第四錦時化學電源

【明確學習目標】

1.熟悉化學電源分類、組成及工作原理，（學習重難點）

2.了解化學電源廣泛的應用及廢舊電池對環境的危害，設想其處理方法。

3.認識化學能轉化為電能對現代文明的重大意義。

課前預習案

【新課預習】

化學電源的分類：—電池、電池和電池等。

【預習中的疑難問題】

課堂探究案

一、【合作探究1：化學電池的分類和優劣標準】

1.現代科技的發展，人類利用化學和物理知識的原理，設計了各種各樣的

電池，,化孝能電池：將轉換成的裝置。如堿性鋅鎰電池.輝銀電池、鉛蓄

I----1電池、鎘銖電池、氫鍥電池.鋰離子電池等；廣泛應用于通訊.交通、文化.

電J辦公及家用電子產品。高科技、軍率.生產行業也有特殊應用。

K太陽能電池：將太陽能轉換成電能的裝置，如。

池

I—I原子能電池：將放射性同位素自然衰變時產生的熱能通過熱能轉渙器轉變為

2,^的優點和作用

優點：①能量轉換效率高，供能穩定可靠。②可制成各種形狀和大小，不同容量和電

壓的電池和電池組，使用方便。③易維護，可在各種環境下工作。

（2）電池優劣的主要標準

①比能量：即,單位（W?h）/kg或（W-h）/L;②比功率：

即,單位W/kg或W/L；③電池時間的長短。

二、【合作探究2】分析兩種一次性電池的結構，總結它們的優缺點。

1.普通鋅鎰干電池是最早使用的化學電源，一作負極；位于中央的頂蓋帶有—

t2t

作正極；電解質是糊狀____；Zn+2MnO2+2NH4-Zn+Mn2O3+2NH；s+H2O

正極：負極：

2.堿性鋅鎰干電池:用電解質溶液替代氯化鍍溶液做電解質溶液，電池的能量和

放電電流都得到顯著提高；Zn+2Mn02+2H20-Zn（OH）2+2MnOOH

正極：負極：

普通鋅鐳干電池的缺點：放電之后不能充電，在使用過程中，鋅逐漸溶解使鋅外殼變薄,

水的生成，內部的氯化鏤（顯酸性）會泄漏出來，使電器腐蝕，即使不用，放置過久也會失

效；干電池中一般含有汞、鐳、鎘、鉛、鋅等重金屬，會對環境造成嚴重污染，為了防止污

染和資源浪費，必修對廢電池回收利用。

三、【合作探究3:二次電池】：又稱

在放電時所發生的氧化還原反應在充電時可以—進行，使電池恢復到放電前的狀態，

實現了循環轉化，至一定周期后終止。

1.鉛蓄電池是最早和使用最廣泛的充電電池，—是Pb,—是PbOz,電解質是.

①放電過程的反應：負極：；正極：；

總反應：______________________________________

②充電過程的反應：陰極：（還原反應）；

陽極：（氧化反應）?？偡磻簅

③鉛蓄電池的充、放電過程總反應：

④如何給可充電電池充放電？其充放電過程的區別與聯系是什么？

2.封閉式體積小的充電電池一一銀鎘電池，負極是一,正極是—,電解質是

;鎘是致癌物質，廢棄鍥鎘電池如不回收，會嚴重污染環境。

3.鋰離子電池，常以作負極。鋰是最—的金屬，活動性極強，是制造電池的理

想物質。鋰離子電池是新一代可充電的電池。

例1：高鐵電池是一種新型可充電電池，與普通高能電池相比，該電池長時間保持穩定

的放電電壓。高鐵電池的總反應為：3Zn+2KzFe0i+8H2。、放電-3Zn(0H)2+

2Fe(OH)3+4KOH,回答下列問題。'充電

(1)放電時的正極反應是,負極區的PH_,電解質溶液PH_；

(2)放電時，每轉移3mol電子，有____mol被氧化，K'向移動；

(3)充電時陰極反應是__________________________

四、【合作探究4:燃料電池】

①端續地將和;的化學能直接轉換成電能；一種高效、低污染、環境友好的

發電裝置。能量轉化率高；②燃料電池的電極本身氧化還原反應，只是一個催化轉化

元件；是具有很強催化活性的活性電極，如知電極、石墨電極，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；③工作時，燃料(常見的有

氫氣、燒、醇類和氨氣等)和氧化劑不是儲存在電池內部，而是連續地由外部供給，在電極

上不斷地進行反應，生成物不斷地被排出；電解質溶液有酸性、中性、堿性、熔融氧化物、

熔融碳酸鹽、質子電池等。

例1.電池反應：2H2+。2=240,分析在不同環境下電極方程式書寫

(1)稀硫酸：負極：,正極：o

(2)為KOH溶液：負極：正極：o

(3)NaCl溶液:負極：,正極：。

例2.以甲烷燃料電池為例，分析在不同的環境下電極反應式的書寫方法。

(D酸性條件總反應：o

正極反應：；負極反應：O

(2)堿性條件總反應式：.

正極反應式：；負極反應式：。

(3)固體電解質(電解質是摻雜了的ZrOz晶體，高溫下能傳導0")

總反應："

正極反應：：負極反應：?

(4)熔融碳酸鹽(如熔融K2c。3)環境下

電池總反應：?

正極反應：；負極反應：?

五、【合作探究2】原電池原理的應用補充

1.比較金屬的活動性強弱

原電池中，一般活動性強的金屬為一極，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o

2.防止金屬的腐蝕：金屬的腐蝕指的是金屬或合金與周圍接觸到的氣體或液體發生化

學反應，使金屬失去電子變為陽離子而消耗的過程。在金屬腐蝕中，我們把不純的金屬與電

解質溶液接觸時形成的原電池反應而引起的腐蝕稱為電化學腐蝕，電化學腐蝕又分為吸氧腐

蝕和析氫腐蝕：在潮濕的空氣中，鋼鐵表面吸附一層薄薄的水膜，里面溶解了少量的氧氣、

二氧化碳，含有少量的射和形成電解質溶液，它跟鋼鐵里的鐵和少量的碳形成了無數個

微小的原電池，鐵作負極，碳作正極，發生吸氧腐蝕：

負極：正極：

電化學腐蝕是造成鋼鐵腐蝕的主要原因。因此可以用更—的金屬與被保護的金屬相連

接，或者讓金屬與電源的負極相連接均可防止金屬的腐蝕。

課堂練習案

1.下列敘述中正確的是（）

A.構成原電池的正負極材料必須是兩種金屬

B.由銅鋅做電極與硫酸銅溶液組成的原電池中銅是負極

C.馬口鐵（鍍錫鐵）破損時與電解質溶液接觸錫先被腐蝕

D.銅鋅原電池工作時，若有13g鋅被溶解，電路中就有0.4mol電子通過

2.在鐵的電化學腐蝕中，發生還原反應的那個電極上進行的電極反應是（）

--+-

A.2H20+02+4e=40HB.2H+2e=H2

---2+

C.40H4e=2H20+02D.Fe-2e^=Fe

3.把a、b、c、d四塊金屬浸泡在稀硫酸中，用導線兩兩相連可以組成各種原電

池.若a、b相連時，a為負極；c、d相連時，c為負極；a、c相連時，c為

正極；b、d相連時，b為正極.則這四種金屬的活動性順序由大到小為（）

A.A>b>c>dB.A>c>d>bC.C>a>b>dD.B>d>c>a

4.氫鎮電池是近年開發出來的可充電電池，它可以取代會產生污染的銅鎮電池。

放電一

氫鎂電池的總反應式是H2+2Ni0（0H）^^Ni（0H）2,,根據此反應式判斷，下

列敘述中正確的是（）

A.電池放電時，電池負極周圍溶液的pH不斷增大B.電池放電時，也是負極

C.電池放電時，鎂元素被氧化D.電池充電時，氫元素被還原

5.某原電池總反應離子方程式為2Fe"+Fe=3Fe計能實現該反應的原電池是（）

A.正極為銅，負極為鐵，電解質溶液為FeCh溶液

B.正極為銅，負極為鐵，電解質溶液為Fe（N03）2溶液

C.正極為鐵，負極為鋅，電解質溶液為F&（S0）3

D.正極為銀,負極為鐵，電解質溶液為CuSOi

6.下列變化中屬于原電池的是（）

A.在空氣中金屬鋁表面迅速氧化形成保護層

B.白鐵（鍍鋅）表面有劃損時，也能阻止鐵被氧化

C.紅熱的鐵絲與水接觸表面形成藍黑色保護層

D.鐵與稀硫酸反應時，加入少量硫酸銅溶液時，可使反應加速

7.鐵制品上的鉀釘應該選用下列哪些材料制成（）

A.鋁鉀釘B.銅鉀釘C.鋅鉀釘D.錫鉀釘

8.一學生做了如下實驗并得結論：當X、Y組成原電池時，Y為負極；當Z、W

組成原電池時，W為正極；W能從含Y離子的鹽溶液中置換出單質Y,據此可

知它們的活潑性順序是（）

A.Z>W>X>YB.X>Y>Z>WC.X>Y>W>ZD.Z>W>Y>X

9.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-=L「

C.MnO?是正極，電極反應為MnO2+e==MnO；D.鋰電池是一種環保型電池

10.廢電池處理不當不僅造成浪費，還會對環境造成嚴重污染，對人體健康也存

在極大的危害。有同學想變廢為寶，他的以下想法你認為不正確的是（）

A.把鋅皮取下洗凈用于實驗室制取氫氣，碳棒取下洗凈用作電極

B.從黑色粉末中提取氯化鐵的步驟是溶解、過濾、蒸發濃縮、冷卻結晶

C.把銅帽取下洗凈回收利用

D.電池內部填有氯化錠等化學物質，將廢電池中的黑色糊狀物作化肥用

11.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02+40H-4e^=2H20

C.總反應方程式為2H2+02=2H20

D.氫氧燃料電池是一種具有應用前景的綠色電源KOH溶液

12.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02+2HQ+4e-=40H

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

13.一種新型燃料電池，一極通入空氣，另一極通入丁烷氣體；電解質是摻雜氧

化鋁(Y203)的氧化錯(ZrO2)晶體，在熔融狀態下能傳導0"。下列對該燃

料電池說法正確的是()

A.在熔融電解質中，0?一由負極移向正極

B.電池的總反應是：2C,HIO+13O2==8C02+10H20

-2-

C.通入空氣的一極是正極，電極反應為：02+4e=20

-2-

D.通入丁烷的一極是正極，電極反應為：GHio+26e+130==4C02+5H20

14.熔融鹽燃料電池具有高的發電效率，因而受到重視，可用Li。)：,和Na￡03的熔

融鹽混和物作電解質,C0為負極燃氣，空氣與COz的混和氣為正極助燃氣，制

得在6501下工作的燃料電池。完成有關電極及電池方程式

(1)負極：正極：