第二節(jié)化學(xué)電源學(xué)案

1、.第二節(jié)化學(xué)電源知識(shí)點(diǎn)化學(xué)電池一次電池學(xué)生預(yù)習(xí)區(qū)1.化學(xué)電池1概念：化學(xué)電池是將化學(xué)能變成電能的裝置。2化學(xué)電池的分類化學(xué)電池2.常見(jiàn)的一次電池堿性鋅錳電池1組成：堿性鋅錳電池的負(fù)極是Zn，正極是MnO2，電解質(zhì)是KOH。2工作原理負(fù)極：Zn2OH2e=ZnOH2正極：2MnO22H2O2e=2MnOOH2OH總反響：Zn2MnO22H2O=2MnOOHZnOH21.能做化學(xué)電池的原電池具有的條件是什么？提示：只有能持續(xù)地提供穩(wěn)定電流的原電池才能做化學(xué)電池。這就要求原電池工作時(shí)，原電池反響的速率幾乎不變，即電解質(zhì)溶液中離子的濃度幾乎不變，如堿性鋅錳電池工作時(shí)cOH變化不大。老師點(diǎn)撥區(qū)1.化學(xué)電

2、池1分類2優(yōu)點(diǎn)化學(xué)電池的能量轉(zhuǎn)換效率較高，供能穩(wěn)定可靠?？梢灾瞥筛鞣N形狀和大小、不同容量和電壓的電池及電池組。使用方便，易于維護(hù)，并可在各種環(huán)境下工作。2.一次電池一次電池的電解質(zhì)溶液制成膠狀，不流動(dòng)，也叫做干電池。1特點(diǎn)一次電池不能充電，不能反復(fù)使用。2常見(jiàn)的一次電池對(duì)點(diǎn)即時(shí)練1.廢電池必須進(jìn)展集中處理的問(wèn)題被提到議事日程。其首要原因是A.為了利用電池外殼的金屬材料B.防止汞、鎘和鉛等重金屬離子對(duì)土壤和水源的污染C.不使電池中滲泄的電解液腐蝕其他物品D.回收其中的石墨電極答案B解析廢電池中汞、鎘和鉛等重金屬離子能對(duì)土壤和水源造成污染，必須進(jìn)展集中處理。2.被稱之為“軟電池的紙質(zhì)電池，采用一個(gè)

3、薄層紙片作為傳導(dǎo)體，在其一邊鍍鋅，而在其另一邊鍍二氧化錳。紙內(nèi)的離子“流過(guò)水與氯化鋅組成的電解液。電池總反響為Zn2MnO2H2O=ZnO2MnOOH。以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是A.該電池的正極為鋅B.該電池反響中二氧化錳起催化作用C.當(dāng)0.1 mol Zn完全溶解時(shí)，流經(jīng)電解液的電子個(gè)數(shù)為1.204×1023D.電池正極反響式為2MnO22e2H2O=2MnOOH2OH答案D解析由總反響式可知，二氧化錳為氧化劑而不是催化劑，鋅為復(fù)原劑，應(yīng)為原電池的負(fù)極，A、B兩項(xiàng)錯(cuò)誤；電子只能經(jīng)外電路流動(dòng)，電解液內(nèi)電流的形成是陰、陽(yáng)離子的定向挪動(dòng)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；電池負(fù)極反響式為Zn2OH2e=ZnOH2O，

4、用總反響式減去負(fù)極反響式得正極反響式為2MnO22e2H2O=2MnOOH2OH。電極反響式的書寫方法知識(shí)點(diǎn)二次電池燃料電池學(xué)生預(yù)習(xí)區(qū)1.二次電池鉛蓄電池1鉛蓄電池的構(gòu)造2鉛蓄電池的工作原理放電和充電是不同條件下的正、逆反響過(guò)程：負(fù)極：PbsSOaq2e=PbSO4s氧化反響正極：PbO2s4HaqSOaq2e=PbSO4s2H2Ol復(fù)原反響3鉛蓄電池的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：可重復(fù)使用、電壓穩(wěn)定、使用方便、平安可靠、價(jià)格低廉，在消費(fèi)生活中應(yīng)用廣泛。缺點(diǎn)：比能量低、笨重，廢棄的電池污染環(huán)境。2.氫氧燃料電池1組成：電極材料為Pt，負(fù)極通入H2，正極通入O2，電解質(zhì)是H2SO4。2工作原理負(fù)極：2H24e=

5、4H正極：O24H4e=2H2O總反響：2H2O2=2H2O3優(yōu)點(diǎn)：能量轉(zhuǎn)換率高，超過(guò)80%，遠(yuǎn)高于普通燃燒過(guò)程。污染小，被譽(yù)為“綠色發(fā)電站。2.氫氧燃料電池的電解質(zhì)改為KOH時(shí)的兩極反響式怎么寫？提示：假設(shè)改為堿性環(huán)境時(shí)，兩極反響式書寫時(shí)要注意沒(méi)有H生成和消耗，而有OH生成和消耗，其兩極反響式為：正極：O24e2H2O=4OH； 負(fù)極：2H24e4OH=4H2O老師點(diǎn)撥區(qū)1.化學(xué)電源中電極反響式的書寫1先標(biāo)出放電原電池總反響式中變價(jià)元素的化合價(jià)，確定電子轉(zhuǎn)移的方向與數(shù)目，指出參與負(fù)極和正極反響的物質(zhì)。即負(fù)極：復(fù)原劑ne=氧化產(chǎn)物正極：氧化劑ne=復(fù)原產(chǎn)物根據(jù)原子守恒和電解質(zhì)溶液的組成找出參加

6、反響或生成的電解質(zhì)溶液的成分。如鉛蓄電池中：負(fù)極：Pb復(fù)原劑2eSO電解質(zhì)溶液中的離子=PbSO4氧化產(chǎn)物2寫出一個(gè)比較容易書寫的電極反響式，書寫時(shí)一定要注意電極產(chǎn)物是否與電解質(zhì)溶液共存。如鉛蓄電池的負(fù)極反響式為PbSO2e=PbSO4。3在電子守恒的根底上，用總反響式減去寫出的電極反響式，即得另一極的反響式。如鉛蓄電池的正極反響式可用總反響式減去負(fù)極反響式得到，即PbPbO24H2SOPbSO2e=2PbSO42H2OPbSO4，整理得：PbO24HSO2e=PbSO42H2O。2.燃料電池1燃料電池電極反響式的書寫要求在電池的負(fù)極反響的物質(zhì)一定是可燃物，燃料失電子發(fā)生氧化反響。電池的正極多

7、為氧氣或空氣，得電子，發(fā)生復(fù)原反響，特別注意電解質(zhì)酸堿性不同的區(qū)別?？筛鶕?jù)電荷守恒來(lái)配平。電極材料一般不參加化學(xué)反響，只作電池反響物的載體。正、負(fù)兩極的電極反響式在得失電子守恒的前提下，相加后的電池反響必然是燃料燃燒反響和燃燒產(chǎn)物與電解質(zhì)溶液反響的疊加。2常見(jiàn)的四種典型燃料電池對(duì)點(diǎn)即時(shí)練3.關(guān)于鉛蓄電池的說(shuō)法正確的選項(xiàng)是A.在放電時(shí)，正極發(fā)生的反響是PbsSOaq2e=PbSO4sB.在放電時(shí)，該電池的負(fù)極材料是鉛板C.在放電時(shí)，負(fù)極質(zhì)量不斷變小D.在放電時(shí)，SO移向正極答案B解析A項(xiàng)，正極發(fā)生復(fù)原反響，元素的化合價(jià)降低，因此正極反響式為PbO24HSO2e=PbSO42H2O，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，鉛

8、蓄電池中，鉛板是負(fù)極材料，正確；C項(xiàng)，放電時(shí)，負(fù)極由Pb逐漸生成PbSO4，故負(fù)極質(zhì)量不斷增大，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，放電時(shí)陰離子移向負(fù)極。4.1現(xiàn)有反響2H2O22H2O，要構(gòu)成燃料電池，那么負(fù)極通入的應(yīng)是_，正極通入的應(yīng)是_，電極反響式分別為_、_。2如把KOH改為稀H2SO4作電解液，那么電極反響式分別為_、_。3上述1和2的電解液不同，反響進(jìn)展后，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溶液作電解液，那么電極反響式分別為_、_。答案1H2O2負(fù)極：2H24OH4e=4H2O正極：O22H2O4e=4OH2負(fù)極：2H24e=4H正極：O24H4e=2H2O3

9、小大4負(fù)極：CH410OH8e=CO7H2O正極：2O24H2O8e=8OH解析3由于1是在堿性條件下反響，KOH量不變，但工作時(shí)H2O增多，故溶液變稀，pH將變?。欢?中為酸性溶液，H2SO4不變，水增多，溶液酸性變小，故pH將變大。化學(xué)電池 A篇對(duì)點(diǎn)強(qiáng)化訓(xùn)練知識(shí)點(diǎn)一化學(xué)電池一次電池1.以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是A.堿性鋅錳電池是二次電池B.鉛蓄電池是一次電池C.二次電池又叫蓄電池，它放電后可以再充電使活性物質(zhì)獲得再生D.燃料電池的活性物質(zhì)儲(chǔ)存在電池內(nèi)答案C解析堿性鋅錳電池是一次電池，鉛蓄電池是二次電池；燃料電池的活性物質(zhì)沒(méi)有儲(chǔ)存在電池內(nèi)而是從外界不斷輸入。2.微型紐扣電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應(yīng)用

10、。有一種銀鋅電池，其電極分別是Ag2O和Zn，電解質(zhì)為KOH，電極反響為：Zn2OH 2e=ZnOH2；Ag2OH2O2e=2Ag 2OH。根據(jù)上述反響式，判斷以下表達(dá)正確的選項(xiàng)是A.使用過(guò)程中，電池負(fù)極區(qū)溶液的pH增大B.使用過(guò)程中，電子由Ag2O極經(jīng)外電路流向Zn極C.Zn是負(fù)極，Ag2O是正極D.Zn電極發(fā)生復(fù)原反響，Ag2O電極發(fā)生氧化反響答案C解析在使用過(guò)程中，電池負(fù)極區(qū)消耗OH，那么負(fù)極區(qū)溶液的pH不會(huì)增大，A錯(cuò)誤；因負(fù)極是Zn，正極是Ag2O，電子應(yīng)從負(fù)極Zn流向正極Ag2O，B錯(cuò)誤、C正確；Zn電極發(fā)生氧化反響，Ag2O電極發(fā)生復(fù)原反響，D錯(cuò)誤。知識(shí)點(diǎn)二二次電池燃料電池3.固體

11、氧化物燃料電池是以固體氧化鋯­氧化釔為電解質(zhì)，這種固體電解質(zhì)在高溫下允許氧離子O2在其間通過(guò)。該電池的工作原理如下圖，其中多孔電極a、b均不參與電極反響，以下判斷正確的選項(xiàng)是A有O2放電的a極為電池的負(fù)極B.有H2放電的b極為電池的正極C.a極對(duì)應(yīng)的電極反響為O22H2O4e=4OHD.該電池的總反響方程式為2H2O22H2O答案D解析A項(xiàng)，O2放電發(fā)生復(fù)原反響，a極為正極，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，H2放電發(fā)生氧化反響，b極為負(fù)極，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，由題意及圖示知，a極對(duì)應(yīng)的電極反響為O24e=2O2，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，由兩極反響式可知電池反響方程式為2H2O22H2O，正確。4.一種燃料電池中發(fā)生的化學(xué)反

12、響為在酸性溶液中甲醇與氧氣作用生成水和二氧化碳。該電池負(fù)極發(fā)生的反響是A.CH3OHgO2g2e=H2OlCO2g2HaqB.O2g4Haq4e=2H2OlC.CH3OHgH2Ol6e=CO2g6HaqD.O2g2H2Ol4e=4OHaq答案C解析可燃物作負(fù)極，發(fā)生氧化反響，CO2是氧化產(chǎn)物，由 O2，升高6價(jià)，故有CH3OH6eCO2。然后平衡電荷：左邊失6個(gè)電子，帶6個(gè)單位正電荷，右側(cè)應(yīng)加上6個(gè)單位正電荷，即CH3OH6eCO26H。最后將H、O原子個(gè)數(shù)配平得CH3OHgH2Ol6e=CO2g6Haq。5.可用于電動(dòng)汽車的鋁­空氣燃料電池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液為電解液

13、，鋁合金為負(fù)極，空氣電極為正極。以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是A.以NaCl溶液或NaOH溶液為電解液時(shí)，正極反響都為O22H2O4e=4OHB.以NaOH溶液為電解液時(shí)，負(fù)極反響為Al3OH3e=AlOH3C.以NaOH溶液為電解液時(shí)，電池在工作過(guò)程中電解液的pH保持不變D.電池工作時(shí)，電子通過(guò)外電路從正極流向負(fù)極答案A解析B項(xiàng)，以NaOH為電解液時(shí)，不應(yīng)生成AlOH3沉淀，而應(yīng)生成AlO；C項(xiàng)，電解液的pH應(yīng)減?。籇項(xiàng)，電子通過(guò)外電路從負(fù)極流向正極。6.肼N2H4­空氣燃料電池是一種環(huán)保型堿性燃料電池，電解質(zhì)為20%30%的KOH溶液，電池總反響為N2H4O2=N22H2O。以下關(guān)于該電池

14、工作時(shí)說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是A.溶液的pH保持不變B.溶液中的陰離子向正極挪動(dòng)C.正極的電極反響式：O24H4e=2H2OD.負(fù)極的電極反響式：N2H44OH4e=4H2ON2答案D解析由總反響知生成了H2O，所以溶液體積變大，堿性減弱，pH變小，A錯(cuò)誤；原電池溶液中陰離子移向負(fù)極，B錯(cuò)誤；因電解質(zhì)溶液呈堿性，所以正極電極反響式：O24e2H2O=4OH，C錯(cuò)誤。7.硼化釩VB2­空氣電池是目前儲(chǔ)電才能最高的電池，電池示意圖如下圖，該電池工作時(shí)發(fā)生反響4VB211O24B2O32V2O5。以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是A.電極a為電池負(fù)極B.圖中選擇性透過(guò)膜只能讓陽(yáng)離子選擇性透過(guò)C.電子由VB2極

15、經(jīng)KOH溶液流向電極aD.VB2極發(fā)生的電極反響為2VB222OH22e=V2O52B2O311H2O答案D解析根據(jù)原電池反響和氧化復(fù)原反響原理知，電極a為正極，A錯(cuò)誤；題圖中選擇性透過(guò)膜只能讓陰離子選擇性透過(guò)，B錯(cuò)誤；電子由VB2極經(jīng)負(fù)載流向電極a，C錯(cuò)誤；根據(jù)總反響和電子轉(zhuǎn)移情況可知D正確。B篇綜合提升訓(xùn)練8.新型NaBH4/H2O2燃料電池DBFC的構(gòu)造如下圖，該電池總反響方程式：NaBH44H2O2=NaBO26H2O，有關(guān)的說(shuō)法不正確的選項(xiàng)是A電極b為正極B.放電過(guò)程中，Na從正極區(qū)向負(fù)極區(qū)遷移C.電池負(fù)極的電極反響為BH8OH8e=BO6H2OD.在電池反響中，每消耗1 L 6 m

16、ol/L H2O2溶液，理論上流過(guò)電路中的電子為12NA答案B解析A項(xiàng)，電極b上H2O2得電子轉(zhuǎn)化為OH，故電極b為正極；B項(xiàng)，放電過(guò)程中陽(yáng)離子從負(fù)極移向正極；C項(xiàng)，負(fù)極上BH失電子轉(zhuǎn)化為BO；D項(xiàng)，根據(jù)H2O22e2OH可知，每消耗1 L 6 mol/L H2O2溶液，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為12NA。9.生物燃料電池BFC是以有機(jī)物為燃料，直接或間接利用酶作為催化劑的一類特殊的燃料電池，其能量轉(zhuǎn)化率高，是一種真正意義上的綠色電池，其工作原理如下圖。C1極的電極反響方程式為C2H5OH3H2O12e=2CO212H。以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是A.C1極為電池正極，C2極為電池負(fù)極B.C2電極上發(fā)生氧化反響，

17、電極反響式為O24H4e=2H2OC.該生物燃料電池的總反響方程式為C2H5OH3O2=2CO23H2OD.電池放電過(guò)程中電解質(zhì)溶液的pH不變答案C解析燃料電池中燃料被氧化，在原電池的負(fù)極發(fā)生氧化反響，氧化劑在正極發(fā)生復(fù)原反響，根據(jù)電極反響，C1為電池負(fù)極，C2為電池正極，A、B錯(cuò)誤；該生物燃料電池的總反響方程式為C2H5OH3O2=2CO23H2O，C正確；電池在放電過(guò)程中有水生成，電解質(zhì)溶液的pH增大，D錯(cuò)誤。10.Li­SOCl2電池可用于心臟起搏器。該電池的電極材料分別為鋰和碳，電解質(zhì)是LiAlCl4SOCl2。電池的總反響可表示為4Li2SOCl2=4LiClSSO2。請(qǐng)答

18、復(fù)以下問(wèn)題：1電池的負(fù)極材料為_，發(fā)生的電極反響為_。2電池正極發(fā)生的電極反響為_。3SOCl2易揮發(fā)，實(shí)驗(yàn)室中常用NaOH溶液吸收SOCl2，有Na2SO3和NaCl生成。假如把少量水滴到SOCl2中，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是_，反響的化學(xué)方程式為_。4組裝該電池必須在無(wú)水、無(wú)氧的條件下進(jìn)展，原因是_。答案1LiLie=Li22SOCl24e=4ClSSO23出現(xiàn)白霧，有刺激性氣味氣體生成SOCl2H2O=SO22HCl4構(gòu)成電池的主要成分Li能和氧氣、水反響，且SOCl2也與水反響解析2正極反響式可由總反響減去負(fù)極反響式得到：2SOCl24e=4ClSSO2。3題中給出有堿液吸收時(shí)的產(chǎn)物，那么沒(méi)有堿液吸

19、收時(shí)的產(chǎn)物應(yīng)為SO2和HCl，所以現(xiàn)象應(yīng)該為出現(xiàn)白霧和有刺激性氣味氣體生成。11.鉛蓄電池是化學(xué)電源，其電極材料分別是Pb和PbO2，電解質(zhì)為稀硫酸，工作放電時(shí)該電池的總反響：PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O。試根據(jù)上述情況判斷：1鉛蓄電池的負(fù)極材料是_。2工作時(shí)，正極反響為_。3工作時(shí)，電解質(zhì)溶液的pH_填“增大“減小或“不變。4工作時(shí)，電解質(zhì)溶液中陰離子移向_極。5電流方向從_極流向_極。答案1Pb2PbO2SO4H2e=PbSO42H2O3增大4負(fù)5正負(fù)解析從正極反響或電池的總反響可知H2SO4參加了反響，H轉(zhuǎn)變成H2O，所以溶液pH增大；電流方向與電子挪動(dòng)方向相反，從正極沿導(dǎo)線流向負(fù)極。12.