第二节化学电源.doc

第二节 化学电源学习目标：1、 常识性介绍日常生活中常用的化学电源和新型化学电池；2、 认识一次电池、二次电池、燃料电池等几类化学电池；3、 学习化学电池的构成，电极反应式及总反应式的书写。学习重点：化学电源的结构及电极反应的书写学习难点：化学电源的结构及电极反应的书写学习过程：化学电源是将化学能转化为电能的装置，它包括一次电池、二次电池和燃料电池等几大类。1、 一次电池（又称干电池）如：普通锌锰电池、碱性锌锰电池、锌银电池、锂电池等。（1）碱性锌锰电池，电解质是KOH，其电极反应：负极（Zn）： 正极（MnO2）： 总反应： （2）锌银电池的负极是Zn，正极是Ag2O，电解质是KOH，其电极总反应如下：Zn + Ag2O = ZnO + 2Ag则：负极( )： 正极( )： 2、 二次电池（又称充电电池或蓄电池）放电如：铅蓄电池。反应方程式如下式：充电Pb (s)+ PbO2(s) +2H2SO4(aq) 2PbSO4(s) +2H2O(l)其放电电极反应：负极( )： 正极( )： 其充电反应是上述反应的逆过程，则电极反应：（电化学上规定：发生氧化反应的电极为阳极，发生还原反应的电极为阴极）阴极： 阳极： 3、 燃料电池 燃料电池是一种持续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。它与一般的化学电源不同，一般化学电池的活性物质储存在电池内部，故而限制了电池的容量，而燃料电池的电极本身不包括活性物质，只是一个催化转化元件。如：氢氧燃料电池。 酸性介质时，电极反应：负极： 正极： 总反应： 碱性介质时，电极反应：负极： 正极： 总反应： 除H2外，烃、肼、甲醇、氨、煤气等液体或气体，均可作燃料电池的燃料；除纯氧气外，空气中的氧气也可作氧化剂。练习、新型燃料电池，甲烷、氧气及KOH电解质溶液，用Pt作两个电极，写出两个电极的电极反应式和总反应式。当堂达标训练：1废电池的污染引起人们的广泛重视，废电池中对环境形成污染的主要物质是（ ）A锌 B汞 C石墨 D二氧化锰放电充电2、据报道，最近摩托罗拉公司研发了一种由甲醇和氧气以及强碱做电解质溶液的新型手机电池，电量可达现在使用的镍氢电池或锂电池的十倍，可连续使用一个月才充一次电。其电池反应为：2CH3OH + 3O2 + 4OH 2CO32 + 6H2O，则下列说法错误的是 （ ）A放电时CH3OH参与反应的电极为正极 B充电时电解质溶液的pH逐渐增大 C放电时负极的电极反应为：CH3OH6e8OH CO32 + 6H2OD充电时每生成1 mol CH3OH转移6 mol电子3、某可充电的锂离子电池以LiMn2O4为正极，嵌入锂的碳材料为负极，含Li+导电固体为电解质。放电时的电池反应为：Li+LiMn2O4=Li2Mn2O4。下列说法正确的是 （ ）A放电时，LiMn2O4发生还原反应 B放电时，正极反应为：Li+LiMn2O4+e-=Li2Mn2O4C充电时，LiMn2O4发生氧化反应D充电时，阳极反应为：Li+e-=Li充电放电4、镍镉（NiCd）可充电电池在现代生活中有广泛应用，它的充放电反应按下式进行：Cd(OH)2+2Ni(OH)2 Cd+2NiO(OH)+2H2O由此可知，该电池放电时的负极材料是 （ ）ACd(OH)2 BNi(OH)2 CCd DNiO(OH)放电充电3Zn + 2K2FeO4 + 8H2O 3Zn(OH)2 + 2Fe(OH)3 + 4KOH5、高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为 下列叙述不正确的是A放电时每转移3 mol电子，正极有1mol K2FeO4被氧化B充电时阳极反应为：Fe(OH)3 3e + 5 OH = FeO + 4H2OC放电时负极反应为：Zn2e +2OH= Zn(OH)2D放电时正极附近溶液的碱性增强6、已知反应AsO43+2I+2H+ AsO33+I2+H2O是可逆反应设计如图装置，进行下述操作：（）向（B）烧杯中逐滴加入浓盐酸，发现微安培表指针偏转；（）若改往（B）烧杯中滴加40NaOH溶液，发现微安培表指针向前述相反方向偏转试回答：（1）两次操作过程中指针为什么会发生偏转?答： 。（2）两次操作过程中指针偏转方向为什么会相反?试用平衡移动原理解释此现象答： （3）（）操作过程中C1棒上发生的反应为 。（4）（）操作过程中C2棒上发生的反应为 。第二节 化学电源 （时间：30min）一、选择题（每题有1个或2个正确选项）1. 下列有关化学电池的说法不正确的是（）A. 化学电池是将化学能变成电能的装置B. 一次电池的活性物质消耗到一定程度就不能使用了C. 二次电池又称充电电池或蓄电池，放电后可以再充电，故可多次重复使用D. 燃料电池是将燃料燃烧所放出的能量转化为化学能装置2. 锌锰干电池在放电时，电池总反应方程式可表示为：Zn2MnO22NH4+=Zn 2+ Mn2O3+2NH3+H2O在电池放电时，正极（碳棒）上发生反应的物质是（）A. Zn B. 碳棒 C. MnO2和NH4+ D. Zn 2+和NH4+3. 下图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，下列叙述不正确的是（ ）A. a电极是负极B. b电极的电极反应为：4OH-4e-=2H2O+O2C. 氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源D. 氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储存电池内的新型发电装置4. 碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因此得到 广泛的应用。锌锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应为Zn(s)+2MnO2(s)+H2O= 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. 电池负极的电极反应式为：Zn-2e-+2OH-= Zn(OH)2C. 电池工作时，电子由正极通外电路流向负极D. 外电路中每通过0.2mol电子，锌的质量理论上减小6.5g5(2009广东高考)可用于电动汽车的铝空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液，铝合金为负极，空气电极为正极。下列说法正确的是()A以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时，正极反应都为：O22H2O4e=4OHB以NaOH溶液为电解液时，负极反应为：Al3OH3e=Al(OH)3C以NaOH溶液为电解液时，电池在工作过程中电解液的pH保持不变D电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极6. 汽车的启动电源常用铅蓄电池，放电时的电池反应如下：PbO2 + Pb + 2H2SO4 =2PbSO4+ 2H2O，根据此反应判断下列叙述中正确的是（ ） APbO2是电池的负极 B负极的电极反应式为：Pb + SO42- 2e = PbSO4CPbO2得电子，被氧化 D电池放电时，溶液酸性增强7. 科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池，利用细菌将有机酸转化为氢气，氢气进入以磷酸为电解质的燃料电池发电。电池负极反应为（ ）AH2+2OH-=2H2O+2e-BO2+4H+4e-=2H2OCH2=2H+2e-DO2+2H2O+4e-=4OH-8. （2008广东理基，20）电池是人类生产和生活中的重要能量来源，各式各样电池的发展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9. 目前市场上的手提应急灯，主要是“无液干粉”铅酸蓄电池，其原理是将有腐蚀性的浓硫酸灌注到硅胶凝胶中去，使电解质溶液不易发生泄漏，大大改善了电池的性能。所用的原料仍然是铅二氧化铅硫酸。下列关于该铅酸蓄电池的说法正确的是（ ） A充电时电源的正极接蓄电池标“+”的一极 B“无液干粉”铅酸蓄电池彻底改变了原来的铅酸蓄电池的原理C放电时在铅酸蓄电池的负极发生还原反应 D充电时电池上标有“”的极发生氧化反应10. 某可充电的锂离子电池以LiMn2O4为正极，嵌入锂的碳材料为负极，含Li+导电固体为电解质。放电时的电池反应为：Li+LiMn2O4=Li2Mn2O4。下列说法正确的是（ ） A放电时，LiMn2O4发生氧化反应 B放电时，正极反应为：Li+LiMn2O4+e-=Li2Mn2O4C充电时，LiMn2O4发生氧化反应D充电时，阳极反应为：Li+e-=Li二、填空题w.w.w.k.s.5.u.c.o.m11(1)今有2H2O22H2O反应，构成燃料电池，则负极通的应是_，正极通的应是_，电极反应式分别为_、_。(2)如把KOH改为稀H2SO4作电解质，则电极反应式分别为_、_。(1)和(2)的电解液不同，反应进行后，其溶液的pH各有何变化？_ _ _。(3)如把H2改为甲烷，KOH作导电物质，则电极反应式为_、_。12. 铅蓄电池是常用的化学电源，其电极材料是Pb和PbO2，电解液为稀硫酸。工作时该电池总反应式为：PbO2 + Pb + 2H2SO4 = 2PbSO4+ 2H2O，据此判断：（1）铅蓄电池的负极材料是_（2）工作时正极反应为_（3）工作时，电解质溶液的_（填“增大”、“减小”或“不变”）（4）工作时，电解质溶液中阴离子移向_极（5）电流方向从_极流向_13(2011黄冈中学高二质检)LiSOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解质是LiAlCl4SOCl2。电池的总反应可表示为：4Li2SOCl2=4LiClSSO2。请回答下列问题：(1)电池的负极材料为_，发生的电极反应为_；(2)电池正极发生的电极反应为_；(3)SOCl2易挥发，实验室中常用NaOH溶液吸收SOCl2，有Na2SO3和NaCl生成。如果把少量水滴到SOCl2中，实验现象是_，反应的化学方程式为_；(4)组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行，原因是_。参考答案1. D 2. C 3. B 4. C 5. A 6. B 7. C 8. C 9. A 10. B11解析：根据电池反应式可知H2在反应中被氧化，O2被还原，因此H2应在负极上反应，O2应在正极上反应。又因为是碱性溶液，此时应考虑不可能有H参加或生成，故负极反应为：2H24OH4e=4H2O，正极反应为：O22H2O4e=4OH。若将导电物质换成酸性溶液，此时应考虑不可能有OH参加或生成，故负极：2H24e=4H，正极：O24H4e=2H2O。由于前者在碱性条件下反应KOH量不变，但工作时H2O增多，故溶液变稀，碱性变小，pH将变小。而后者为酸溶液，H2SO4不变、水增多，溶液酸性变小，故pH将变大。如把H2改为甲烷，用KOH作导电物质，根据反应CH42O2=CO22H2O，则负极为发生氧化反应的CH4，正极为发生还原反应的O2，由于有KOH存在，此时不会有CO2放出。答案：(1)H2O2负极：2H24OH4e=4H2O正极：O22H2O4e=4OH(2)负极：2H24e=4H正极：O24H4e=2H2O(1)中pH变小，(2)中pH变大(3)负极：CH410OH8e=CO327H2O正极：2O24H2O8e=8OH12. （1）Pb （2）PbO2 + 4H+ +SO42- +2e-=PbSO4+2H2O（3）增大 （4）负 （5）正 负13.解析：分析反应的化合价变化，可得Li为还原剂，SOCl2为氧化剂。(1)负极材料为Li(还原剂)，电极反应式为