2.3.2 化学电源 学案(含答案)
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1、第2课时化学电源一、常见的化学电源1锌锰干电池(1)结构锌锰干电池是以锌筒为负极,石墨棒为正极,在石墨棒周围填充糊状的MnO2和NH4Cl作电解质。(2)原理锌锰电池是一次性电池,放电之后不能充电,内部的氧化还原反应是不可逆的。(3)电极反应负极发生的电极反应为Zn2e=Zn2,正极发生的电极反应为2MnO22NH2e=Mn2O32NH3H2O。(4)缺陷与改进措施锌锰干电池电量小,而且在放电过程中容易发生气涨或漏液,会导致电器设备的腐蚀。改进措施:在外壳套上防腐金属筒或塑料筒制成防漏电池;将电池内的电解质NH4Cl换成湿的KOH,并在构造上进行改进,制成碱性锌锰电池。2充电电池(1)充电电池
2、又称二次电池。其能量的转化关系是化学能电能。(2)常见的充电电池铅蓄电池常作汽车电瓶,电压稳定,使用方便安全。负极材料是Pb,正极材料是PbO2,电解质溶液是硫酸溶液。镍镉电池以Cd为负极,NiO(OH)为正极,以KOH为电解质,寿命比铅蓄电池长,但镉是致癌物质,废弃的镍镉电池如不回收,会严重污染环境。碱金属中的Li是最轻的金属,活动性极强,是制造电池的理想物质。锂离子电池是新一代可充电的绿色电池。3燃料电池(1)燃料电池是通过燃料气体与氧气分别在两个电极上发生氧化、还原反应,将化学能直接转化为电能的装置。(2)燃料电池与火力发电相比,其燃料的利用率高、能量转化率高。与干电池或者蓄电池的主要差
3、别在于反应物不是储存在电池内部,而是由外设装备提供燃料和氧化剂等。(3)以30%的KOH溶液为电解质溶液的氢氧燃料电池的电极反应如下:负极:2H24OH4e=4H2O(氧化反应);正极:O22H2O4e=4OH(还原反应);总反应:2H2O2=2H2O。从电极反应认识化学电池类型(1)活泼金属作负极,被腐蚀或消耗,发生氧化反应,如锌锰干电池。(2)两电极都参加反应,如铅蓄电池。(3)两电极均为惰性电极,电极本身不发生反应,而是由引入到两极上的物质发生反应,如燃料电池。例1下列电池工作时,O2在正极得电子的是()ABCD锌锰电池铅蓄电池氢氧燃料电池镍镉电池考点常见化学电源题点常见化学电源的分类答
4、案C例2汽车的启动电源常用铅蓄电池,其放电时的原电池反应如下:PbO2Pb2H2SO4=2PbSO42H2O,根据此反应判断,下列叙述中正确的是()APb是正极BPbO2得电子,被氧化C负极反应是PbSO2e=PbSO4D电池放电时,溶液的酸性增强考点常见化学电源题点铅蓄电池答案C解析从铅蓄电池的放电反应可以看出:放电过程中Pb失去电子变为Pb2,发生氧化反应,因而Pb是负极;PbO2得到电子发生还原反应,被还原;反应过程中消耗了H2SO4,使溶液的酸性减弱。思维启迪二次电池的放电、充电是相反的过程,如铅蓄电池放电时,Pb电极上发生氧化反应,充电时Pb电极上发生还原反应,PbO2电极亦是如此。
5、二、电池中电极反应式的书写1充电电池电极反应式的书写方法(1)先标出原电池总反应式电子转移的方向和数目,指出参与负极和正极反应的物质。(2)写出一个比较容易书写的电极反应式(书写时一定要注意电极产物是否与电解质溶液共存)。(3)在电子守恒的基础上,总反应式减去写出的电极反应式即得另一电极反应式。例3铅蓄电池是化学电源,其电极材料分别是Pb和PbO2,电解液为稀硫酸。工作时该电池总反应式为PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O。根据上述情况判断:(1)工作时,电解质溶液的pH_(填“增大”“减小”或“不变”)。(2)工作时,电解质溶液中的阴离子移向_极。(3)电流方向从_极流向_极。(4
6、)写出负极的电极反应式:_。(5)当铅蓄电池向外电路提供1 mol电子时,理论上负极板的质量增加_ g。考点常见化学电源题点铅蓄电池的相关综合答案(1)增大(2)负(3)正负 (4)PbSO2e=PbSO4(5)48解析本题解答时应从两方面入手:一是根据电池总反应式明确铅蓄电池的工作原理,二是抓住电极反应中各反应物和生成物之间量的关系。由铅蓄电池工作时总反应式可知Pb为负极,负极反应为Pb2eSO=PbSO4,PbO2为正极,正极反应为PbO24HSO2e=PbSO42H2O。由于电池工作时,不断消耗H2SO4且生成水,使H的浓度减小,故pH增大;阴离子移向负极,电流方向与电子移动方向相反,由
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