人教版高中化学选修四 42 化学电源导学案Word文档下载推荐.docx

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＋2e-＋2MnO2＝2NH3↑＋Mn2O3＋H2O

总反应化学反应方程式：

Zn+2MnO2+2NH4Cl=Mn2O3+ZnCl2+2NH3↑

2.碱性锌锰电池：

2MnO2+2e-+2H2O=2MnOOH+2OH-

Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn（OH）2

（二）银锌电池

。

。

Zn+AgO2+H2O=Zn（OH）2+2Ag

三、二次电池

（一）铅蓄电池——最常见的二次电池

放电时：

充电时：

阳极（氧化反应）：

阴极（还原反应）：

小规律：

1、充电时，原电池的负极与外电源的负极相连，原电池的正极与外电源的正极相连。

2、充电的电极反应与放电的电极反应过程相反，即充电的阳极反应为放电正极反应的逆过程，充电的阴极反应为放电负极反应的逆过程。

（二）目前已经开发的新型二次电池有

[课堂练习]高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池长时间保持稳定的放电电压。

高铁电池的总反应为：

3Zn＋2K2FeO4＋8H2O

3Zn（OH）2＋2Fe（OH）3＋4KOH，下列叙述不正确的是

A放电时负极反应为：

Zn－2ｅ－＋2OH－＝Zｎ（OH）2

B充电时阳极反应为：

Fe（OH）3－3e－＋5OH－＝FeO42－＋4H2O

C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

四、燃料电池

（一）氢氧燃料电池

2H2+O2=2H2O，正、负极材料是：

1、使用中性电解质

负极反应式：

；

正极反应式：

2．使用酸性电解质

3．使用碱性电解质

小结：

氢氧燃料电池的电解质适合选择性的电解质。

燃料电池与前几种电池的比较的优势：

①氧化剂与还原剂在工作时不断补充；

②反应产物不断排出③能量转化率高（超过80%），普通的只有30%，有利于节约能源。

④氢燃料电池等的产物对环境是友好的。

（二）其它燃料电池

[课堂练习]某种新燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；

电解质是掺杂氧化钇（Y2O3）的氧化锆（ZrO2）晶体，在熔融状态下能传导O2-。

下列对该燃料说法正确的是

A.在熔融电解质中，O2－由负极移向正极

B.电池的总反应是：

2C4H10+13O2→8CO2+10H2O

C.通入空气的一极是正极，电极反应为：

O2+4e-=2O2-

D.通入丁烷的一极是正极，电极反应为：

C4H10+26e-+13O2=4CO2+5H2O

五、熔融盐电池

熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为阳极燃气，空气与CO2的混合气体为阴极助燃气，制得在650℃下工作的燃料电池。

2CO+2CO32--4e-=4CO2，正极反应式：

，电池总反应式：

六、书写电极反应式注意点：

1、普通原电池

①找出氧化反应和还原反应的物质和电子得失的数目，确定正负极反应的物质；

②根据反应物和产物的结构，考虑反应环境（离子共存）写出正负极反应式。

③正负极反应式遵守得失电子相等的原则。

④总反应的离子方程式是正、负两个极电极反应之和，若能写出某一极反应或已知某一极反应，由总反应减半反应可得另一极反应。

⑤检查：

质量守恒和电荷守恒。

2、燃料电池：

抓正极、看环境、得负极

①先写正极：

正极一般是O2得电子发生还原反应。

②看环境：

电极产物在电解质溶液的环境中，应能稳定存在，如碱性介质中产物中不能出现的H+，酸性介质中产物中不能出现的OH-。

③得负极：

用总的离子反应式减去正极反应式即可得到负极反应式。

④检查：

【预习检测】

1．下列说法错误的是（　　）

A．依据原电池的原理设计出了化学电源

B．原电池是化学电源的雏形

C．判断一种电池的优劣主要是看其负极材料的活泼性

D．氧化还原反应所释放的化学能，是化学电源的能量来源

2．下列说法中，不正确的是（　　）

A．化学电池是将化学能转变成电能的装置

B．化学电池的种类包括一次电池、二次电池和燃料电池等

C．化学电池供能稳定可靠，使用方便，易于维护

D．废旧电池可以随意丢弃

合作探究

探究活动一：

化学电池

化学电池是将的装置。

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

二次电池

燃料电池

[归纳总结]

化学电池是一类应用范围广、实用性强的电源，分为一次电池、二次电池（可充电电池）、燃料电池（连续电池）。

使用后的废弃电池中含有和酸、碱等有害物质，随处丢弃会给、等造成严重的污染。

所以废弃电池要进行回收利用。

【学以致用】

1．下列说法正确的是（　　）

A．碱性锌锰电池是二次电池

B．铅蓄电池是一次电池

C．二次电池又叫蓄电池，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大量储存在电池内部

2．下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

B．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

D．锌锰干电池中，锌电极是负极

探究活动二：

常见的化学电池

1．一次电池

（1）碱性锌锰干电池是一种常用的一次电池，其负极是，正极是，电解质溶液是溶液。

①负极反应式：

Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O，

②正极反应式：

MnO2＋2H2O＋2e－===Mn（OH）2＋2OH－，

③总反应式：

Zn＋MnO2＋H2O===Mn（OH）2＋ZnO。

（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Zn＋Ag2O＋H2O===Zn（OH）2＋2Ag判断：

①负极是，其依据是。

②正极反应式是，反应类型是。

2．二次电池

铅蓄电池是常见的二次电池，其负极是，正极是，电解质溶液是。

已知铅蓄电池的放电反应和充电反应表示如下：

Pb＋PbO2＋2H2SO4

2PbSO4＋2H2O

（1）请你分析并写出铅蓄电池放电时的电极反应式

；

。

（2）铅蓄电池充电时，发生氧化反应的物质是，其电极反应式是；

发生还原反应的物质是，其电极反应式是。

（3）放电过程中，电解质溶液的pH变化是，理由是。

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（O2），分别在两极发生氧化反应和还原反应，电池总反应式是2H2＋O2===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

中性

碱性

（2）燃料电池的燃料除氢气外，还有、、、氨气、肼等气体或液体。

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，其产物最终是，负极反应式是；

正极反应式是；

总反应式是。

1．常见化学电池的比较

（1）一次电池：

活泼金属作负极，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。

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）。

3．微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用，有一种银锌电池，其电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，电极反应为

Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O

Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－

总反应为Ag2O＋Zn===ZnO＋2Ag

根据上述反应式，判断下列叙述中正确的是（　　）

A．在使用过程中，电池负极区溶液的pH增大

B．在使用过程中，电子由Ag2O经外电路流向Zn极

C．Zn是负极，Ag2O是正极

D．Zn极发生还原反应，Ag2O极发生氧化反应

4．一种新型燃料电池，它以多孔镍板为电极插入KOH溶液中，然后分别向两极通入乙烷和氧气，其电极反应式为C2H6＋18OH－－14e－===2CO

＋12H2O、7H2O＋

O2＋14e－===14OH－，有关此电池的推断正确的是（　　）

A．通氧气的电极为负极

B．参加反应的氧气与C2H6的物质的量之比为7∶2

C．放电一段时间后，KOH的物质的量浓度不变

D．电解质溶液中，CO

向正极移动

5．用两根铂丝作电极插入KOH溶液中，再分别向两极通入甲烷气体和氧气，可形成原电池——燃料电池，该电池放电时发生的反应为CH4＋2KOH＋2O2===K2CO3＋3H2O，下列说法错误的是（　　）

A．通甲烷的一极为负极，通氧气的一极为正极

B．放电时，通入O2一极附近溶液的pH升高

C．放电一段时间后，KOH的物质的量不发生变化

D．通甲烷极的电极反应式是CH4＋10OH－－8e－===CO

＋7H2O

【学习小结】

【巩固练习】

1．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质溶液，电池总反应式为Zn（s）＋2MnO2（s）＋H2O（l）===Zn（OH）2（s）＋Mn2O3（s）。

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（s）＋H2O（l）＋2e－===Mn2O3（s）＋2OH－（aq）

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

2．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

C．SO

只向PbO2处移动D．电解质溶液pH不断增大

3．我国首创的海洋电池以铝板为负极，铂网为正极，海水为电解质溶液，空气中的氧气与铝反应产生电流。

电池总反应为4Al＋3O2＋6H2O===4Al（OH）3，下列说法不正确的是（　　）

A．正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－

B．电池工作时，电流由铝电极沿导线流向铂电极

C．以网状的铂为正极，可增大与氧气的接触面积

D．该电池通常只需更换铝板就可继续使用

4．

（1）今有反应2H2＋O2

2H2O，要构成燃料电池，则负极通入的应是____________，正极通入的应是_____________________________________________________，

电极反应式分别为__________________________________________________、

________________________________________________________________________。

（2）如把KOH改为稀H2SO4作电解质溶液，则电极反应式分别为__________________、

（3）上述

（1）和

（2）的电解质溶液不同，反应进行后，

（1）中溶液pH变________（填“大”或“小”，下同），

（2）中溶液pH变________。

（4）如把H2改为甲烷，KOH溶液作电解质溶液，则电极反应式分别为

________________________________________________________________________、

【总结与反思】

通过自评、互评、师评相结合对本节学习过程进行反思感悟。

【参考答案】

【自主预习】略

【预习检测】1.C2.D

【合作探究】

化学能转化电能

放完电以后不能再使用

普通锌锰电池、

碱性锌锰电池

充电、放电可循环进行

铅蓄电池、镍氢电池

可通过不断充入还

原剂、氧化剂，连续使用

氢氧燃料电池、

CH4燃料电池

汞、镉、铬、铅等大量的重金属，土壤，水源

【学以致用】1.C　　　2.B

探究活动二

1．

（1）Zn，MnO2，KOH

（2）①Zn，在总反应式中锌元素化合价升高，失去电子，锌为负极。

②Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－，还原反应。

2．Pb，PbO2，硫酸溶液

（1）Pb＋SO

－2e－===PbSO4；

PbO2＋4H＋＋SO

＋2e－===PbSO4＋2H2O。

（2）PbSO4，PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO

PbSO4，PbSO4＋2e－===Pb＋SO

（3）变大，H2SO4不断被消耗，使[H＋]减小，pH增大

3.

（1）

2H2－4e－===4H＋

O2＋4H＋＋4e－===2H2O

O2＋2H2O＋4e－===4OH－

2H2－4e－＋4OH－===4H2O

（2）烃类、醇类、煤气、，CH3OH，H2O、CO

，2CH3OH－12e－＋16OH－===2CO

＋12H2O；

3O2＋6H2O＋12e－===12OH－；

2CH3OH＋3O2＋4OH－===2CO

＋6H2O。

3.C4.B　5.C

1．C2．D3．B

4．

（1）H2　O2　负极：

2H2＋4OH－－4e－===4H2O　正极：

O2＋2H2O＋4e－===4OH－　

（2）负极：

2H2－4e－===4H＋　正极：

O2＋4H＋＋4e－===2H2O　

（3）小　大　（4）负极：

CH4＋10OH－－8e－===CO

＋7H2O　正极：

2O2＋4H2O＋8e－===8OH－