2017_2018版高中化学第4章电化学基础第2节化学电源学案新人教版选修420170607139 下载本文

。 。 。 。 。 内部文件,版权追溯 内部文件,版权追溯 内部文件,版权追溯 第二节 化学电源

1.了解化学电源的种类及其工作原理,知道化学电源在生产、生活和国防中的实际应用。

2.认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要作用。

3.掌握一次电池、二次电池、燃料电池的反应原理,会书写电极反应式。(重难点)

一 次 电 池、二 次 电 池 [基础·初探] 教材整理1 一次电池 1.碱性锌锰电池 (1)构造:

(2)组成:

正极:MnO2;负极:Zn;电解质:KOH。 (3)工作原理:

负极反应:Zn+2OH-2e===Zn(OH)2; 正极反应:2MnO2+2H2O+2e===2MnOOH+2OH; 总反应:Zn+2MnO2+2H2O===2MnOOH+Zn(OH)2。 2.银锌电池 (1)构造:

1

(2)组成:

负极:Zn;正极:Ag2O;电解质:KOH。 (3)工作原理:

负极反应:Zn+2OH-2e===Zn(OH)2; 正极反应:Ag2O+H2O+2e===2Ag+2OH; 总反应:Zn+Ag2O+H2O===Zn(OH)2+2Ag。 教材整理2 二次电池(以铅蓄电池为例) 1.构造

2.组成

负极:Pb;正极:PbO2;电解质:H2SO4溶液。 3.工作原理 (1)放电过程:

负极:Pb(s)+SO4(aq)-2e===PbSO4(s)(氧化反应); 正极:PbO2(s)+4H(aq)+SO4(aq)+2e=== PbSO4(s)+2H2O(l)

总反应:Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)===2PbSO4(s)+2H2O(l) (2)充电过程:

阴极:PbSO4(s)+2e===Pb(s)+SO4(aq);

阳极:PbSO4(s)+2H2O(l)-2e===PbO2(s)+4H(aq)+SO4(aq); 总反应:2PbSO4(s)+2H2O(l)===Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)。 (3)铅蓄电池的充、放电过程: Pb+PbO2+2H2SO4

放电充电

2PbSO4+2H2O

[探究·升华]

[思考探究]

H2是一种优质燃料,热值高。一种充电电池的原料为H2,其电池反应为H2+

2

2-

2-

2-

2-

2NiO(OH)

放电充电

2Ni(OH)2,它具有比能量多等优点,常作为卫星的电源。

问题思考:

(1)该电池属于一次电池还是二次电池? 【提示】 二次电池。

(2)该电池内电解质溶液呈酸性还是碱性? 【提示】 由H2→OH知呈碱性。 (3)放电时的电极反应式如何书写? 【提示】 负极:H2+2OH-2e===2H2O 正极:2NiO(OH)+2H2O+2e===2Ni(OH)2+2OH (4)充电时的电极反应式如何书写? 【提示】 阴极:2H2O+2e===H2+2OH 阳极:2Ni(OH)2+2OH-2e===2NiO(OH)+2H2O

(5)电池充电时,外电源的负极连接二次电池的哪个电极? 【提示】 负极或阴极。 [认知升华]

1.二次电池在充电时,正、负电极上发生的反应正好与放电时阴、阳电极上发生的反应相反,因而充电时,二次电池的正极应与充电电源的正极相连接,电池的负极应与充电电源的负极相连接。

2.充电时发生的电极反应和总反应是放电时发生的反应的逆过程。

--

[题组·冲关]

题组1 一次电池的工作原理

1.人造卫星用到的一种高能电池——银锌电池,其电极反应式为:Zn+

2OH-2e===Zn(OH)2,Ag2O+H2O+2e===2Ag+2OH。根据反应式判断氧化银是( )

A.负极 被氧化 C.负极 被还原

B.正极 被还原 D.正极 被氧化

【解析】 一次电池中负极发生氧化反应(失电子),正极发生还原反应(得电子),由Ag2O→Ag可知Ag2O得电子发生还原反应。

【答案】 B

3

2.在碱性锌锰干电池中,已知氢氧化钾为电解质,发生的电池总反应为:Zn+2MnO2

+2H2O===2MnOOH+Zn(OH)2。下列关于该电池的电极反应,正确的是( )

A.负极反应为Zn-2e===Zn

B.负极反应为Zn+2H2O-2e===Zn(OH)2+2H C.正极反应为2MnO2+2H+2e===2MnOOH D.正极反应为2MnO2+2H2O+2e===2MnOOH+2OH

【解析】 在书写碱性电池的电极反应式时,方程式中不得出现H。在碱性电池中,负极的Zn失去电子形成的Zn应该与OH结合为Zn(OH)2。

【答案】 D

3.Li-SOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳,电解质是LiAlCl4-SOCl2。电池的总反应可表示为:4Li+2SOCl2===4LiCl+S+SO2↑。

请回答下列问题:

(1)电池的负极材料为________,发生的电极反应式为

______________________________________________________________。 (2)电池正极发生的电极反应为____________________________________。

(3)SOCl2易挥发,实验室中常用NaOH溶液吸收SOCl2,有Na2SO3和NaCl生成。如果把少量水滴到SOCl2中,实验现象是____________________,反应的化学方程式为_____________________________________________________。

(4)组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行,原因是_______________ ______________________________________________________________。

【解析】 (1)分析反应的化合价变化,可得Li为还原剂(作负极),失电子:Li-e===Li

2+

--

2+

(2)SOCl2为氧化剂,得电子,从题给电池反应可推出产物:Cl、S、SO2。(或用总反应

减去负极反应)

(3)题中已给出信息:碱液吸收时的产物是Na2SO3和NaCl,则没有碱液吸收时的产物应为SO2和HCl,进而推出现象。

【答案】 (1)Li Li-e===Li (2)2SOCl2+4e===4Cl+S+SO2↑ (3)出现白雾,有刺激性气味气体生成 SOCl2+H2O===SO2↑+2HCl↑

(4)因为构成电池的主要成分Li能与氧气、水反应,SOCl2也与水反应

题组2 二次电池的工作原理

4.一种充电电池放电时的电极反应为:

4