化学电源 导学案.doc

6 2013-2014高二化学选修四导学案 使用时间：2014.9.1 编制:裴连喜 审核:姚芳 班级： 姓名： 小组： 评价： 高二化学导学案 编号21 第4章第2节 化学电源【使用说明与学法指导】1.请同学们认真阅读课本7478页，划出重要知识，规范完成学案预习自学内容并记熟基础知识，用红色笔做好疑难标记，根据疑难问题再翻看课本。2.联系课本知识和学过的知识，小组合作、讨论完成学案合作探究内容；组长负责，拿出讨论结果，准备展示、点评。3.及时整理展示、点评结果，规范完成学案当堂巩固练习，改正完善并落实好学案所有内容。4.把学案中自己的疑难问题和易忘、易出错的知识点以及解题方法规律，及时整理在典型题本上，多复习记忆。【学习目标】1.熟练掌握铅蓄电池、燃料电池的工作原理，培养知识构建能力。2.小组成员积极讨论、大胆质疑，用归纳法探究化学电源工作原理。3. 激情投入，全力以赴，体会化学电源对社会的作用，激发学习化学的热情。课 前 预 习 案（限时15分钟）【旧知回顾】 FeZn稀硫酸构成原电池，画出装置图，并标出电极名称、电子流向、电流方向、离子移动方向。电池反应：_ 正极：_（_ 反应）负极：_（_ 反应）【教材助读】二、化学电源1.认真阅读课本第74-75页中间两段，了解化学电源分为哪几类？一次性电池具有怎样的特点？锂电池有何特点？2.写出碱性锌锰干电池的电极反应式和电池反应化学方程式。3. 可充电电池的能量转化是怎样的？【预习自测】1. 纽扣电池的两极材料分别为锌和氧化银，电解质溶液为KOH溶液。放电时两个电极反应分别为：Zn+2OH-Zn(OH)2 +2e-; Ag2O +H2O +2e- 2Ag +2OH-。下列说法中，正确的是（ ）A.锌是负极，氧化银是正极 B. 锌发生还原反应，氧化银发生氧化反应C.溶液中OH-向正极移动，K+、H+ 向负极移动D.在电池放电过程中，电解质溶液的酸碱性基本保持不变2锌锰干电池在放电时，电池总反应可以表示为：Zn+2MnO2+2NH4+Zn2+Mn2O3+2NH3+H2O，此电池放电时，正极(碳棒)上发生反应的物质是（ ） AZn B碳棒 CMnO2和NH4+ DZn2+和NH4+3、镍镉（Ni-Cd）可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：Cd + 2NiOOH + 2H2O Cd(OH)2 + 2Ni(OH)2回答下列问题：（1）放电时电解质溶液中的OH-向_极移动（2）放电时负极附近溶液的碱性_（填增强、减弱或不变）（3）充电过程中能量转化是_（4）充电时阳极反应是_（5）充电时电池负极接电源的_极我的疑问我的收获课 内 探 究 案【质疑探究】（质疑解疑、合作探究能力）课题一：铅蓄电池问题1.铅蓄电池正、负极材料是什么？电解质溶液是什么?问题2.写出放电过程中两极电极反应和电池总反应化学方程式。问题3.在放电过程中外电路通过2mol电子时，理论上消耗硫酸的物质的量是多少？问题4铅蓄电池放电时，当外电路通过2mol电子时，两极质量变化如何？问题5.蓄电池充电时，蓄电池正负极和直流电源的正负极接线柱如何连接，电极反应如何书写？【思考】可充电电池正负极的判断方法和电极反应的书写方法课题二：氢氧燃料电池问题1.写出以KOH溶液为电解质的氢氧燃料电池的两极电极反应式和电池总反应化学方程式，并分析溶液酸碱性变化。问题2.写出以稀硫酸为电解质的氢氧燃料电池的两极电极反应式和电池总反应化学方程式，并分析溶液酸碱性变化。 问题3.写 问题3.写出以氢氧化钠为电解质的甲烷燃料电池的正极电极反应式和电池总反应化学方程式【思考】电解质对电极反应产生影响的原电池电极反应式如何书写？【课堂小结】（知识构建能力）总结知识要点，画出知识树，构建知识体系。【学习反思】反思自己课堂上的表现，明确改进措施。高二化学导学案答案 编号21 第4章第2节化学电源【旧知回顾】电池反应：Zn+H2SO4=ZnSO4+H2正极 ：2H+2e=H2（还原反应）负极 ：Zn2e=Zn2+（氧化反应）【教材助读】二、化学电源1.一次电池、可充电电池、燃料电池三类。一次性电池只能放电不能充电，使用后即弃去，可能造成环境污染。锂电池是一种高能电池，体积小、重量轻，单位质量（或体积）能量比高，是十分理想的化学电源。2. 碱性锌锰干电池： 负极：Zn+2OH2e-=ZnO+H2O 正极：MnO2+2H2O+2e-=Mn(OH)2+2OH 电池反应化学方程式：Zn+MnO2+H2O=ZnO+Mn(OH)23.可充电电池放电时是一个原电池，将化学能转化为电能；充电时是一个电解池，外加直流电使电池内发生电池反应的逆反应，将电能转化为化学能储存起来。【预习自测】1. A 2.C 3.（1）负（2）减弱（3）电能转化为化学能 （4）Ni(OH)2+OHe-= NiOOH + H2O（5）负课 内 探 究 案【质疑探究】课题一：铅蓄电池1.铅蓄电池负极材料是铅、正极材料是二氧化铅，电解质溶液是30%H2SO4溶液。2.放电是原电池： 负极：Pb+SO42- 2e-= PbSO4 正极：PbO2+4H+ SO42-+2e-=PbSO4 +2H2O总反应：PbO2+ Pb+2H2SO4 2PbSO4 +2H2O3.消耗硫酸的物质的量是2mol。4.负极质量增加：96g 正极质量增加：64g5.蓄电池充电时，蓄电池正极和直流电源的正极接线柱连接，蓄电池负极和直流电源的负极接线柱连接。充电是电解池： 阴极：PbSO4 +2e- =Pb+SO42- 阳极：PbSO4+2H2O-2e-= PbO2+ 4H+ +SO42 总反应：2PbSO4 +2H2O PbO2+ Pb+2H2SO4 【思考】 负极正极电极材料活泼的一极不活泼的一极电子流动方向流出的一极流入的一极电流方向流入的一极流出的一极离子移动方向阴离子移向的一极阳离子移向的一极发生的反应类型氧化反应的一极还原反应的一极反应现象减轻的一极增重的一极课题二：氢氧燃料电池1.负极：2H2+4OH-4e-=4H2O 正极：O2+2H2O+4e-=4OH- 总反应式：2 H2+O2 =2H2O碱性减弱2.负极：2H24 e-=4H+ 正极：O2+4H+4e-=2H2O 总反应式：2 H2+O2 =2H2O酸性减弱3、正极：O2+2H2O+4e-=4OH- 总反应：CH4+2O2+2NaOH=Na2CO3+3H2O【思考】 （1）判断正、负极；（2）找出负极上失电子发生氧化反应的物质（一般是负极金属、燃料等还原剂），写出失电子的反应，若电解质与电极上生成的新物质反应，把两步反应结合起来写出总的电极反应式；（3）找出正极上得电子发生还原反应的物质（一般是O2等氧化剂），写出得电子的反应，若电解质与电极上生成的新物质反应，把两步反应结合起来写出总的电极反应式；（4）电池反应= 正极反应式+负极反应式写出电池反应和简单电极反应，则复杂电极反应电池反应简单电极反应 高二化学导学案训练案 编号21 第4章第2节 化学电源一、选择题1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 2电池是人类生产和生活中的重要能量来源，各式各样电池的发明是化学对人类的一项重大贡献。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 B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D太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅 3利用生活中常见的材料可以制作出一些有实际应用价值的装置来，如废铝罐和碳棒、食盐水等材料制作用于驱动玩具的电池。上述电池工作时，有关说法正确的是( )A铝罐将逐渐被腐蚀 B碳棒上发生的反应为：O24e=2O2C碳棒应与玩具电机的负极相连 D该电池工作一段时间后碳棒的质量会减轻 4氢镍电池的总反应式是H22NiO(OH) 2Ni(OH)2。根据此反应判断，下列叙述中不正确的是( )A电池放电时，镍元素被氧化 B电池充电时，氢元素被还原C电池放电时，镍元素被还原 D电池放电时，H2在负极放电 5微型锂碘电池可用于植入某些心脏病人体内的心脏起搏器所用的电源。这种电池中的电解质是固体电解质LiI，其中的导电离子是I。下列有关说法正确的是( )A正极反应：2Li2e=2Li B负极反应：I22e=2IC总反应是：2LiI2=2LiI D金属锂作正极 6一种新型燃料电池，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。下列对该燃料电池说法不正确的是( )A在熔融电解质中，O2移向正极 B电池的总反应是：2C4H1013O2=8CO210H2OC通入空气的一极是正极，电极反应为：O24e=2O2D通入丁烷的一极是正极，电极反应为：C4H1013O226e=4CO25H2O7阿波罗号宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池，其电池反应为：2H2O2=2H2O，电解质溶液为KOH溶液，反应保持在较高温度，使水蒸发，则下列叙述中正确的是( )A此电池能发出蓝色火焰 BH2为正极，O2为负极C工作时，电解质溶液的pH不断减小 D电极反应为：负极2H24OH4e=4H2O；正极：O22H2O4e=4OH8目前人们正研究开发一种高能电池钠硫电池，它以熔融的钠、硫为两极，以Na导电Al2O3陶瓷作固体电解质，反应为2Nax S Na2Sx，以下说法正确的是( )A放电时，钠作正极，硫作负极 B放电时，Na向负极移动C充电时，钠极与外电源正极相连，硫极与外电源的负极相连D放电时，负极发生的反应是：2Na2e=2Na 9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CH4一极的电极反应式是：CH410OH=CO7H2O8e；通入O2一极的电极反应式是：O22H2O4e=4OH。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溶液中的OH向负极移动 D工作一段时间后应补充KOH 10关于下图所示的原电池，下列说法正确的是( )A电子从锌电极通过电流计流向铜电极 B盐桥中的阴离子向硫酸铜溶液中迁移C锌电极发生还原反应，铜电极发生氧化反应D铜电极上发生的电极反应是2H2e=H2 11. 美国海军海底战事中心与麻省理工大学共同研制成功了用于潜航器的镁过氧化氢燃料电池系统。其工作原理如图所示。以下说法中错误的是( )A电池的负极反应为Mg2e=Mg2B电池工作时，H向负极移动 C电池工作一段时间后，溶液的pH增大D电池总反应式是MgH2O22H=Mg22H2O12铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为：FeNi2O33H2O=Fe(OH)22Ni(OH)2下列有关该电池的说法不正确的是( )A电池的电解液为碱性溶液，正极为Ni2O3、负极为FeB电池放电时，负极反应为Fe2OH2e=Fe(OH)2C电池充电过程中，阴极附近溶液的pH降低D电池充电时，阳极反应为2Ni(OH)22OH2e=Ni2O33H2O 13镁及其化合物一般无毒(或低毒)、无污染，且镁电池放电时电压高而平稳，越来越成为人们研制绿色电池的关注焦点。其中一种镁充电电池的反应。为：MgxMo3S4 xMgMo3S4，下列关于镁充电电池的说法错误的是( )A放电时，Mg2向正极迁移 B放电时的正极反应为：Mo3S2xe=Mo3S4C充电时，电池的负极接外电源的负极 D放电时，负极反应为：Mg2e=Mg2 二、非选择题14氯铝电池是一种新型的燃料电池，电解质溶液是KOH溶液，试回答下列问题：(1)通入氯气的电极是_极(填“正”或“负”)，电极反应式为：_。(2)加入铝的电极是_极(填“正”或“负”)，电极反应式为：_。(3)电子从_极流向_极(填“Al”或“Cl2”)。15燃料电池是利用燃料(如CO、H2、CH4等)与氧气反应，将反应产生的化学能转变为电能的装置，通常用氢氧化钾作为电解质溶液。完成下列关于甲烷(CH4)燃料电池的填空：(1)甲烷与氧气反应的化学方程式为：_。(2)已知燃料电池的总反应式为CH42O22KOH=K2CO33H2O，电池中有一极的电极反应式为CH410OH8e=CO7H2O，这个电极是燃料电池的_(填“正极”或“负极”)，另一个电极上的电极反应式为：_。(3)随着电池不断放电，电解质溶液的碱性_(填“增大”、“减小”或“不变”)。(4)通常情况下，甲烷燃料电池的能量利用率_(填“大于”、“小于”或“等于”)甲烷燃烧的能量利用率。16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：Zn2OH2e=ZnOH2O，Ag2OH2O2e=2Ag2OH根据上述反应式，做下列题目。(1)判断下列叙述中正确的是_。A在使用过程中，电解质KOH被不断消耗B使用过程中，电子由Ag2O极经外电路流向Zn极CZn是负极，Ag2O是正极 DZn电极发生还原反应，Ag2O电极发生氧化反应(2)写出电池的总反应式：_。(3)使用时，负极区的pH_(填“增大”、“减小”或“不变”，下同)，正极区的pH_，电解质溶液的pH_。17氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。右图为电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定。请回答：(1)氢氧燃料电池的能量转化主要形式是_，在导线中电子流动方向为_(用a、b表示)。(2)负极反应式为_。(3)电极表面镀铂粉的原因为_。(4)该电池工作时，H2和O2连续由外部供给，电池可连续不断提供电能。因此，大量安全储氢是关键技术之一。金属锂是一种重要的储氢材料，吸氢和放氢原理如下：.2LiH2 2LiH .LiHH2O=LiOHH2反应中的还原剂是_ _，反应中的氧化剂是_ _。已知LiH固体密度为0.82 gcm3，用锂吸收224 L(标准