高中化学 常见化学电源的工作原理学案 新人教版必修

1、陕西省汉中市陕飞二中高中化学 常见化学电源的工作原理学案 新人教版必修2学习目标1.认识常见的化学电池和应用价值2.进一步加深对原电池工作原理的理解学习过程一、 化学电池的分类根据原电池的反应原理，人们设计和生产了多种化学电池，包括一次电池，二次电池和燃料电池等。它们在生产生活和国防等方面得到了广泛的应用。1、概念：将化学能变成电能的装置一次电池又称不可充电电池干电池2、分类二次电池又称充电电池蓄电池燃料电池氢氧燃料电池二、常见的化学电源类型和工作原理1.一次电池（电池中的反应物消耗完后就不再使用） 常见的一次电池有普通锌锰干电池、碱性锌锰电池和银锌电池。金属外壳锌粉二氧化锰氢氧化钾金属棒碱性

2、锌锰电池的构造示意图【问题解决1】碱性锌锰干电池2MnO2Zn2H2O2MnOOHZn(OH)2 完成下列任务： 指出正负极的电极材料。 该电池是酸性电池还是碱性电池？ 写出该原电池的电极反应式。2.二次电池（电池中的反应物消耗完后，可以通过外充电恢复） 常见的二次电池主要有铅蓄电池、镍镉电池、镍氢电池、锂电池等。【问题解决2】铅蓄电池的电极材料分别是二氧化铅和铅，电解质为硫酸，其充电和放电反应方程式为：PbPbO22H2SO4放电充电2PbSO42H2O,请根据原电池工作的原理，回答下列问题：写出铅蓄电池放电时的电极反应式。 并写出在充电时，这两个电极分别发生的怎样的电极反应式。 3.燃料电

3、池（利用燃料和氧化剂氧气反应设计的电池，反应产物和直接燃烧的产物相同）规律：燃料做负极，助燃剂氧气为正极 电极材料一般不参加化学反应，只起传导电子的作用。优点：氧化剂与还原剂在工作时不断补充； 反应产物不断排出； 能量转化率高(超过80%)，普通的只有30%，有利于节约能源。清洁、对环境好 【问题解决3】根据右图的氢氧燃料电池，回答下列问题。 写出在碱性介质中氢氧燃料电池工作时的电极反应式和总反应式。（2）若把氢氧化钾换成硫酸，电极反应式又该如何呢？写出电极反应式和总反应式（3）若将上述电池的电解液换成质子交换膜，所形成的电池就是质子交换膜电池，质子交换膜能允许氢离子通过，请写出质子交换膜电池

4、的电极反应式和总反应式。（4）将上述碱性电池的燃料换成甲烷，请写出电极反应式和总反应式。（5） 若将上述碱性电池的燃料换成甲醇，请写出电极反应式和总反应式。甲醇电池【问题解决4】熔融盐燃料电池是一种高温燃料电池。其工作原理是在负极通入燃料，在正极通入氧气，使用高温熔融盐作为电解质。某燃料电池使用碳酸钾作为熔融盐电解质，在一极通入一氧化碳，在另一极通入二氧化碳和氧气的混合气，已知该电池的一个电极反应式为：COCO322e2CO2,请根据原电池的工作原理，写出另一电极反应的电极反应式和总反应方程式。【问题解决5】固体氧化物燃料电池是一种采用固体氧化物作为电解质的燃料电池。该电池中的固体氧化物电解质

5、是一种特殊的固体电解质，能够允许氧离子通过。其工作原理是在负极通入燃料，在正极通入氧气，而氧气所形成的氧离子能够通过氧化物电解质。某燃料电池使用固体氧化物作为电解质，在一极通入一氧化碳，在另一极通入氧气，请根据原电池的工作原理，写出电极反应式和总反应方程式。空气 固体电解质一氧化碳G 冲击高考题：（江苏高考）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，电流总反应式为：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. 电池正极电极反应式为： 2MnO2(s)H2O(

6、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，锌的质量理论上减少6.5 g 化学电源练习1.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2有甲、乙两位同学，他们一起做了水果电池的实验，测得数据如下：实验次数电极材料水果品种电极间距/cm电压/mV1锌铜菠萝39002锌铜苹果36503锌铜桔子38504锌铜

7、西红柿37505锌铝菠萝36506锌铝苹果3450甲同学提出的问题，乙同学解释不正确的是甲同学乙同学A实验6中的负极电极反应式如何写？铝为负极：Al3e=Al3B实验1和实验5电流方向为什么相反？1中锌为负极，电流由铜经导线到锌，5中铝为负极，铝失去电子，电流由锌经导线流向铝C水果电池的电压与哪些因素有关？只跟水果的类型有关D实验中发光二极管不太亮，如何使它更明亮起来？可用铜锌作电极，用菠萝作介质并将多个此电池串联起来3用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥(装有琼脂KNO3的U型管)构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是在外电路中，电流由铜电极流向银电极正极反

8、应为：AgeAg实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同A B C D4.据报道，我国拥有完全自主产权的氢氧燃料电池车在奥运会期间为运动员提供服务。某种氢氧燃料电池的电解液为KOH溶液。下列有关电池的叙述不正确的是A正极反应式为：O2+2H2O+4e4OHB工作一段时间后，电解液中的KOH的物质的量不变C该燃料电池的总反应方程式为：2H2+O22H2OD当电池消耗22.4 L H2(标准状况)时，有0.1 mol电子转移5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

9、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放电充电6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放电时CH3OH参与反应的电极为正极 充电时电解质溶液的pH逐渐增大 放电时负极的电极

10、反应为：CH3OH6e8OH CO32 + 6H2O充电时每生成1 mol CH3OH转移6 mol电子充电放电7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)8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：Zn2MnO22H2OZn(OH)22MnOOH，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：2MnO22H2O2e

11、2MnOOH2OHC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 g9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，高铁电池的总反应为：3Zn2K2FeO48H2O3Zn(OH)22Fe(OH)34KOH下列叙述不正确的是A放电时每转移3 mol电子，正极有1 molK2FeO4被氧化B充电时阳极反应为：Fe(OH)33e5OH=FeO4H2OC放电时负极反应为：Zn2e2OH=Zn(OH)2D放电时正极附近溶液的碱性增强10. 在酸性溶液中甲醇与氧气作用构成燃烧电池。该电池负极发生的反应是ACH3OH

12、(g)+O2(g)H2O(l)+CO2(g)+2H+(aq)+2eBO2(g)+4H+(aq)+4e2H2O(l)CCH3OH(g)+H2O(l)CO2(g)+6H+(aq)+6eDO2(g)+2H2O(l)+4e4OH11.LiFePO4电池具有稳定性高、安全、对环境友好等优点，可用于电动汽车。电池反应为： FePO4+Li放电充电LiFePO4， 电池的正极材料是LiFePO4，负极材料是石墨，含U导电固体为电解质。下列有关LiFePO4电池说法正确的是A可加入硫酸以提高电解质的导电性B放电时电池内部Li向负极移动C充电过程中，电池正极材料的质量减少D放电时电池正极反应为：FePO4+Li

13、+eLiFePO412.镍镉(NiCd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。有一种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放电充电Cd(OH)2+2Ni(OH)2。(1)若此蓄电池放电时，该电池某一电极发生还原反应的物质是 ANiOOH BCd CCd(OH)2 DNi(OH)2 (2)有关该蓄电池的说法正确的是A充电时阳极反应：Ni(OH)2 e+OHNiOOH+H2O B充电过程是化学能转化为电能的过程 C放电时负极附近溶液的pH减小 D放电时电解质溶液中的OH向正极移动13（1）将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池，两电极间连接一个电流计。 锌片上发生的电极反应： ； 银片上发生的电极反应： 。（2）若该电池中两电极的总质量为60g，工作一段时间后，取出锌片和银片洗净干燥后称重，总质量为