第3課時化學電源

第六章第一節化學反應與能量變化1．會設計簡單的原電池。2．知道干電池、充電電池、燃料電池等化學電源的特點。3．掌握構成電池的要素，了解不同電極材料對電池性能的影響。4．能正確書寫簡單化學電源的電極反應式。學習目標任務一一次電池二次電池1任務二燃料電池2隨堂達標演練3內容索引課時測評4任務一一次電池二次電池新知構建1．一次電池——鋅錳干電池構造示意圖工作原理負極______鋅被氧化，逐漸消耗電解質溶液氯化銨糊正極_________________被還原電池特點放電后______充電；便于攜帶，價格低鋅筒石墨棒二氧化錳不能交流研討鋅錳干電池在使用過程中，鋅會逐漸溶解，鋅外殼變薄，最后內部的糊狀電解質會泄露出來，使電器腐蝕。為了延長電池壽命和提高其性能，人們將電池內的電解質NH4Cl糊換成濕的KOH，制成了堿性鋅錳電池。總反應：Zn＋2MnO2＋2H2O===Zn(OH)2＋2MnO(OH)，寫出負極的電極反應式。提示：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2。2．二次電池——充電電池(1)特點：二次電池在放電時所進行的_____________，在充電時可以_________，使電池恢復到放電前的狀態，從而實現放電與充電的循環。(2)能量轉化：化學能

電能。(3)常見的充電電池：_________電池、______電池、_______電池等。氧化還原反應逆向進行鉛酸蓄鎳氫鋰離子交流研討鉛酸蓄電池常用作汽車電瓶，其構造如圖所示，工作時該電池總反應為Pb＋PbO2＋2H2SO4

2PbSO4＋2H2O。按要求回答下列問題：(1)負極材料是________，正極材料是________，電解質溶液是_______。(2)放電時，電解質溶液中的H＋移向___________極。(3)放電時，電解質溶液中硫酸的濃度________(填“增大”、“減小”或“不變”)。(4)當鉛酸蓄電池向外電路提供2mol電子時，理論上負極板的質量增加________g。稀硫酸PbPbO2PbO2(或正)減小96歸納總結鉛酸蓄電池的電極反應負極：Pb＋SO－2e－===PbSO4；正極：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O；電池總反應：Pb＋PbO2＋2H2SO4

2PbSO4＋2H2O。

典例應用1．(2024·桂林市期中)下列有關電池的說法不正確的是A．汽車所用的鉛酸蓄電池可以無限次充、放電B．鋅錳干電池中鋅電極是負極C．水果電池可把化學能轉化為電能D．手機用的鋰離子電池屬于二次電池√A．鉛酸蓄電池是常見的二次電池，充電電池的使用有一定的限度，A錯誤；B．鋅錳干電池中，碳棒是正極、鋅電極是負極，B正確；C．水果電池為利用水果中的化學物質和金屬片發生反應產生電能的一種電池，可把化學能轉化為電能，C正確；D．鋰離子電池能充、放電，屬于二次電池，放電時是將化學能轉化為電能，充電時是將電能轉化為化學能，D正確；答案選A。2．某普通鋅錳干電池的結構如圖所示。下列說法正確的是A．鋅筒是原電池的正極B．石墨電極上發生氧化反應C．銨根離子移向石墨電極D．電子經石墨棒沿電解質溶液流向鋅筒√鋅錳干電池中，鋅筒作負極，石墨棒作正極，正極上二氧化錳得電子發生還原反應，A、B錯誤；原電池中陽離子向正極移動，故銨根離子移向石墨電極，C正確；電子經導線由負極鋅筒流向石墨棒，D錯誤。3．(2024·濟南高一期中)氟離子電池是一種前景廣闊的新型電池，其能量密度是目前鋰電池的十倍以上。其中一種氟離子電池的工作原理為3Mg＋2BiF3

3MgF2＋2Bi(MgF2為難溶鹽)，電解質為熔融氟化物。下列說法正確的是A．放電時，負極的電極反應式為Mg－2e－＋2F－===MgF2B．放電時，電子從鎂電極流出，經電解質流向正極C．放電時，化學能完全轉化為電能D．放電時，F－向正極移動√放電時，Mg作負極，失去電子，發生氧化反應，電極反應式為Mg＋2F－－2e－===MgF2，A項正確；放電時，電子從鎂電極流出，經導線流向正極，B項錯誤；原電池是把化學能轉化為電能的裝置，但化學能不可能100%轉化為電能，還有部分轉化為熱能等，C項錯誤；放電時，陽離子向正極移動，陰離子向負極移動，故F－向負極移動，D項錯誤。返回任務二燃料電池新知構建1．概念一種將燃料(如氫氣、甲烷、乙醇)和氧化劑(如氧氣)的化學能直接轉化為電能的電化學反應裝置。2．特點(1)清潔、安全、高效等。(2)能量轉化率較高。(3)反應物不是儲存在電池內部，而是從外部提供，供電量易于調節。3．應用在航天、軍事、交通等領域有廣闊的應用前景。4．氫氧燃料電池氫氧燃料電池在不同介質中的總反應相同，但正、負極反應與電解質溶液有關。氫氧燃料電池正、負極反應如下：電解質溶液負極正極酸性(H＋)2H2－4e－===4H＋O2＋4H＋＋4e－===2H2O堿性(OH－)2H2－4e－＋4OH－===4H2OO2＋2H2O＋4e－===4OH－交流研討(1)氫氧燃料電池的總反應方程式如何書寫？提示：燃料電池相當于燃料的燃燒，氫氧燃料電池的總反應為2H2＋O2===2H2O。(2)如何判斷氫氧燃料電池的正、負極？提示：通燃料的一極作負極，通氧氣的一極作正極。典例應用1．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。下列敘述中不正確的是A．a極是負極，該電極上發生氧化反應B．b極反應式是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√A．a極通入氫氣，氫氣失電子發生氧化反應，a是負極，故A正確；B．b極通入氧氣，氧氣得電子發生還原反應生成氫氧根離子，反應式是O2＋2H2O＋4e－===4OH－，故B錯誤；C．氫氧燃料電池，總反應方程式為2H2＋O2===2H2O，故C正確；D．氫氧燃料電池生成物是水，因此是一種具有應用前景的綠色電源，故D正確；故選B。2．國家電投氫能公司全自主研發的“氫騰”燃料電池系統廣泛應用于氫能大巴。某種氫燃料電池的內部結構如圖，下列說法正確的是A．電池工作時，電解質溶液中的H＋向b極移動B．a極發生的電極反應為H2＋2e－＋2OH－===2H2OC．b極為正極，發生氧化反應D．當外電路有1mol電子轉移時，b極消耗5.6LO2√電池工作時，H＋移向正極，故A正確；a極發生的電極反應為H2－2e－===2H＋，故B錯誤；b極為正極，發生還原反應，故C錯誤；題目中未說明是否是標準狀況，無法計算氧氣的物質的量，故D錯誤。返回隨堂達標演練1．(2023·廣東江門高一期中)下列說法正確的是A．鋅錳干電池是二次電池B．燃料電池是一種高效但是會污染環境的新型電池C．化學電池的反應原理是氧化還原反應D．鉛酸蓄電池放電時正極是Pb√鋅錳干電池為一次電池，故A錯誤；燃料電池有氫氧燃料電池、甲烷燃料電池、乙醇燃料電池等，產物多為CO2、H2O等，不污染環境，故B錯誤；化學電池是將化學能轉變為電能的裝置，有電子的得失，實質為氧化還原反應，故C正確；鉛酸蓄電池放電時，Pb被氧化，為原電池的負極，PbO2被還原，為原電池的正極，故D錯誤。2．如圖為發光二極管連接檸檬電池裝置，下列說法正確的是A．鐵環作為檸檬電池的正極B．電流由鐵環經導線流向發光二極管C．負極的電極反應式為Fe－2e－===Fe2+D．可將檸檬替換成盛裝乙醇溶液的裝置√銅線、鐵環插入檸檬，制成檸檬電池，由于活潑性：Fe＞Cu，所以銅線是檸檬電池的正極，鐵環是檸檬電池的負極，故A項錯誤；電子由負極鐵環經導線流向發光二極管，再由發光二極管流向銅線，故B項錯誤；負極發生氧化反應，電極反應式為Fe－2e－===Fe2+，故C項正確；乙醇溶液為非電解質溶液，不能將檸檬替換成盛裝乙醇溶液的裝置，故D項錯誤。3．(2024·綿陽市期末)日常生活常用的干電池構造示意圖如圖。下列說法錯誤的是A．電極a為正極，發生氧化反應B．電池使用過程中鋅筒逐漸變薄C．負極的電極反應式為Zn－2e－===Zn2+D．電池工作時，MnO2得到電子被還原√鋅錳干電池為原電池，其中鋅筒作負極，發生失電子的氧化反應，石墨棒為正極，二氧化錳發生得電子的還原反應，據此分析解答。A．根據上述分析可知，電極a為正極，發生還原反應，A錯誤；B．電池使用過程中鋅筒作負極，發生失電子的氧化反應生成鋅離子，從而使鋅筒逐漸變薄，B正確；C．鋅筒作負極，其電極反應式為Zn－2e－===Zn2+，C正確；D．電池工作時，石墨棒附近的MnO2得到電子被還原，D正確；故選A。4．現有如下兩個反應：A．NaOH＋HCl===NaCl＋H2O，B．Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2+。(1)根據上述兩反應的本質，________(填字母)反應能設計成原電池，其原因是___________________________________________________________________。(2)寫出上述反應中能設計成原電池的電解質溶液，正、負極材料、電極反應式、反應類型(“氧化反應”或“還原反應”)：電解質溶液為____________

。負極：________，__________________，__________；正極：_____________________________，___________________，_________。(3)若導線上通過電子1mol，則正極質量增加________g。BA為非氧化還原反應，沒有電子轉移；B為氧化還原反應，有電子轉移AgNO3溶液CuCu－2e－===Cu2+氧化反應碳棒(或Ag、鉑、金任選其一)2Ag＋＋2e－===2Ag還原反應108(1)只有自發進行的氧化還原反應才能設計成原電池，B是自發進行的氧化還原反應。(2)根據電池反應式Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2+可知，Cu失電子作負極，負極材料是Cu，正極材料應是比銅不活潑的金屬或導電的非金屬；Ag＋得電子，所以此電解質溶液只能為AgNO3溶液。(3)由2Ag＋＋2e－===2Ag知導線上通過電子1mol，生成Ag1mol。返回課時測評題點一一次電池、二次電池1．下列電池不屬于二次電池(可充電電池)的是√2．鎳-鎘(Ni-Cd)可充電電池的總反應為Cd(OH)2＋2Ni(OH)2

Cd＋2NiO(OH)＋2H2O，由此可知，放電時該電池的負極材料是A．Cd B．NiO(OH)C．Cd(OH)2 D．Ni(OH)2√3．普通鋅錳干電池的構造如圖所示，其電池總反應的方程式為Zn＋2NH4Cl＋2MnO2===Zn(NH3)2Cl2＋2MnO(OH)，下列說法不正確的是A．石墨作正極B．鋅發生氧化反應C．電池工作時，電子從石墨經導線流向鋅D．電池工作時，每消耗6.5g鋅，線路中會轉移0.2NA電子√鋅筒作負極，石墨作正極，故A正確；電池中鋅失去電子，發生氧化反應，故B正確；電池中電子從負極流向正極，即從鋅經導線流向石墨，故C錯誤；鋅為負極，失電子發生氧化反應，每消耗6.5gZn，即0.1

mol鋅，則失去0.2mol電子，故線路中轉移0.2NA電子，故D正確。4．有關下列四個常用電化學裝置的敘述中，正確的是A．圖Ⅰ所示電池中，MnO2的作用是作催化劑B．圖Ⅱ所示電池放電過程中，硫酸濃度不斷增大C．圖Ⅲ所示裝置工作過程中，電解質溶液中Cu2+濃度始終不變D．圖Ⅳ所示電池中，Ag2O是氧化劑，電池工作過程中被還原為Ag√圖Ⅰ堿性鋅錳電池圖Ⅱ鉛酸蓄電池圖Ⅲ原電池圖Ⅳ銀鋅紐扣電池MnO2的作用是作氧化劑，A錯誤；Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，H2SO4被消耗，濃度減小，B錯誤；正極析出銅，Cu2+濃度減小，C錯誤；負極：Zn→Zn2+，發生氧化反應，Zn作還原劑，正極：Ag2O→Ag，發生還原反應，Ag2O是氧化劑，D正確。圖Ⅰ堿性鋅錳電池圖Ⅱ鉛酸蓄電池圖Ⅲ原電池圖Ⅳ銀鋅紐扣電池5．汽車的啟動電源常用鉛酸蓄電池。其結構如圖所示，放電時的電池反應為PbO2＋Pb＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，根據此反應判斷下列說法正確的是A．負極反應式：Pb－2e－＋SO===PbSO4B．電池放電時，溶液的酸性增強C．PbO2得電子，被氧化D．PbO2是電池的負極√6．“鹽水動力”玩具車的電池以鎂片、活性炭為電極，向極板上滴加食鹽水后電池便可工作，電池總反應為2Mg＋O2＋2H2O===2Mg(OH)2。下列關于該電池的說法錯誤的是A．電池工作時，負極發生還原反應B．食鹽水作為電解質溶液C．電池工作時鎂片逐漸被消耗D．電池工作時實現了化學能向電能的轉化√由電池反應方程式2Mg＋O2＋2H2O===2Mg(OH)2可知，Mg作負極，活性炭作正極，電解質溶液是食鹽水，發生鎂的吸氧腐蝕，化學能轉化為電能。A．Mg作負極，Mg元素化合價由0價升高到＋2價，所以負極發生氧化反應，故A錯誤；B．電解質溶液是食鹽水，發生吸氧腐蝕，故B正確；C．Mg作負極，電極反應式為Mg－2e－＋2OH－===Mg(OH)2，所以電池工作時鎂片逐漸被消耗，故C正確；D．該裝置是將化學能轉化為電能，為原電池，故D正確。7．(2023·青島高一檢測)目前，科學家提出了一種經濟而且理想的獲得氫能源的循環體系(如圖)。關于此循環體系，下列說法錯誤的是A．燃料電池能夠使化學能轉化為電能B．燃料電池中通入H2的一極作負極，發生氧化反應C．在此循環中發生了反應：2H2O2H2↑＋O2↑D．目前化學家急需解決的問題是尋找合適的光照條件下分解水的催化劑√8．氯－鋁電池是一種新型的燃料電池。電解質溶液是KOH溶液。試回答下列問題：(1)通入Cl2(g)的電極是________(填“正”或“負”)極。(2)投入Al(s)的電極是________(填“正”或“負”)極，負極電極反應式為_____________________________。(3)外電路電子從________(填“Al”或“Cl2”)極流向________(填“正”或“負”)極。(4)每消耗8.1gAl(s)，電路中通過的電子數目為________NA(NA表示阿伏加德羅常數的值)。正負Al－3e－＋4OH－===[Al(OH)4]－Al正0.9由題給信息可知，Cl2得電子在正極發生還原反應，Al失電子在負極發生氧化反應，所以通入Cl2(g)的電極是正極，投入Al(s)的電極是負極，其電極反應式為Al－3e－＋4OH－===[Al(OH)4]－；電子由負極(Al)經外電路流向正極。8.1gAl(s)的物質的量為

＝0.3mol，1molAl反應轉移3mol電子，0.3molAl反應在電路中通過的電子數為0.9NA。9．微型銀—鋅電池可用作電子儀器的電源，其電極分別是Ag/Ag2O和Zn，電解質為KOH溶液，電池總反應為Ag2O＋Zn＋H2O===2Ag＋Zn(OH)2，下列說法正確的是A．正極發生反應：Ag2O＋2H＋＋2e－===2Ag＋H2OB．負極發生反應：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2C．電池工作過程中，KOH溶液濃度減小D．電池工作過程中，電解質溶液中OH－向正極遷移√電池總反應為Ag2O＋Zn＋H2O===2Ag＋Zn(OH)2，Zn在反應中化合價升高失電子，故Zn作負極，電極反應式為Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2，Ag2O作正極，電極反應式為Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－，據此分析作答。A．根據上述分析可知Ag2O作正極，電解質溶液顯堿性，在堿性溶液中不可能大量存在H＋，正極的電極反應式為Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－，A錯誤；B．Zn作負極，負極的電極反應式為Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2，B正確；C．電池工作過程中，KOH的物質的量不變，水被消耗，KOH濃度增大，C錯誤；D．電池工作過程中，電解質溶液中OH－向正電荷較多的負極遷移，D錯誤；故合理選項是B。10．某堿性蓄電池在充電和放電時發生的反應為Fe＋NiO2＋2H2O

Fe(OH)2＋Ni(OH)2，下列說法中正確的是A．放電時，正極上發生反應的物質是FeB．放電時，正極反應為NiO2＋2e－＋2H＋===Ni(OH)2C．放電時，電解質溶液中的陰離子向正極移動D．放電時，Ni(OH)2是還原產物√由總反應式可知，根據原電池在放電時，負極發生氧化反應，正極發生還原反應，再根據元素化合價變化，可判斷該電池負極發生反應的物質為Fe，正極為NiO2。此電池為堿性電池，在書寫電極反應和總反應方程式時不能出現H＋，故放電時的電極反應式：負極：Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2，正極：NiO2＋2e－＋2H2O===Ni(OH)2＋2OH－。A．放電時，Fe元素化合價升高，被氧化，應為原電池負極，A錯誤；B．此電池為堿性電池，反應方程式中不能出現H＋，放電時，正極反應為NiO2＋2e－＋2H2O===Ni(OH)2＋2OH－，B錯誤；C．放電時，電解質溶液中的陰離子向負極移動，陽離子向正極移動，C錯誤；D．放電時，NiO2中Ni元素化合價由＋4價降低到＋2價，Ni(OH)2為還原產物，D正確；答案選D。11．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－===MnOD．鋰電池是一種環保型電池√根據鋰電池總反應可知，Li發生失電子的氧化反應，Li為負極；MnO2發生得電子的還原反應，MnO2為正極。A．Li發生失電子的氧化反應，Li為負極，電極反應為Li－e－===Li＋，A項正確，B項錯誤；C．MnO2發生得電子的還原反應，MnO2是正極，電極反應為MnO2＋e－===MnO，C項正確；D．鋰電池不含鎘、汞等對環境有污染的元素，鋰電池是一種環保型電池，D項正確；答案選B。12．由銅片、鋅片和100mL硫酸銅溶液組成的原電池工作一段時間后，銅片質量增加了12.8g，且溶液恰好變為無色。假設鋅片上沒有銅析出，回答下列問題：(1)銅片是原電池的________(填“正極”或“負極”)。(2)鋅片質量減少了________g。(3)流過外電路的電子的物質的量是______mol。(4)原硫酸銅溶液的物質的量濃度是________mol·L-1。正極130.42(1)由銅片、鋅片和100mL硫酸銅溶液組成的原電池中，鋅片作負極，銅片作正極。(2)銅片質量增加了12.8g，物質的量為

＝0.2mol，轉移電子的物質的量為0.2mol×2＝0.4mol，那么被氧化的鋅的質量為0.2mol×65