第2課時發展中的化學電源一、原電池工作原理的應用1．加快氧化還原反應速率如實驗室用Zn和稀H2SO4(或稀HCl)反應制H2，常用粗鋅，它產生H2的速率快。原因是粗鋅中的雜質和鋅、稀H2SO4形成________，加快了反應，使產生H2的速率加快。2．比較金屬的活動性強弱原電池中，一般活動性強的金屬為____極，活動性弱的金屬為____極。例如有兩種金屬A和B，用導線連接后插入到稀硫酸中，觀察到A極溶解，B極上有氣泡產生，由原電池原理可知，金屬活動性______。3．設計原電池已知一個氧化還原反應，首先分析找出氧化劑、還原劑，一般________為負極材料(或在負極上被______)，________(電解質溶液中的陽離子)在正極上被還原。例如，利用Cu＋2AgNO3=Cu(NO3)2＋2Ag的氧化還原反應可設計成如圖所示的原電池，該原電池的電極反應式為：負極(Cu)：______________________(氧化反應)正極(C)：________________________(還原反應)4．化學電源人們利用原電池原理，將______能直接轉化為____能，制作了多種電池。如干電池、蓄電池、充電電池、高能燃料電池等，以滿足不同的需要。在現代生活、生產和科學技術的發展中，電池發揮著重要的作用，大至宇宙火箭、人造衛星、飛機、輪船，小至電腦、電話、電子手表、心臟起搏器等，都離不開各種各樣的電池。二、發展中的化學電源1．干電池普通鋅錳干電池電池組成：____作負極；位于中央的頂蓋帶有__________作正極；電解質是______糊。負極反應為________________。2．充電電池充電電池是一種____________。充電放電可循環進行，至一定周期后終止。最早也是使用最廣泛的是鉛蓄電池，______是Pb，______是PbO2，電解質是________。封閉式體積小的充電電池——鎳鎘電池，負極是________，正極是__________，電解質是__________。另外還有鋰離子電池等。3．燃料電池燃料電池是一種高效、環境友好的發電裝置。如氫氧燃料電池，在負極上發生氧化反應的是________，在正極上發生還原反應的是________，產物是________。燃料電池與干電池的主要區別在于________不是儲存在電池內部，而是用外加的設備提供______和________等，使反應連續進行。電池反應：2H2＋O2=2H2O(1)電解質溶液為稀硫酸：負極：_____________________________________________________________，正極：_______________________________________________________________。(2)電解質溶液為KOH溶液：負極：________________________________________________________________正極：______________________________________________________________。知識點一化學電源電極的判斷及電極反應方程式的書寫1．如下圖，鋅錳干電池在放電時總反應方程式可表示為Zn＋2MnO2＋2NHeq\o\al(＋,4)=Zn2＋＋Mn2O3(s)＋2NH3↑＋H2O。在此電池放電時，正極(碳棒)上發生反應的物質是()A．Zn B．碳C．MnO2和NHeq\o\al(＋,4) D．Zn2＋和NH32．人造地球衛星用到一種高能電池——銀鋅蓄電池，其電池電極反應為Zn＋2OH－－2e－=ZnO＋H2O，Ag2O＋H2O＋2e－=2Ag＋2OH－。據此判斷氧化銀是()A．負極，并被氧化 B．正極，并被還原C．負極，并被還原 D．正極，并被氧化3．年奔馳和寶馬汽車公司推出鋰電池混合動力車。該鋰電池具有高能量、壽命長、可靠性高等優點，即使是在非常低的溫度下作業也能有出色的表現。某種鋰電池的總反應為Li＋MnO2=LiMnO2，下列說法不正確的是()A．Li是負極，電極反應為Li－e－=Li＋B．Li是正極，電極反應為Li＋e－=Li－C．MnO2是正極，電極反應為MnO2＋e－=MnOeq\o\al(－,2)D．鋰電池是一種環保型電池知識點二燃料電池4．燃料電池是燃料(如CO、H2、CH4等)跟氧氣(或空氣)起反應將化學能轉變為電能的裝置，若電解質溶液是強堿溶液，下面關于甲烷燃料電池的說法正確的是()A．負極反應式：O2＋2H2O＋4e－=4OH－B．負極反應式：CH4＋8OH－－8e－=CO2＋6H2OC．隨著放電的進行，溶液中的氫氧根離子濃度不變D．放電時溶液中的陰離子向負極移動5．科學家近年來研制出一種新型細菌燃料電池，利用細菌將有機物轉化為氫氣，氫氣進入以磷酸為電解質的燃料電池發電。電池的負極反應為()A．H2＋2OH－－2e－=2H2OB．O2＋4H＋＋4e－=2H2OC．H2－2e－=2H＋D．O2＋2H2O＋4e－=4OH－練基礎落實1．下列有關電池的說法不正確的是()A．手機上用的鋰離子電池屬于二次電池B．銅鋅原電池工作時，電子沿外電路從銅電極流向鋅電極C．甲醇燃料電池可把化學能轉化為電能D．鋅錳干電池中，鋅電極是負極2．日常所用干電池的電極分別為石墨棒(上面有銅帽)和鋅皮，以糊狀NH4Cl和ZnCl2作電解質(其中加入MnO2吸收H2)，電極反應式可簡化為：Zn－2e－=Zn2＋，2NHeq\o\al(＋,4)＋2e－=2NH3↑＋H2↑(NH3與Zn2＋能生成一種穩定的物質)。根據上述判斷，下列結論正確的是()①鋅為正極，石墨為負極②鋅為負極，石墨為正極③工作時，電子由石墨極經過外電路流向鋅極④長時間連續使用時，內裝糊狀物可能流出腐蝕用電器A．①③ B．②③ C．③④ D．②④3．燃料電池是目前電池研究的熱點之一。現有某課外小組自制的氫氧燃料電池，如圖所示，a、b均為惰性電極。下列敘述不正確的是()A．a極是負極，該電極上發生氧化反應B．b極反應是O2＋4OH－－4e－=2H2OC．總反應方程式為2H2＋O2=2H2OD．氫氧燃料電池是一種具有應用前景的綠色電源4．鉛蓄電池的兩極分別為Pb、PbO2，電解質溶液為硫酸，工作時反應為：Pb＋PbO2＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2O下列結論正確的是()A．Pb為正極被氧化B．SOeq\o\al(2－,4)只向PbO2極移動C．電解質溶液密度不斷減小D．溶液的pH值不斷減小5.根據反應：2Ag＋＋Cu=Cu2＋＋2Ag，設計如右圖所示原電池，下列說法錯誤的是()A．X可以是銀或石墨B．Y是硫酸銅溶液C．電子從銅電極經外電路流向X電極D．X極上的電極反應式為Ag＋＋e－=Ag6．下圖是一種航天器能量儲存系統原理示意圖。下列說法正確的是()A．該系統中只存在3種形式的能量轉化B．裝置Y中負極的電極反應式為O2＋2H2O＋4e－=4OH－C．裝置X能實現燃料電池的燃料和氧化劑再生D．裝置X、Y形成的子系統能實現物質的零排放，并能實現化學能與電能間的完全轉化練方法技巧——化學電源中的計算技巧7．以鋅片和銅片為兩極、稀硫酸為電解液組成原電池，當導線中通過2mol電子時，下列說法正確的是()A．鋅片溶解了1mol，銅片上析出1mol氫氣B．兩極上溶解和析出的物質的質量相等C．鋅片溶解了1g，銅片上析出1g氫氣D．電解質溶液pH不變8．堿性電池具有容量大、放電電流大的特點，因而得到廣泛應用。鋅錳堿性電池以氫氧化鉀溶液為電解液，電池總反應式為Zn＋MnO2＋H2O=ZnO＋Mn(OH)2下列說法中，錯誤的是()A．電池工作時，鋅失去電子B．電池正極的電極反應式為MnO2＋2H2O＋2e－=Mn(OH)2＋2OH－C．電池工作時，電子由正極通過外電路流向負極D．外電路中每通過0.2mol電子，鋅的質量理論上減少6.5g題號12345678答案練綜合拓展9．利用生活中或實驗中常見的物品，根據氧化還原反應知識和電化學知識，自己動手設計一個原電池。請填寫下列空白：(1)實驗原理：Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑。(2)實驗原理：電極(______、______)、________、________、稀硫酸、耳機(或者電流計)。(請在空格中填寫所缺的實驗用品)(3)實驗裝置(如右圖)。(4)原電池設計及注意的問題：①按如圖所示連接好實驗儀器，注意觀察(耳朵聽)耳機是否有聲音發出，如果沒有，可將原電池的兩個電極中的一極接觸耳機插頭上的一極(注意：接觸的同時耳機的另一極是連接在原電池的另一個電極上的)，這時可以聽見耳機發出“嚓嚓嚓……”的聲音。其原因是：在原電池中，由化學能轉化為________，在耳機中又由________轉化為聲音這種能量。②如果將裝置中的耳機改為電流計，則鐵釘應該接電流計的________極，電極反應是________________________________________________________________________，發生了________反應。10．人們應用原電池原理制作了多種電池以滿足不同的需要。在現代生活、生產和科學技術發展中，電池發揮著越來越重要的作用，如在宇宙飛船、人造衛星、空間電視轉播站、飛機、輪船、電腦、收音機、照相機、電子手表、心臟起搏器等，都離不開各式各樣的電池，同時廢棄的電池隨便丟棄也會對環境造成污染。請根據題中提供的信息，回答下列問題：(1)電子表和電子計算器中所用的是紐扣式微型銀鋅電池，其電極分別為Ag2O和Zn，電解質為KOH溶液，工作時電池總反應為Ag2O＋Zn＋H2O=2Ag＋Zn(OH)2。①工作時電流從________極流向________極(填“Ag2O”或“Zn”)。②電極反應式：正極______________________________________________，負極：_______________________________________________________________。③工作時電池正極區的pH________(填“增大”、“減小”或“不變”)。(2)氫鎳電池是近年來開發出來的可充電電池，它可以取代會產生鎘污染的鎘鎳電池。氫鎳電池的總反應式是eq\f(1,2)H2＋NiO(OH)放電充電Ni(OH)2。放電充電電池放電時，負極是____________，負極的電極反應式為_________，正極的電極反應式為___________，正極附近溶液的pH如何變化？______________。第2課時發展中的化學電源基礎落實一、1．原電池2．負正A>B3．還原劑氧化氧化劑Cu－2e－=Cu2＋2Ag＋＋2e－=2Ag4．化學電二、1．鋅銅帽的石墨棒NH4ClZn－2e－=Zn2＋2．二次電池負極正極稀硫酸CdNiO(OH)KOH3．H2O2H2O反應物燃料氧化劑(1)2H2－4e－=4H＋O2＋4e－＋4H＋=2H2O(2)2H2－4e－＋4OH－=4H2OO2＋4e－＋2H2O=4OH－對點訓練1．C2.B3.B4．D[與一般原電池工作原理相似，電解質溶液中陰離子向負極移動。]5．C[由題意可知，該電池實際上是氫氧燃料電池，以氧氣(空氣)為氧化劑與氫氣發生氧化還原反應來產生電流，總反應式為2H2＋O2=2H2O，負極是氫氣，發生氧化反應，正極是氧氣，發生還原反應；該反應在酸性介質(磷酸為電解質)中進行，所以負極反應為H2－2e－=2H＋，正極反應為O2＋4H＋＋4e－=2H2O，C項正確，其余不正確。]課后作業1．B[鋰離子電池可以充電再次使用，屬于二次電池，A項正確；銅鋅原電池中銅為正極，故電流由銅流向鋅，而電子是由鋅流向銅，B項錯；電池的實質即化學能轉化成電能，C項正確；Zn失去電子生成Zn2＋，故作為負極，D項正確。]2．D[由負極失電子發生氧化反應，正極得電子發生還原反應或根據原電池的形成條件，相對活潑(指金屬性)的一極為負極，相對不活潑的一極為正極可判斷出①錯②對。在外電路，電子從負極流向正極，故③不正確。長時間連續使用該電池，由于鋅皮慢慢溶解而破損，且MnO2不斷吸收H2而產生H2O，糊狀物也越來越稀，故其容易流出而腐蝕用電器。]3．B[A項，a極通H2為負極，電極反應應為2H2＋4OH－－4e－=4H2O，發生氧化反應；B項，b極通O2為正極，電極反應為O2＋2H2O＋4e－=4OH－，B項不正確；C項，正負極電極反應式相加得總反應為2H2＋O2=2H2O；D項，氫氧燃料電池的能量高，且產物為水，對環境無污染，故是具有應用前景的綠色電源。]4．C[根據方程式：eq\o(Pb,\s\up6(0))＋eq\o(Pb,\s\up6(＋4))O2＋2H2SO4=2eq\o(Pb,\s\up6(＋2))SO4＋2H2O原電池中失電子的物質為負極，所以Pb為負極，PbO2為正極。又因負極Pb－2e－=Pb2＋進入溶液，溶液中SOeq\o\al(2－,4)也向Pb