《高中化学 第1章 化学反应与能量转化 第3节 化学能转化为电能电池（第2课时）化学电源课件2 鲁科版选修4》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中化学 第1章 化学反应与能量转化 第3节 化学能转化为电能电池（第2课时）化学电源课件2 鲁科版选修4（48页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、选修4第1章3节 化学能转化为电能-电池第2课时化学电源21会写典型原电池的电极反应式。2了解电源分类和用途。一、一次电池一、一次电池1酸性锌锰电池酸性锌锰电池(1)负极材料为负极材料为 ，正极材料为，正极材料为 。(2)电解质溶液：电解质溶液： 。(3)负极反应式：负极反应式：正极反应式：正极反应式：2MnO22NH42e=Mn2O32NH3H2O(4)总反应式为：总反应式为：Zn2MnO22NH4=Zn2Mn2O32NH3H2O锌筒石墨氯化铵和氯化锌糊状物ZnZn22e2碱性锌锰电池碱性锌锰电池(1)电解质溶液：电解质溶液：(2)电极反应式电极反应式负极：负极：正极：正极：(3)电池反应：
2、电池反应：KOH溶液Zn2OHZn(OH)22e2MnO2H2O2eMn2O32OHZn2MnO2H2O=Zn(OH)2Mn2O3二、铅蓄电池二、铅蓄电池1电池构成电池构成(1)负极材料：负极材料：(2)正极材料：正极材料：(3)电解质溶液：电解质溶液：铅(Pb)PbO230%H2SO4溶液2电极反应式负极：正极：3电池反应为：PbSO42PbSO42ePbO24HSO422ePbSO42H2OPbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O开放探究1.铅蓄电池为二次电池，充电时应如何与直流电源连接？三、氢氧燃料电池1电池构成(1)电解质溶液：(2)负极材料为 ，通入的气体为(3)正极材料为 ，
3、通入的气体为KOH溶液石墨H2O2(或空气)石墨2电极反应(1)负极：(2)正极：(3)电池反应：2H24OH4H2O4eO22H2O4e4OH2H2O2=2H2O开放探究2.(1)氢氧燃料碱性电池的负极反应能不能写为2H24H4e？(2)燃料电池的燃料还有哪些？为什么说燃料电池是很有发展前景的一种化学电源？提示：提示：(1)不能。因为电解质溶液为KOH溶液，生成的H会迅速与OH生成H2O。(2)常用的燃料还有甲烷、甲醇和乙醇等，燃料电池具有能量利用率高、可连续使用、污染小等优点 一、原电池电极反应式和电池反应式的书写原电池电极反应式和电池反应式的书写1书写方法书写方法(1)根据给出的化学方程
4、式或图示装置确定原电池的正、负极，弄清正、负极上发生反应的物质。根据给出的化学方程式或图示装置确定原电池的正、负极，弄清正、负极上发生反应的物质。题题目目给给定定总总反反应应式式：分分析析有有关关元元素素的的化化合合价价变变化化情情况况，化化合合价价升升高高的的物物质质发发生生氧氧化化反反应应即即负负极极反反应；化合价降低的物质发生还原反应即正极反应。应；化合价降低的物质发生还原反应即正极反应。题目给定图示装置：先确定正、负极，再根据正、负极反应规律书写电极反应式。题目给定图示装置：先确定正、负极，再根据正、负极反应规律书写电极反应式。(2)注注意意电电解解质质溶溶液液的的成成分分及及其其对对
5、正正、负负极极反反应应产产物物的的影影响响，正正、负负极极产产物物可可根根据据题题意意或或根根据据化化学学方方程程式式确确定。定。考考虑虑电电解解质质溶溶液液中中的的阳阳离离子子是是否否能能与与负负极极材材料料反反应应，若若能能则则是是溶溶液液中中的的阳阳离离子子得得电电子子，发发生生还还原原反反应应，若不能与负极材料反应，则考虑空气中的氧气得电子，发生还原反应。若不能与负极材料反应，则考虑空气中的氧气得电子，发生还原反应。考考虑虑电电解解质质溶溶液液中中的的成成分分能能否否与与物物质质得得失失电电子子后后的的产产物物相相反反应应。若若反反应应，电电极极产产物物则则为为反反应应之之后后的的新新
6、产产物物。如如Pb电电极极在在不不含含SO42离离子子的的溶溶液液中中放放电电，电电极极产产物物为为Pb2；若若在在含含SO42离离子子的的溶溶液液中中放放电电，电电极极产物为产物为PbSO4。 2原电池电极反应的书写原则原电池电极反应的书写原则如如果果题题目目给给定定的的是是图图示示装装置置，先先分分析析正正、负负极极，再再根根据据正正、负负极极反反应应规规律律去去写写电电极极反反应应式式；如如果果题题目目给给定定的的是是总总反反应应式式，可可分分析析此此反反应应中中的的氧氧化化反反应应或或还还原原反反应应(即即分分析析有有关关元元素素的的化化合合价价变变化化情情况况)，再再结结合合电电解解
7、质质溶溶液液的的实实际际情情况况去去写写电电极极反反应应式式，另另一一电电极极反反应应式式可可直直接接写写或或将将各各反反应应式式看看作作数数学学中的代数式，用总反应式减去易写出的电极反应式，即得结果。中的代数式，用总反应式减去易写出的电极反应式，即得结果。(1)书写电极反应和电池反应时首先要准确判断装置是电解池还是原电池。书写电极反应和电池反应时首先要准确判断装置是电解池还是原电池。(2)如果溶液中存在多种离子时，还要根据放电顺序判断什么离子放电，再写电极方程式。如果溶液中存在多种离子时，还要根据放电顺序判断什么离子放电，再写电极方程式。二、二次电池在充、放电时的反应二、二次电池在充、放电时
8、的反应1铅蓄电池放电的电极反应铅蓄电池放电的电极反应负极：负极：Pb(s)SO42(aq)PbSO4(s)2e正极：正极：PbO2(s)4H(aq)SO42(aq)2ePbSO4(s)2H2O(l)电池反应：电池反应：Pb(s)PbO2(s)2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)2H2O(l)2铅蓄电池充电的电极反应铅蓄电池充电的电极反应铅蓄电池充电的反应是上述反应的逆过程，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。铅蓄电池充电的反应是上述反应的逆过程，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。阴极：阴极：PbSO4(s)2ePb(s)SO42(aq)阳极：阳极：PbSO4(s)2H2O(l)PbO2(
9、s)4H(aq)SO42(aq)2e电解反应：电解反应：2PbSO4(s)2H2O(l)=Pb(s)PbO2(s)2H2SO4(aq)以以可可充充电电电电池池为为载载体体，同同时时考考查查电电解解池池、原原电电池池工工作作原原理理是是化化学学试试题题中中最最常常见见的的题题型型之之一，其中，判断充、放电时电极反应式的正误为热考形式。一，其中，判断充、放电时电极反应式的正误为热考形式。同步练习同步练习1随着人们生活质量的不断提高，废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程。其首要原因是()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不使电池中渗泄的电解液腐蚀其他
10、物品D回收其中石墨电极解析：回回收收废废电电池池的的首首要要原原因因是是防防止止废废电电池池中中渗渗漏漏出出的的重重金金属属离离子子对对土土壤壤和和水水源源产产生生污污染染，而而对对废电池的综合利用是第二位。废电池的综合利用是第二位。答案：B 2下列说法正确的是下列说法正确的是(双选双选)()A碱性锌锰电池是二次电池碱性锌锰电池是二次电池B铅蓄电池是一次电池铅蓄电池是一次电池C二次电池又叫做蓄电池，它放电后可以再充电使活性物质获得再生二次电池又叫做蓄电池，它放电后可以再充电使活性物质获得再生D燃料电池的活性物质没有储存在电池内部燃料电池的活性物质没有储存在电池内部解析：锌锌锰锰电电池池都都是是
11、一一次次电电池池，铅铅蓄蓄电电池池是是二二次次电电池池，既既可可充充电电又又可可放放电电。燃燃料料电电池池的活性物质可在工作时再充入电池内部。的活性物质可在工作时再充入电池内部。答案：CD3电电池池是是人人类类生生产产和和生生活活中中的的重重要要能能量量来来源源，各各式式各各样样电电池池的的发发明明是是化化学学对对人人类类的的一一项重大贡献。下列有关电池的叙述正确的是项重大贡献。下列有关电池的叙述正确的是()A锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细B氢氧燃料电池可将热能直接转变为电能氢氧燃料电池可将热能直接转变为电能C氢氧燃料电池工作时氢气在负极被氧化氢氧燃料电池工作
12、时氢气在负极被氧化D太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅 解析：A中中碳碳棒棒是是正正极极，工工作作中中不不会会消消耗耗；原原电电池池是是将将化化学学能能转转化化为为电电能能的的装装置置，B错错误误；原原电电池池工工作作时时，氢氢气气在在负负极极上上失失去去电电子子被被氧氧化化，C正正确确；SiO2是是制制造造光光导导纤纤维维的的材材料料，太太阳阳能能电电池池的的主主要要材料是晶体硅。材料是晶体硅。答案：C 4.熔熔融融盐盐燃燃料料电电池池具具有有高高的的发发电电效效率率，因因而而受受到到重重视视。可可用用Li2CO3和和Na2CO3的的熔熔融融盐盐混混
13、合合物物作作电电解解质质，CO为为负负极极燃燃气气，空空气气与与CO2的的混混合合气气为为正正极极助助燃燃气气，制制得得在在650 下下工工作作的的燃燃料料电电池池。请完成有关的电池反应式：请完成有关的电池反应式：负极反应式：负极反应式：2CO2CO324CO24e正极反应式：正极反应式：_；总电池反应式：总电池反应式：_。思路点拨：此此题题中中直直接接书书写写正正极极的的电电极极反反应应式式较较困困难难，而而总总反反应应式式的的书书写写比比较较容容易易，在在此此不不妨妨打打破常规，先写出难度较小的总反应式，再根据题给条件的负极反应式书写正极反应式。破常规，先写出难度较小的总反应式，再根据题给
14、条件的负极反应式书写正极反应式。由由于于负负极极燃燃料料和和正正极极助助燃燃气气反反应应后后生生成成的的CO2不不和和Li2CO3与与Na2CO3的的熔熔融融盐盐混混合合物物反反应应，所所以以总总反反应应式式就就是是2COO2=2CO2，又又负负极极反反应应式式：2CO2CO324CO24e，两两式式相相减减就就能能得得到到正正极电极反应式：极电极反应式：O22CO24e2CO32。答案：O22CO24e2CO322COO2=2CO2误区警示：电电极极反反应应式式的的书书写写注注意意事事项项：(1)正正确确判判断断原原电电池池的的正正负负极极；(2)牢牢牢牢抓抓住住电电池池的的总总反反应应式式
15、；(3)不不能能忽忽视视电电解解质质溶溶液液的的酸酸碱碱性性。注注意意电电极极产产物物在在电电解解质质溶溶液液中中的的主主要要存存在在形形式式，如如：酸酸性性中中OH应结合应结合H写出写出H2O；碱性中；碱性中H应结合应结合OH写为写为H2O。5如如图图所所示示，X为为单单质质硅硅，Y为为金金属属铁铁，a为为NaOH溶溶液液，组组装装成成一一个个原原电电池池，下下列列说说法法正正确确的的是是(已已知知Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2)解析：硅硅、铁铁、NaOH溶溶液液组组成成原原电电池池时时，Si为为负负极极：Si6OHSiO323H2O4e；铁铁为为正正极极：4H2O4e4OH2H
16、2。答案：C6.某某蓄电池放电、充电时的反应为：蓄电池放电、充电时的反应为：下列推断中正确的是下列推断中正确的是()放放电电时时，Fe为为正正极极，Ni2O3为为负负极极充充电电时时，阴阴极极上上的的电电极极反反应应式式是是：Fe(OH)22eFe2OH充电时，充电时，Ni(OH)2为阳极为阳极蓄电池的电极必须是浸在某种碱性电解质溶液中蓄电池的电极必须是浸在某种碱性电解质溶液中ABC D放放电电时时Fe被被氧氧化化，Ni被被还还原原，Fe作作负负极极，Ni2O3为为正正极极。充充电电时时，Ni(OH)2Ni2O3，Ni被氧化，被氧化，Ni(OH)2为阳极，为阳极，Fe(OH)2在阴极被还原。在
17、阴极被还原。反反应应式式为为Fe(OH)22eFe2OH，因因反反应应中中有有OH的的消消耗耗和和生生成成，故故应应用用碱碱性性电电解质溶液解质溶液。答案：D7某某可可充充电电的的锂锂离离子子电电池池以以LiMn2O4为为正正极极，嵌嵌入入锂锂的的碳碳材材料料为为负负极极，含含Li导导电电固固体体为为电电解解质质。放放电电时时的的电电池池反反应应为为：LiLiMn2O4=Li2Mn2O4。下下列列说说法法正正确确的的是是()A放电时，放电时，LiMn2O4发生氧化反应发生氧化反应B放电时，正极反应为：放电时，正极反应为：LiLiMn2O4eLi2Mn2O4C充电时，充电时，LiMn2O4发生氧
18、化反应发生氧化反应D充电时，阳极反应为：充电时，阳极反应为：LieLi答案：B 8下下列有关电池的说法不正确的是列有关电池的说法不正确的是()A手机上用的锂离子电池属于二次电池手机上用的锂离子电池属于二次电池B铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极C甲醇燃料电池可把化学能转化为电能甲醇燃料电池可把化学能转化为电能D锌锰干电池中，锌电极是负极锌锰干电池中，锌电极是负极解析：B项中电子应沿外电路从锌电极流向铜电极。答案：B 9.据据媒媒体体报报道道：以以氢氢氧氧燃燃料料电电池池为为动动力力的的公公交交车车已已在在北北京京试试运运行行。质质子
19、子交交换换膜膜燃燃料料电电池池常常作作为为电电动动汽汽车车的的动动力力源源。该该燃燃料料电电池池以以氢氢为为燃燃料料，空空气气为为氧氧化化剂剂，铂铂作作催催化化剂剂，导导电离子是电离子是H。下列对该燃料电池的描述中正确的是。下列对该燃料电池的描述中正确的是()ABC D解析：根根据据原原电电池池负负极极发发生生的的是是氧氧化化反反应应，正正极极发发生生的的是是还还原原反反应应，且且导导电电离离子子是是H可可得得正正极极反反应应为为O24H4e2H2O，负负极极反反应应为为2H24H4e，总总反反应应式式为为2H2O2=2H2O；负负极极产生的产生的H通过电解质向正极移动。通过电解质向正极移动。
20、中的反应条件中的反应条件“点燃点燃”是错误的，应去掉。是错误的，应去掉。答案：C 39.钮钮扣扣电电池池可可用用于于计计算算器器、电电子子表表等等的的电电源源。有有一一种种钮钮扣扣电电池池，其其电电极极分分别别为为Zn和和Ag2O，以以KOH溶溶液液为电解质溶液，电池的总反应为为电解质溶液，电池的总反应为ZnAg2O=2AgZnO。关于该电池的叙述正确的是。关于该电池的叙述正确的是(双选双选)()A使用时电子由使用时电子由Zn极经外电路流向极经外电路流向Ag2O极，极，Zn是负极是负极B使用时电子由使用时电子由Ag2O极经外电路流向极经外电路流向Zn极，极，Ag2O是负极是负极C正极的电极反应
21、为正极的电极反应为Ag2O2eH2O2Ag2OHDZn极发生还原反应，极发生还原反应，Ag2O极发生氧化反应极发生氧化反应 解析：由由总总方方程程式式可可以以看看出出，负负极极为为Zn，正正极极为为Ag2O，使使用用时时电电子子由由负负极极流流向向正正极极，A项项正正确确，B项错误，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，项错误，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，C项正确，项正确，D项错误。项错误。答案：答案：AC 410.关关于铅蓄电池的说法正确的是于铅蓄电池的说法正确的是()A在放电时，正极发生的反应是在放电时，正极发生的反应是Pb(s)SO42(aq)PbSO4(s)2eB在放电时，该电池
22、的负极材料是铅板在放电时，该电池的负极材料是铅板C在充电时，电池中硫酸的浓度不断变小在充电时，电池中硫酸的浓度不断变小D在充电时，阳极发生的反应是在充电时，阳极发生的反应是PbSO4(s)2e=Pb(s)SO42(aq)解析：因因为为铅铅蓄蓄电电池池在在放放电电时时为为原原电电池池，正正极极材材料料为为PbO2，正正极极反反应应为为PbO2(s)SO42(aq)4H(aq)2ePbSO4(s)2H2O(l)，负负极极材材料料为为Pb，负负极极反反应应为为Pb(s)SO42(aq)PbSO4(s)2e，由由此此判判断断A错错误误，B正正确确；在在充充电电时时为为电电解解池池，阳阳极极反反应应为为
23、PbSO4(s)2H2O(l)PbO2(s)SO42(aq)4H(aq)2e，总总反反应应式式为为2PbSO4(s)2H2O(l)=PbO2(s)Pb(s)2H2SO4(aq)，因因此此，在充电时，电池中硫酸的浓度不断增大，在充电时，电池中硫酸的浓度不断增大，C、D错误。错误。答案：B 11依据甲、乙、丙三图回答下列问题：(1)甲装置为甲装置为_，乙装置为，乙装置为_，丙装置为，丙装置为_。(2)甲甲、乙乙装装置置中中，锌锌极极上上分分别别发发生生_反反应应、_反反应应，电电极极反反应应分分别别为为_ _、_。(3)乙乙装装置置中中，Cu2浓浓度度_，原原因因_ _。12.铅蓄电池是典型的可充
24、电型电池，电池总反应式为：Pb+PbO2+4H+2SO42- 2PbSO4+2H2O。请回答下列问题（不考虑氢、氧的氧化还原）：请回答下列问题（不考虑氢、氧的氧化还原）： （1）放电时：正极的电极反应式是）放电时：正极的电极反应式是_；电解；电解液中液中H2SO4的浓度将变的浓度将变_；当外电路通过；当外电路通过1 mol电子时，理论上负极板的质量增加电子时，理论上负极板的质量增加_g。（2）在完全放电耗尽）在完全放电耗尽PbO2和和Pb时，若按图连接（图中时，若按图连接（图中电极为放电前的电极），电解一段时间后，则在电极为放电前的电极），电解一段时间后，则在A电极电极上生成上生成_，电极反应
25、：，电极反应：_，B电极上生成电极上生成_，电极反应，电极反应_，此时铅蓄电池的正负，此时铅蓄电池的正负极的极性放电前将极的极性放电前将_。 【思路点拨】（1 1）可充电型电池放电时）可充电型电池放电时是原电池；是原电池；（2 2）电极参与反应；）电极参与反应；（3 3）电极反应和电池反应的关系。）电极反应和电池反应的关系。 【自主解答】（1 1）放电时正极上发生还原反应，由总）放电时正极上发生还原反应，由总电池反应知，发生还原反应的物质为电池反应知，发生还原反应的物质为PbOPbO2 2，产物为，产物为PbSOPbSO4 4，同时消耗，同时消耗H H2 2SOSO4 4，故正极反应为：，故正
26、极反应为：PbOPbO2 2+2e+2e- -+4H+4H+ +SO+SO4 42-2-PbSOPbSO4 4+2H+2H2 2O O。（2 2）当完全耗尽）当完全耗尽PbOPbO2 2和和PbPb时，按图连接时，时，按图连接时，A A极为电极为电解池的阴极，电解质溶液中解池的阴极，电解质溶液中PbSOPbSO4 4产生的产生的PbPb2+2+，在此极，在此极上得电子，发生还原反应上得电子，发生还原反应PbSOPbSO4 4+2e+2e- -Pb+SOPb+SO4 42-2-；而；而B B为为电解池的阳极，电极反应可由总电池反应电解池的阳极，电极反应可由总电池反应2PbSO2PbSO4 4+2
27、H+2H2 2O OPb+PbOPb+PbO2 2+4H+4H+ +2SO+2SO4 42-2-，减去阴极反应得到，减去阴极反应得到，PbSOPbSO4 4+2H+2H2 2O OPbOPbO2 2+4H+4H+ +SO+SO4 42-2-+2e+2e- -。答案答案：（：（1 1）PbOPbO2 2+2e+2e- -+4H+4H+ +SO+SO4 42-2-PbSOPbSO4 4+2H+2H2 2O O 小小 4848（2 2）Pb PbSOPb PbSO4 4+2e+2e- -Pb+SOPb+SO4 42-2- PbOPbO2 2PbSOPbSO4 4+2H+2H2 2O OPbOPbO2 2+4H+4H+ +SO+SO4 42-2-+2e+2e- - 对换对换
