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退出目录第二节化学电源退出目录第1课时一次电池二次电池退出目录课前预习导学目标导航学习目标重点难点1.使学生了解日常生活中常用的化学电源的种类和新型化学电源;2.了解常见化学电源的工作原理,学会电极反应的书写1.一次电池、二次电池的反应原理、性能及其应用;2.熟悉电极反应的书写技巧退出目录预习导引1.化学电池(1)概念:是将化学能直接转化为电能的装置。化学电池的主要部分是电解质溶液和浸在溶液中的正极和负极,使用时将两极用导线接通,就有电流产生,因而获得电能。(2)分类①一次电池(如普通锌锰电池——干电池)②二次电池(如铅蓄电池)③燃料电池(如氢氧燃料电池)退出目录预习交流1我们以前所学的原电池有哪些缺点?化学电池与其他能源相比有哪些优点?答案:缺点:反应一段时间后,就不会产生电流了,且携带不方便。化学电池的优点:①能量转换效率高,供能稳定可靠。②可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的电池和电池组,使用方便。③易维护,可在各种环境下工作。退出目录2.一次电池(1)碱性锌锰电池——干电池碱性锌锰电池——干电池是用锌筒外壳作负极,正极是MnO2,电解质是氢氧化钾。预习交流2碱性锌锰电池有哪些优点、有哪些缺点?答案:优点:比能量和储存时间有所提高,适用于大电流和连续放电;缺点:多数只能使用一次,不能充电,价格较贵。(2)银锌电池——纽扣电池正极Ag2O,负极锌,电解质溶液为KOH溶液,电池总反应:Ag2O+Zn+H2O2Ag+Zn(OH)2。退出目录3.二次电池——铅蓄电池正极是PbO2,负极是铅,两极均浸入H2SO4溶液中,且两极间用微孔橡胶或微孔塑料隔开。4.银锌蓄电池银锌电池是一种高能电池,正极由Ag2O和少量石墨组成的正极活性材料,负极填充锌。退出目录预习交流3(1)铅蓄电池的总反应为:PbO2(s)+Pb(s)+2H2SO4(aq)2PbSO4(s)+2H2O(l),此反应是否属于可逆反应?答案:不是可逆反应,因反应条件不同。(2)回收废旧电池有什么意义?答案:废旧电池中含有汞、镉、铬、铅等大量毒性很强的重金属,随处丢弃会给土壤、水源等环境造成严重的污染,并通过食物链给人体健康造成威胁和危害。如果能回收再利用这些废旧电池,不仅可以减少对我们生存环境的破坏,而且也是对资源的节约。退出目录课堂合作探究问题导学1.一次电池活动与探究1请你完成下表两类电池的比较一次电池碱性锌锰电池银锌电池负极反应Zn+2OH--2e-Zn(OH)2Zn+2OH--2e-Zn(OH)2正极反应2MnO2+2H2O+2e-2MnOOH+2OH-Ag2O+H2O+2e-2Ag+2OH-总反应Zn+2MnO2+2H2O2MnOOH+Zn(OH)2Zn+Ag2O+H2OZn(OH)2+2Ag退出目录迁移与应用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,电池总反应为:Zn+2MnO2+2H2OZn(OH)2+2MnOOH,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:2MnO2+2H2O+2e-2MnOOH+2OH-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0.2mol电子,锌的质量理论上减少6.5g退出目录解析:电池工作时,锌作负极,失去电子,负极的电极反应为Zn-2OH-+2e-Zn(OH)2,正极的电极反应为:2MnO2+2H2O+2e-2MnOOH+2OH-。在外电路,电子由负极流向正极。通过0.2mol电子,锌消耗0.1mol,其质量减少6.5g。答案:C电极反应的书写可以根据总反应中化合价变化、物质存在形式以及正极反应与负极反应合起来为总反应的规律来书写。退出目录2.二次电池活动与探究2(1)铅蓄电池应用非常广泛,如日常生活中的电动自行车电池、汽车上的电池等,请你写出铅蓄电池在放电和充电时的电极反应及总反应。答案:放电时:负极:Pb(s)+SO42-(aq)-2e-PbSO4(s)正极:PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq)+2e-PbSO4(s)+2H2O(l)充电时:阴极:PbSO4(s)+2e-Pb(s)+SO42-(aq)阳极:PbSO4(s)+2H2O(l)-2e-PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq)铅蓄电池放电和充电的总反应式:PbO2(s)+Pb(s)+2H2SO4(aq)2PbSO4(s)+2H2O(l)退出目录(2)通过上述铅蓄电池放电和充电时电极反应的书写,你发现放电时负极反应与充电时阴极电极反应有什么关系?放电时正极反应与充电时阳极反应有什么关系?答案:铅蓄电池充电时阴极反应是放电时负极反应的逆反应;充电时阳极反应是放电时正极反应的逆反应。(注:只是逆过程,整个反应并非可逆反应)退出目录迁移与应用市场上经常见到的标记为Liion的电池称为“锂离子电池”。它的负极材料是金属锂和碳的复合材料(碳作为金属锂的载体),电解质为一种能传导Li+的高分子材料。这种锂离子电池的电池反应式为:Li+2Li0.35NiO22Li0.85NiO2。下列说法不正确的是()A.放电时,负极的电极反应:Li-e-Li+B.充电时,Li0.85NiO2既发生氧化反应又发生还原反应C.该电池不能用水溶液作为电解质D.放电过程中Li+向负极移动退出目录解析:在负极上Li从零价升至正价失去电子,A项正确;充电时,反应物只有一种,既发生氧化反应又发生还原反应,B项正确;由于Li可以与水反应,故电解质应为非水材料,C项正确;原电池中阳离子应迁移至正极,故D项错误。答案:D二次电池反应应注意分析的问题:1.放电、充电的方向;2.电解质溶液酸碱性的变化;3.正确表达得失电子数与物质之间的量的关系。退出目录当堂检测1.下列叙述正确的是()①原电池是把化学能转化成电能的一种装置②原电池的正极发生氧化反应,负极发生还原反应③不能自发进行的氧化还原反应,通过原电池的装置均可实现④碳棒不能用来作原电池的正极⑤反应Cu+2Ag+2Ag+Cu2+,能以原电池的形式来实现A.①⑤B.①④⑤C.②③④D.②⑤答案:A退出目录2.微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用。有一种银锌电池,其电极分别是Ag2O和Zn,电解质溶液为KOH溶液,电极反应为:Zn+2OH--2e-Zn(OH)2;Ag2O+H2O+2e-2Ag+2OH-。根据上述电极反应,判断下列叙述中正确的是()A.在使用过程中,电池负极区溶液的pH增大B.在使用过程中,电子由Ag2O极经外电路流向Zn极C.Zn电极发生还原反应,Ag2O电极发生氧化反应D.Zn是负极,Ag2O是正极解析:根据原电池原理:负极失去电子发生氧化反应,正极得到电子发生还原反应,可以判断该原电池中Zn为负极,Ag2O为正极;根据电极反应可以得知负极区溶液的pH减小,故A、C错误;电子是从负极沿导线流入正极,故B错误。答案:D退出目录3.高铁电池是一种新型可充电电池,与普通高能电池相比,该电池长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为:3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH,下列叙述不正确的是()A.放电时负极反应为:Zn-2e-+2OH-Zn(OH)2B.充电时阳极反应为:Fe(OH)3-3e-+5OH-FeO42-+4H2OC.放电时每转移3mol电子,正极有1molK2FeO4被氧化D.放电时正极附近溶液的碱性增强解析:根据题给总反应式,高铁电池放电时必定是锌在负极失去电子,被氧化;高铁酸钠在正极得到电子,被还原。充电时,阳极上氢氧化铁转化成高铁酸钠。放电时正极附近生成OH-,碱性要增强。答案:C退出目录4.某化学兴趣小组为了探索Al电极在原电池中的作用,设计并进行了以下一系列的实验,实验结果记录如下:编号电极材料电解质溶液电流计指针偏转方向1MgAl稀盐酸偏向Al2AlCu稀盐酸偏向Cu3MgAlNaOH溶液偏向Mg根据上表中的实验现象完成下列问题:(1)实验1、2的Al所作的电极是否相同?,由此说明在原电池中金属铝作正极还是负极与有关。退出目录(2)写出实验2中的电极反应和电池总反应方程式。铝电极铜电极电池总反应(3)实验3中的铝作正极还是负极?,为什么?。退出目录解析:实验1中Mg活泼,故Mg作负极;实验2中Al活泼,故Al作负极;实验3中Mg虽比Al活泼,但Mg不能与NaOH溶液反应,而Al可与NaOH溶液反应,故Al作负极。答案:(1)不相同电极材料的活泼性(2)Al-3e-Al3+2H++2e-H2↑2Al+6HCl2AlCl3+3H2↑(3)负极因为Mg虽比Al活泼,但Mg不能与NaOH溶液反应,而Al可与NaOH溶液反应,故Al作负极退出目录5.铅蓄电池是化学电源,它工作时的电池总反应为:PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4+2H2O。试回答:(1)蓄电池负极的电极材料是。(2)工作时该蓄电池正极的电极反应式是。(3)铅蓄电池工作时,电解质溶液的密度,pH(填“减小”“增大”或“不变”)。退出目录解析:(1)由电池总反应可知,Pb发生氧化反应,所以Pb是负极。(2)正极上的反应是PbO2PbSO4,则必然有H2SO4参加:PbO2+4H++SO42-+2e-PbSO4+2H2O(负极反应为Pb-2e-+SO42-PbSO4,将正极、负极反应合并,与题给总反应相符)。(3)在蓄电池的工作过程中,Pb被氧化,H2SO4被消耗,所以溶液的密度减小,pH增大。答案:(1)Pb(2)PbO2+4H++SO42-+2e-PbSO4+2H2O(3)减小增大