应，做该电池的负极，氧化银得到电子发生还原反应，做该电池的正极，A项正确，B项错误；负极区锌离子与氢氧根离子结合，溶液中氢氧根离子浓度减小，则其pH减小，C项错误；该电池工作时，电子由锌极经外电路流向氧化银极，D项错误。2．碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。碱性锌锰电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：Zn＋2MnO2＋2H2O===Zn(OH)2＋2MnOOH。下列说法中错误的是(
)A．电池工作时，锌失去电子B．电池正极的电极反应式为：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－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，锌的质量减少6.5g解析 由电池总反应式可知，锌为负极，电子从负极流出经外电路流向正极；外电路中每通过0.2mol电子，参加反应的锌理论上为0.1mol，即质量减少6.5g。3．锌—空气电池(原理如图)适宜用做城市电动车的动力电源。该电池放电时Zn转化为ZnO。该电池工作时的下列说法正确的是(
)A．氧气在石墨电极上发生氧化反应B．该电池的负极反应为：Zn＋H2O－2e－===ZnO＋2H＋C．该电池放电时OH－向石墨电极移动D．该电池充电时应将Zn电极与电源负极相连答案 D解析 氧气得电子发生还原反应，A错误；锌做负极，碱性条件下，负极反应为：Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O，B错误；原电池工作时，溶液中的阴离子向负极移动，即OH－向Zn电极移动，C错误；充电时，电池的负极与外接电源的负极相连，D正确。题组二 二次电池4．铅蓄电池的两极分别为Pb、PbO2，电解质溶液为H2SO4，工作时的电池反应为：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。下列结论正确的是(
)A．Pb为正极被氧化B．溶液的pH不断减小D．电解质溶液的密度不断减小5．(·资阳第二次诊断)锂—铜空气燃料电池(如图)容量高、成本低，该电池通过一种复杂的铜腐蚀“现象”产生电力，其中放电过程为：2Li＋Cu2O＋H2O===2Cu＋2Li＋＋2OH－，下列说法错误的是(
)A．整个反应过程中，氧化剂为O2B．放电时，正极的电极反应式为：Cu2O＋H2O＋2e－===2Cu＋2OH－C．放电时，当电路中通过0.1mol电子的电量时，有0.1molLi＋透过固体电解质向Cu极移动，有标准状况下1.12L氧气参与反应D．通空气时，铜被腐蚀，表面产生Cu2OA．放电时负极反应为：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2C．放电时每转移3mol电子，正极有1molK2FeO4被氧化D．放电时正极附近溶液的碱性增强解析 根据题给总反应式，高铁电池放电时必定是锌为负极失去电子，被氧化；高铁酸钾在正极得到电子，被还原。充电时，阳极上氢氧化铁被氧化成高铁酸钾。放电时正极附近生成OH－，碱性增强。题组三 燃料电池7．一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为：CH3CH2OH－4e－＋H2O===CH3COOH＋4H＋。下列有关说法正确的是(
)A．检测时，电解质溶液中的H＋向负极移动B．若有0.4mol电子转移，则在标准状况下消耗4.48L氧气C．电池反应的化学方程式为：CH3CH2OH＋O2===CH3COOH＋H2OD．正极上发生的反应为：O2＋4e－＋2H2O===4OH－解析 在原电池中，电解质溶液中的阳离子应向正极移动，A项错误；每消耗1molO2，转移4mol电子，若有0.4mol电子转移，则在标准状况下消耗2.24LO2，B项错误；根据题意，电解质溶液呈酸性，正极的电极反应为：O2＋4H＋＋4e－===2H2O，D项错误。8．将两个铂电极放置在KOH溶液中，然后分别向两极通入CO和O2，即可产生电流，称为燃料电池，下列叙述正确的是(
)①通入CO的电极为正极；②正极的电极反应式是：O2＋2H2O＋4e－===4OH－；③通入CO的电极反应式是：2CO＋O2－4e－===2CO2；⑤放电时溶液中的阳离子向负极移动；⑥放电时溶液中的阴离子向负极移动。A．①③⑤B．②④⑥C．④⑤⑥D．①②③9．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。下列说法不正确的是(
)A．左电极为电池的负极，a处通入的物质是甲醇B．正极反应式为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－C．负极反应式为：CH3OH＋H2O－6e－===CO2＋6H＋D．该电池提供1mole－，消耗氧气0.25mol10．一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意图如下。下列有关该电池的说法正确的是(
)B．电极A上H2参与的电极反应为H2＋2OH－－2e－===2H2O题组四 新型电池11．研究人员最近发明了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电，在海水中电池总反应可表示为：5MnO2＋2Ag＋2NaCl===Na2Mn5O10＋2AgCl，下列“水”电池的海水中放电时的有关说法正确的是(
)A．正极反应式为：Ag＋Cl－－e－===AgClB．每生成1molNa2Mn5O10转移2mol电子C．Na＋不断向“水”电池的负极移动D．AgCl是还原产物A．氨燃料电池在充电时，N2在阴极得电子被氧化B．氨燃料电池在放电时，负极反应为：2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2OC．以氨气代替氢气的主要原因是氨气易液化、易储存D．燃料电池的能量转化率一般比普通的电池高解析 充电时N2在阴极得电子被还原，A错误；氨燃料电池在放电时，负极反应为：4NH3－12e－＋12OH－===2N2＋12H2O，正极反应为：3O2＋12e－＋6H2O===12OH－，B正确；燃料电池的能量转化率超过80%，比普通的电池高，D正确。13.最近科学家研制的一种新型“微生物电池”可以将污水中的有机物转化为H2O和CO2，同时产生电能，其原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是(
)A．氧化银电极上的反应为：Ag2O＋2e－===2Ag＋O2－B．石墨电极上的反应为：C6H12O6＋6H2O＋24e－===6CO2↑＋24H＋C．每转移4mol电子，氧化银电极产生22.4LCO2气体(标准状况)D．30gC6H12O6参与反应，有4molH＋经质子交换膜进入正极区14．“神舟九号”飞船的电源系统共有3种，分别是太阳能电池帆板、镉镍蓄电池和应急电池。(1)飞船在光照区运行时，太阳能电池帆板将________能转化为________能，除供给飞船使用外，多余部分用镉镍蓄电池储存起来。其工作原理为：充电时，阳极的电极反应式为：_____________________________________________；当飞船运行到阴影区时，镉镍蓄电池开始为飞船供电，此时负极附近溶液的碱性________(填“增大”“减小”或“不变”)。答案 (1)太阳 电 Ni(OH)2－e－＋OH－===NiOOH＋H2O 减小(2)Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2解析 镉镍蓄电池中，阳极是失电子发生氧化反应的一极，Ni(OH)2为阳极；放电时负极反应为：Cd－2e－＋2OH－===Cd(OH)2，溶液的碱性减小。15．燃料电池是利用燃料与氧气反应从而将化学能转化为电能的装置。(1)以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。①A为微生物燃料电池的________(填“正”或“负”)极。②正极反应式为：________________________________________________________。③放电过程中，H＋由________极区向________极区迁移(填“正”或“负”)。④在电池反应中，每消耗1mol氧气，理论上生成标准状况下二氧化碳的体积是________。(2)一种一氧化碳分析仪的工作原理如图所示，该装置中电解质为氧化钇—氧化钠，其中O2－可以在固体介质NASICON中自由移动。传感器中通过的电流越大，尾气中一氧化碳的含量越高。请回答：①a极电极反应式为：___________________________________________________；②工作时，O2－由电极________向电极________移动(填“a”或“b”)；③电子由电极________通过传感器流向电极________(填“a”或“b”)。答案 (1)①正 ②O2＋4H＋＋4e－===2H2O③负 正 ④22.4L(2)①CO＋O2－－2e－===CO2 ②b a ③a b解析 (1)由图可知A为燃料电池的正极，电极反应为：O2＋4H＋＋4e－===2H2O；B为燃料电池的负极，电极反应为：C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2＋24H＋。放电过程中，H＋由负极区向正极区移动。葡萄糖燃料电池的总反应为：C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O，即1molO2～1molCO2，每消耗1molO2，理论上生成标准状况下CO2气体22.4L。(2)由元素价态变化可知，a电极为负极，电极反应式为：CO＋O2－－2e－===CO2，b电极为正极，电极反应式为：O2＋4e－===2O2－，总反应为：2CO＋O2===2CO2。工作时电子由电极a通过传感器流向电极b，O2－由电极b向电极a移动。16．已知甲池的总反应式为：2CH3OH＋3O2＋4NaOH===2Na2CO3＋6H2O。请回答下列问题：(1)图中甲、乙两池的名称：甲池是________装置，乙池是________装置。(2)下列电极的名称：通入CH3OH的电极名称是_________________________________，B(石墨)电极的名称是________。(3)写出电极反应式：①通入O2的电极的电极反应式是：________________________________________________；②A(石墨)电极的电极反应式为：________________________________________________。(4)乙池中反应的化学方程式为：________________________________________________。(5)若反应结束后乙池中A(石墨)电极上共收集到气体0.mol，则甲池中理论上消耗O2________mL(标准状况下)。答案 (1)原电池 电解池 (2)负极 阳极(3)①O2＋2H2O＋4e－===4OH－②2H＋＋2e－===H2↑解析 甲池是以CH3OH为燃料的燃料电池，乙池是以石墨为电极电解饱和食盐水的电解装置。根据电子守恒O2～4e－～2H21mol
2moln(O2)
0.moln(O2)＝0.mol V(O2)＝0.56L＝mL。
