1、1.3.2化学电源导学案1.了解常见化学电源的种类。2.掌握常见化学电源的工作原理。一、化学电源1根据原电池的反应原理，人们设计和生产了多种化学电源，包括一次电池、可充电电池和燃料电池等。可充电电池也称为二次电池。可充电电池放电时是一个原电池，充电时是一个电解池。锂电池是一种高能电池。2目前常见的一次锌锰干电池分为酸性和碱性两种。碱性锌锰电池比普通锌锰干电池性能优越，它单位质量所输出的电能多，能提供较大电流并连续放电。碱性锌锰电池的负极是锌粉，正极是二氧化锰和石墨，电解质溶液是 KOH 溶液 。其电极反应为：负极：Zn2OH ZnOH 2O2e ，正极：MnO 22H 2O2e Mn(OH)
2、22OH ，总反应为：ZnMnO 2H 2O=ZnOMn(OH) 2。3铅蓄电池是常见的二次电池。它由两组栅状极板交替排列而成，正极板上覆盖有PbO2，负极板上覆盖有 Pb，电解质溶液是 30%H2SO4 溶液。放电时电极反应：负极：PbSO PbSO 42e ，正极： PbO24H SO 2e PbSO 42H 2O，放电时总24 24反应式：PbPbO 22H 2SO4=2PbSO42H 2O。铅蓄电池充电时电极反应：阴极：PbSO4 2e Pb SO ，阳极： PbSO42H 2O PbO 24H SO 2e ，充电时总24 24反应式：2PbSO 42H 2O=PbPbO 22H 2S
3、O4。可见充电过程和放电过程是可逆的，可用一个反应表示为：Pb PbO 22H 2SO4 2PbSO42H 2O。放 电充 电4氢氧燃料电池正极通入 O2，负极通入 H2。其电极反应为负极：2H24OH 4H 2O4e ，正极：O 24e 2H 2O 4OH ，总反应：2H2O 2=2H2O。燃料电池的能量转换效率远高于普通燃料的燃烧的能量转换效率。二、废旧电池的危害及处理1危害废弃电池中的重金属和酸碱等有害物质会造成土壤和水污染，会对生态环境和人体健康造成很大危害。2回收利用(1)回收重金属；(2)回收填充材料；(3)对无用物质集中进行无害处理。知识点一 化学电池1碱性电池具有容量大、放电电
4、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 ZnMnO 2H 2O=ZnOMn(OH) 2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 MnO22H 2O2e Mn(OH) 22OH 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 0.2 mol 电子，锌的质量理论上减少 6.5 g答案 C解析 本题要求利用原电池的原理，分析碱性锌锰电池：锌为负极，在反应中失去电子，故 A 正确；电池工作时，电流由正极通过外电路流向负极，而电子定向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
5、式和原电池的原理写出正极反应式知 B 正确。2生产铅蓄电池时，在两极板上的铅、锑合金棚架上均匀涂上膏状的 PbSO4，干燥后再安装，充电后即可使用，发生的反应是2PbSO42H 2O PbO2Pb2H 2SO4放 电充 电下列对铅蓄电池的说法错误的是( )A需要定期补充硫酸B工作时铅是负极，PbO 2 是正极C工作时负极上发生的反应是 PbSO PbSO 42e 24D工作时电解质的密度减小答案 A解析 铅蓄电池放电时相当于原电池，Pb 是负极，PbO 2 是正极，负极发生的反应是 Pb失去电子生成 Pb2 ，Pb 2 与溶液中的 SO 生成 PbSO4 沉淀，放电时消耗的硫酸与充电时24生成
6、的硫酸相等，在电池制备时，PbSO 4 的量是一定的，制成膏状，干燥后再安装，说明H2SO4 不用补充；放电时，H 2SO4 被消耗，溶液中的 H2SO4 的物质的量浓度减小，所以溶液的密度也随之减小。3某新型可充电电池，能长时间保持稳定的放电电压。该电池的总反应式为3Zn2K 2FeO48H 2O 3Zn(OH)22Fe(OH) 34KOH，以下说法不正确的是( )放 电充 电A放电时负极反应式为 Zn 2OH Zn(OH) 22e B放电时正极反应式为 FeO 4H 2O3e Fe(OH) 35OH 24C放电时每转移 3 mol 电子，正极有 1 mol K2FeO4 被氧化D充电时阳极
7、附近溶液的碱性减弱答案 C解析 选项 A，放电时，在碱性条件下， Zn 失去电子为电池的负极：Zn2OH Zn(OH)22e ；选项 B，根据放电时总电池反应式减去负极反应式(电子数需相等)可得放电时正极反应式为 FeO 4H 2O3e Fe(OH) 35OH ；选项 C，放电时，K 2FeO4 被还原；24选项 D，充电是放电的逆向反应，所以充电时，阳极消耗 OH ，导致阳极附近溶液的碱性减弱。知识点二 燃料电池4.氢氧燃料电池用于航天飞机，电极反应产生的水经冷凝后可作为航天员的饮用水，其电极反应式如下：负极：2H 24OH 4H 2O4e 正极：O 22H 2O4e 4OH 当得到 1.8
8、 L 饮用水时，电池内转移的电子数约为( )A1.8 mol B3.6 mol C100 mol D200 mol答案 D解析 n(H 2O) 100 mol1.8103 g18 gmol 12H2O4e 2=2H2O即每生成 1 mol H2O 则转移 2 mol e ，当生成 100 mol H2O 时，转移 200 mol e 。5将两个铂电极插入 KOH 溶液中，向两极分别通入 CH4 和 O2，即可构成 CH4 燃料电池。已知通入 CH4 的一极，其电极反应式是：CH 410OH CO 7H 2O8e ；通入23O2 的另一极，其电极反应式是： O22H 2O4e 4OH ，该电池放
9、电时，下列有关叙述中，不正确的是( )A通入 CH4 的电极为负极B正极发生氧化反应C燃料电池工作时溶液中的阴离子向负极移动D该电池使用一段时间后应补充 KOH答案 B解析 根据原电池的工作原理和题给电极反应式可知：CH 4 在负极上被氧化，O 2 在正极上被还原，在内电路阴离子向负极移动，阳离子向正极移动。由于反应过程中消耗 KOH 生成 K2CO3，故该燃料电池工作一段时间应补充 KOH。6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(O 2 )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Bb 极的电极反应式为 H2O 2 H 2O2e Ca 极对应的电极反应式为 O22H 2O4e 4OH D该电池的总反应式为 2H2O 2 2H2O= = = = =高 温 答案 D解析 因为电子从 b 电极流向 a 电极，所以 b 电极为负极，H 2 在该极发生氧化反应；a电极为正极，O 2 在该极发生还原反应。由此推断该原电池的负极反应式为H2 2H 2e ，正极电极反应式为 O22e O 2 ，则电池总反应式为 2H2O 2122H2O。= = = = =高 温
