鲁科版选修1 主题3课题1电池探秘第2课时认识几种电池 学案.doc

课堂互动三点剖析一、锌锰干电池工作原理 锌锰干电池是普遍使用的化学电源，其中含有mno2、nh4cl、zncl2等糊状物，以锌筒为负极材料，石墨为正极材料。锌锰干电池工作时，锌筒上的锌原子失去电子，电子通过外电路、金属帽流向碳棒，电池内部的二氧化锰从碳棒上得到电子被还原。电池内部填充的石墨不参与化学反应，仅起导电作用。干电池的工作原理是：zn+2mno2+=zn2+ mn2o3+2nh3+h2o。干电池放电时的正、负电极反应是：负极：zn-2e=zn2+正极：2mno2+2nh4+2e-=mn2o3+2nh3+h2o【例1】 干电池是用锌制圆筒外壳和位于圆筒中央且戴有铜帽的石墨作两极，在石墨周围填充zncl2、nh4cl和淀粉糊作电解质，还填有mno2作吸氢剂。干电池工作时，正极上发生的反应是：+2e-=2nh3+h2，h2+2mno2=mn2o3+h2o,zn2+4nh3 =zn(nh3)42+。请回答下列问题：(1)负极上发生的反应是_；(2)淀粉糊的作用是_。解析:干电池中，zn是负极，c棒是正极。淀粉糊相当于电解质溶液。答案：(1)znzn2+2e-(2)提高阴、阳离子在两电极中的迁移速度二、可充电电池 可充电电池放电时是原电池，充电时是电解池。电池总反应和电解总反应是能逆向进行的非可逆反应。【例2】 铅酸电池结构如下图所示。它是汽车、电动车(小型)及实验室的常用电源。(1)铅酸电池工作时，负极反应为_；正极反应为_；电池总反应为_。(2)检验铅酸电池是否需要补充酸液，较为方便的做法是_。a.检查酸液的质量分数b.检查酸液的物质的量浓度c.检查酸液的密度d.检查酸液的体积解析:(1)在金属氧化物电池工作时，金属是负极，失电子，氧化物是正极。铅酸电池工作时，pb是负极，失去电子变为pb2+，被结合为pbso4；pbo2是正极，得到电子变为pb2+和o2-,pb2+与结合为pbso4,o2-与h+结合为h2o。将正、负电极反应叠加可得电池总反应。(2)a、b、c 3种方法都能检查h2so4是否被损耗，较方便的是c。d法因电瓶有漏液的可能而不被采用。答案：(1)pb+pbso4+2e-pbo2+2e-+4h+pbso4+2h2opb+pbo2+2h2so4=2pbso4+2h2o(2)c三、燃料电池 若忽略电解质溶液，燃料电池的总反应就是燃料的燃烧反应。负板反应是燃料失电子的反应，正极反应是氧化剂得电子的反应。【例3】 试设计一套装置，同时完成以下两个反应：(1)2h2+o2=2h2o(2)2h2o=2h2+o2要求在实验装置中注明所用物质的名称。解析:要完成反应(2)，需进行电解，因此实验装置中应有一个电解池；电源何来？有两个思路：一是用外接电源；二是将反应(1)设计成燃料电池，同时为反应(2)供电。显然将反应(1)设计成燃料电池，可以与完成反应(2)的电解池连接成一套装置。燃料电池多为碱性的，可用氢氧化钠配制电解质溶液。电解水时，为增加溶液的导电性又不影响水的电离，常加入氢氧化钠(或硫酸，或硫酸钠)。答案：各个击破类题演练1 锌锰碱性电池结构如下：请回答。(1)负极反应：_；(2)正极反应：_；(3)电池反应：_。解析:zn作负极失去电子变为zn2+,zn2+与oh-结合为zn(oh)2。电子由负极流向正极，被mno2吸收，mno2变为mn2o3，同时释出o2-，与h2o结合生成oh-。将正、负极反应式叠加可得电池反应式。答案：(1)zn+2oh-zn(oh)2+2e-(2)2mno2+h2o+2e-mn2o3+2oh-(3)zn+2mno2+h2o=zn(oh)2+mn2o3变式探究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。锌锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为zn(s)+2mno2(s)+h2o(l)=zn(oh)2(s)+mn2o3(s)下列说法错误的是( )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0.2 mol电子，锌的质量理论上减小6.5 g解析：由电池总反应中zn元素化合价的变化：0+2,可知a项正确。负极反应为：zn+2oh-zn(oh)2+2e-,电池总反应减去负极反应，可得正极反应，b项正确；zn+2mno2+h2o=zn(oh)2+mn2o3外电路中，电子由负极流向正极，c项错误。d项正确。zn+2oh-zn(oh)2+2e-65 g 2 mol6.5 g 0.2mol答案：c类题演练2 实验室用铅蓄电池作电源电解饱和食盐水制取氯气，已知铅蓄电池放电时发生如下反应：负极：pb+=pbso4+2e-正极：pbo2+4h+2e-=pbso4+2h2o今若制得cl2 0.050 mol，这时电池内消耗的h2so4的物质的量至少是( )a.0.025 mol b.0.050 mol c.0.10 mol d.0.20 mol解析:将正、负反应式叠加得电池反应：电解饱和食盐水的反应为根据电子守恒得关系式2h2so42e-cl2n(h2so4)=2n(cl2)=20.050 mol=0.10 mol。答案：c变式探究2 已知铅酸电池的充放电反应为pb+pbo2+2h2so42pbso4+2h2o铅酸电池工作一段时间后，需要进行充电。(1)充电时，电源的负极与铅酸电池的_相连。a.pb极 b.pbo2极 c.都可以(2)充电时，阴、阳两极的电极反应式分别是_ (阴极)、_ (阳极)。(3)汽车电启动时，电池_；汽车行驶途中，电池_。a.充电 b.放电解析：(1)放电过程中，pb已变成了pbso4,充电欲使变为，需向原来的pb极提供电子：pbso4+2e-pb+这样，原来的pb极应与外接电源的负极(给出电子)相连接。同理，原来的pbo2极应与外接电源的正极相连接，迫使已变为pbso4的原来的pbo2被还原为pbo2:pbso4+2h2opbo2+h2so4+2e-+2h+(2)充电时，与外接电源的负极连接的电极是阴极，与外接电源的正极相连接的电极是阳极。(3)电启动时耗电，铅酸电池放电；汽车行驶过程中发电，可给电池充电。答案：(1)a(2)pbso4+2e-pb+ pbso4+2h2opbo2+h2so4+2e-+2h+(3)b a变式探究3 银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源，它的充电和放电过程可以表示为：2ag+zn(oh)2ag2o+zn+h2o在此电池放电时，负极上发生反应的物质是( )a.ag b.zn(oh)2 c.ag2o d.zn解析：依据原电池工作原理，在负极上发生氧化反应，负极材料一般是较为活泼的金属，在电极反应中失去电子，被氧化。根据本题的题设信息，此电池的放电反应为： 从得失电子的情况判断，失去电子的物质为负极，其化合价在反应中会升高。所以由上式可知在负极上发生反应的物质是zn。答案：d类题演练3 (1)现有以pt为电极的氢氧燃料电池和以pt为电极的电解池。若燃料电池和电解池中都为氢氧化钠溶液，则：燃料电池中两极上进行的电极反应分别为a.正极_；b.负极_。电解池中两极上进行的电极反应分别为a.阴极_；b.阳极_。(2)将(1)中的“氢氧化钠溶液”改为“硫酸溶液，”其他同(1)，试写出答案。(3)若燃料电池中电解质溶液为氢氧化钠溶液，但向负极通入的气体不是氢气，而是一氧化碳(或甲烷，或乙烯，或乙炔)，则原电池中两极上进行的电极反应、电池总反应和电解质溶液ph的变化分别是：当通入一氧化碳时：a.正极_；b.负极_；c.电池总反应为_；d.电解质溶液ph的变化为_。(填“增大”“减小”或“不变”)(1)解析:燃料电池中，o2得到电子变为o2-，o2-与h2o分子结合生成oh-，h2失去电子变为h+，h+在碱性溶液中与oh-结合生成h2o。 燃料电池中，阴极吸引阳离子h+和na+，h+得到电子变为h2，阳极吸引阴离子oh-，oh-失去电子变成h2o，放出o2。答案：o2+4e-+2h2o4oh- h2+2oh-2h2o+2e-2h+2e-h2 4oh-2h2o+o2+4e-(2)解析:燃料电池中，o2得到电子变为o2-，o2-在酸性溶液中与h+结合生成h2o，h2失去电子变为h+，h+与酸性溶液不反应。 电解池中，阴极吸引阳离子h+，h+得到电子变为h2，阳极吸引阴离子oh-和，oh-失去电子变成h2o，放出o2。电解池中，虽然氢氧化钠变成了硫酸，但电极反应不变。答案：o2+4e-+4h+2h2o h22h+2e-2h+2e-h2 4oh-2h2o+o2+4e-(3)解析:燃料电池中，负极通入的气体为含碳燃料，在负极区被氧化，碳元素将被氧化到它的最高价态：+4价，而+4价的碳又不能单独存在，在其常见存在形式co2和中，产物究竟是哪个，o原子由谁来提供？答案应结合负极环境寻找，由于负极溶液显