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1、第2课时化学电源学习目标核心素养建构1.了解化学电源的分类。2.熟悉几种常见化学电源的组成及工作原理，会熟练书写电极反应式。3.了解化学电源的广泛应用及废旧电池对环境的危害及处理方法。 知 识 梳 理一、化学电池化学电池是将化学能转化成电能的装置。其种类很多，常分为以下三类。请你举出生活中常见的电池，并将其分类填入下表。种类特点（分类依据）实例一次电池放完电以后不能再使用普通锌锰电池、碱性锌锰电池二次电池充电、放电可循环进行铅蓄电池、镍氢电池燃料电池可通过不断充入燃料、氧化剂，连续使用氢氧燃料电池、CH4燃料电池【自主思考】1.化学电池与其他能源相比有哪些优点？提示化学电池的优点是能量转换效率
2、高，供能稳定可靠。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。易维护，可在各种环境下工作。二、常见的化学电池1.一次电池（1）碱性锌锰电池是一种常用的一次电池，其负极是Zn，正极是MnO2，电解质溶液是KOH溶液。已知该电池总反应式：Zn2MnO22H2O=2MnOOHZn（OH）2，则负极反应式：Zn2OH2e=Zn（OH）2，正极反应式：2MnO22H2O2e=2MnOOH2OH。（2）锌银电池具有比能量大、电压稳定、储存时间长等特点。试根据总反应式ZnAg2OH2O=Zn（OH）22Ag判断：负极是Zn，电极反应式为Zn2OH2e=Zn（OH）2；正极是Ag2O，电极
3、反应式是Ag2OH2O2e=2Ag2OH。2.二次电池铅蓄电池是常见的二次电池，其负极是Pb，正极是PbO2，电解质溶液是硫酸溶液。已知铅蓄电池的放电反应和充电反应表示如下：Pb（s）PbO2（s）2H2SO4（aq）2PbSO4（s）2H2O（l）（1）请你分析并写出铅蓄电池放电时的电极反应式负极：Pb（s）SO（aq）2e=PbSO4（s）；正极：PbO2（s）4H（aq）SO（aq）2e=PbSO4（s）2H2O（l）。（2）放电过程中，电解质溶液的pH变大，理由是H2SO4不断被消耗，使c（H）减小，pH增大。3.燃料电池（1）氢氧燃料电池用Pt作电极，不断充入燃料（H2）和氧化剂（O
4、2），分别在两极发生氧化反应和还原反应，电池总反应式是2H2O2=2H2O。氢氧燃料电池在不同介质中的电极反应介质负极反应式正极反应式酸性2H24e=4HO24H4e=2H2O中性2H24e=4HO22H2O4e=4OH碱性2H24e4OH=4H2OO22H2O4e=4OH（2）若用导线相连的两个铂电极插入KOH溶液中，然后向两极分别通入甲醇（CH3OH）和氧气，发生原电池反应。在负极发生氧化反应的是CH3OH，其最终产物是H2O、CO，负极反应式是2CH3OH12e16OH=2CO12H2O；正极反应式是3O26H2O12e=12OH；总反应式是2CH3OH3O24OH=2CO6H2O。【自
5、主思考】2.回收废旧电池的意义是什么？提示废旧电池中含有汞、镉、铬、铅等大量毒性很强的重金属，随处丢弃会给土壤、水源等环境造成严重的污染，并通过食物链给人体健康造成威胁和危害。另一方面，如果能回收再利用这些废旧电池，不仅可以减少对我们生存环境的破坏，而且也是对资源的节约。3.阅读教材，判断下列关于“化学电池及其分类”的叙述是否正确。（1）化学电池都是将化学能直接转化为电能的装置（）（2）化学电池通常可分为一次电池、二次电池和燃料电池等几大类（）（3）放电后不能再使用的电池称为一次电池，如锌锰干电池等（）（4）可充电、放电循环进行的铅蓄电池、氢镍电池等是二次电池（）（5）通过不断充入燃料和氧化剂
6、，连续使用的电池称为燃料电池（）（6）氢氧燃料电池的正极和负极本身都不参与电极反应（）答案（1）（2）（3）（4）（5）（6）效 果 自 测1.下列有关锌锰干电池的说法中正确的是（）A.锌外壳是负极，石墨碳棒是正极材料B.在外电路中电子从碳棒流向锌外壳C.电流从锌流到碳棒上D.在电池内部阳离子从碳棒向锌片移动解析在锌锰干电池中，锌外壳是负极，石墨碳棒是正极，在外电路中电子从锌外壳流向碳棒，电流的方向与电子的流向相反，电池内部，阳离子向正极碳棒移动，故A正确，B、C、D错误。答案A2.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Zn2
7、MnO22H2O=Zn（OH）22MnOOH。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2MnO22H2O2e=2MnOOH2OHC.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0.2 mol电子，锌的质量减少6.5 g解析本题要求利用原电池原理分析碱性锌锰电池：锌为负极，在反应中失去电子；电池工作时，电流由正极通过外电路流向负极，而电子移动方向与电流方向相反，故C错误；由电子守恒知D项正确；由该电池反应的总反应式和原电池原理写出正极反应式知B正确。答案C3.固体氧化物燃料电池是以固体氧化锆氧化钇为电解质，这种固体电解质在高温下允许氧离子（O2）
8、在其间通过。该电池的工作原理如下图所示，其中多孔电极a、b均不参与电极反应。下列判断正确的是（）A.有O2参加反应的a极为电池的负极B.b极的电极反应式为H22eO2=H2OC.a极对应的电极反应式为O22H2O4e=4OHD.该电池的总反应式为2H2O22H2O解析因为电子从b电极流向a电极，所以b电极为负极，H2在该极发生氧化反应；a电极为正极，O2在该极发生还原反应。由此推断该原电池的负极反应式为H22e=2H，正极电极反应式为O22e=O2，则电池总反应式为2H2O22H2O。答案D探究一、二次电池原理【探究讨论】1.如何给可充电电池充放电？其充放电过程的区别与联系是什么？提示（1）可
9、充电电池充放电时电池的接法：联系：电池充电时发生的电极反应和总反应是放电时发生反应的逆过程。2.蓄电池经过多次充电和放电使用后，需要给蓄电池补充硫酸吗？提示蓄电池在充电和放电过程中发热，电解质溶液中的水分会不断损失，使硫酸浓度增大，需要补充蒸馏水。【点拨提升】1.二次电池的总结（1）可充电电池电极极性和两极反应物的判断判断电池放电时电极极性和参加反应的物质，可先标出放电（原电池）总反应电子转移的数目，失去电子的一极为负极，该物质即为负极参加反应的物质；得到电子的一极为正极，该物质即为正极参加反应的物质。若判断电池充电时电极极性和参加反应的物质，可直接利用阳极反应为放电时的正极反应倒置，阴极反应
10、为放电时的负极反应倒置，进行判断。（2）电极反应的书写方法分析价态变化确定正、负两极及其产物。先写出简单的电极反应式。用电池总反应方程式减去简单的电极反应式得到另一电极反应式。（3）溶液中离子的移动方向判断放电时，阴离子移向负极，阳离子移向正极；充电时，阴离子移向阳极，阳离子移向阴极。（4）pH变化规律若电极反应消耗OH（H），则电极周围溶液的pH减小（增大），若电极反应生成H（OH），则电极周围溶液的pH减小（增大）；若总反应的结果是消耗OH（H），则溶液的pH减小（增大），若总反应的结果是生成H（OH），则溶液的pH减小（增大）；若两极消耗或生成的OH（H）的物质的量相等，则溶液的pH变化
11、规律视溶液的酸碱性及是否有水生成而定，应具体分析。2.书写化学电池中电极反应式注意的问题（1）正确判断出化学电池的负极和正极，确定两极上分别发生的具体反应。（2）确认电极得失电子后的产物是否能与电解质溶液发生反应，若能反应，则应写与电解质溶液反应后的电极反应式。（3）在正极上，若是电解质溶液中的某种离子被还原，无论该离子是强电解质提供的，还是弱电解质提供的，一律写离子符号。（4）书写二次电池的电极反应式时，要注意判断充电方向与放电方向。放电时的电极反应式倒过来即为充电时的电极反应式（注意电子的得失）。【典题例证1】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P
12、bPbO22H2SO4=2PbSO42H2O。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C.SO只向PbO2处移动D.电解质溶液的密度不断减小解析由题给电极反应可以看出H2SO4不断被消耗，故pH不断增大，H2SO4浓度减小，溶液密度减小，所以B错，D对；由Pb元素化合价的变化，可以看出Pb是负极，所以A不正确；原电池工作时，整个电路中负电荷的流向是一致的，外电路中，电子由Pb极流向PbO2极；内电路中，负电荷（SO和OH）移向Pb极，所以C不正确。答案D【学以致用1】镍氢电池（NiMH）目前已经成为混合动力汽车的一种主要电池类型。NiMH中的M表示储氢金属或合金。该电池在
13、充电过程中的总反应方程式是：Ni（OH）2M=NiOOHMH已知：6NiOOHNH3H2OOH=6Ni（OH）2NO下列说法正确的是 （）A. NiMH电池放电过程中，正极的电极反应式为：NiOOHH2Oe=Ni（OH）2OHB.充电过程中OH 离子从阳极向阴极迁移 C.充电过程中阴极的电极反应式：H2OMe=MHOH ，H2O中的H被M还原D.NiMH电池中可以用KOH溶液、氨水等作为电解质溶液解析A项，由NiMH充电的总反应方程式知，其逆反应为放电时的总反应，正极发生还原反应：NiOOHH2Oe=Ni（OH）2OH，正确；B项，充电时相当于电解池，阴离子（OH）向阳极移动，错误；C项，由于
14、MH中M与H均为0价，反应前后M的化合价没有变化，故H2O中的H是由于电解而被还原，并不是被M还原，错误；D项，由信息可知NiOOH与KOH溶液、氨水反应，故电解质溶液不能用KOH溶液、氨水，错误。答案A探究二、燃料电池原理【探究讨论】3.以2H2O2=2H2O为例，当电解质溶液为KOH溶液时讨论电极反应式的书写步骤？提示负极反应式的书写：根据总反应方程式列出总式两边化合价升高的有关物质为H2，转移电子数为4e：2H24e=4H。根据电解质溶液的酸碱性，用H或OH或其他离子配平，使两边电荷总数相等。2H24e4OH=4H2O。注意：电子带负电荷；在碱性溶液中，电极反应式不出现H。利用H2O使两边的元素守恒，即得：2H24e4OH=4H2O。同理，正极反应式的书写如下：O24e=2O2；O24e2H2O=4OH，注意在碱性溶液中提供H使O2变为OH的是水，要写成化学式的形式。将正、负极反应式相加，若得到总反应式，说明写法正确。【点拨提升】燃料电池规律的总结（1）书写燃料电池的总反应方程式时就相当于燃料燃烧，然后看一下产物与所用电解质是否能发生反应，若能发生反应，电解
