高2022届高2019级高二化学选修4学案第四章第二节化学电源

由天下分享时间：2025/6/4 6:11:18 加入收藏我要投稿点赞

第二节化学电源

[核心素养发展目标] 1.证据推理与模型认知：通过对常见化学电池的分析，建立对原电池过程系统认识的思维模型，提高对原电池本质的认识。2.科学态度与社会责任：增强科技意识，不断研发新型电池，满足人类社会发展的需求。积极回收利用废旧电池，减少其对环境的污染。

一、化学电源的分类及优劣判断

1.化学电源的分类

2.判断电池优劣的主要标准

(1)比能量：即单位质量或单位体积所能输出电能的多少，单位W·h·kg(2)比功率：即单位质量或单位体积所能输出功率的多少，单位W·kg(3)电池的可储存时间的长短。 3.化学电池的优点

(1)化学电池的能量转换效率较高，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及电池组。 (3)使用方便，易于维护，可在各种环境下工作。

(1)在垃圾分类中，废旧电池属于有害垃圾，应回收集中处理( √ ) (2)干电池根据电解质的性质又可分为酸性电池、碱性电池、中性电池( √ ) (3)干电池在使用后，可再次充电使用( × )

1.下列电池属于二次电池的是( ) A.银锌纽扣电池 C.铅蓄电池【参考答案】:C

2.下列化学电源属于绿色电池的是( ) A.干电池 C.锌锰电池【参考答案】:D

－1

或W·h·L1。

－

－1

或W·L1。

B.氢氧燃料电池 D.锌锰干电池

B.镍镉电池 D.氢氧燃料电池

二、常见的化学电池

1.一次电池

电解质溶液制成胶状，不流动的一次电池，也叫干电池。常见的一次电池主要有普通锌锰电池、碱性锌锰电池、锌银电池和锂电池等。

种类特点碱性锌锰电池负极：Zn 基本构造正极：MnO2 电解质：KOH 工作原理 2.二次电池

二次电池的特点是发生氧化还原反应的物质(电极材料、电解质溶液)大部分被消耗后，又可以通过充电而恢复其供电能力。铅蓄电池是最常见的二次电池。

放电过程负极：Pb(s)－2e＋SO2PbSO4(s)；(氧4(aq)＝化反应) 正极：PbO2(s)＋2e＋SO24(aq)＋4H(aq)＝PbSO4(s)＋2H2O(l)；(还原反应) －－＋－－银锌电池负极：Zn 正极：Ag2O 电解质：KOH Zn－2e＋2OH＝Zn(OH)2 Ag2O＋H2O＋2e＝2Ag＋2OH －－－－负极反应正极反应 Zn－2e＋2OH＝Zn(OH)2 2MnO2＋2H2O＋2e＝2MnOOH＋2OH Zn＋2MnO2＋2H2O＝2MnOOH＋Zn(OH)2 －－－－总反应 Ag2O＋Zn＋H2O＝Zn(OH)2＋2Ag 充电过程阴极：PbSO4(s)＋2e＝Pb(s)＋SO2(还4(aq)；原反应) 阳极：PbSO4(s)＋2H2O(l)－2e＝PbO2(s)＋4H(aq)＋SO24(aq)；(氧化反应) ＋－－－－铅蓄电池的充、放电过程： Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq) 3.燃料电池

燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池，电极本身不包含活性物质，只是一个催化转化元件。燃料电池工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给，在电极上不断地进行反应，生成物不断地被排除，于是电池就连续不断地提供电能。氢氧燃料电池是一种清洁高效的燃料电池。

2PbSO4(s)＋2H2O(l)

(1)基本构造

(2)工作原理

负极反应正极反应总反应

(1)可充电的二次电池中的放电反应与充电反应互为可逆反应( × ) (2)锂电池由于Li性质活泼，所以不能用水溶液做电解质溶液( √ )

(3)碱性锌锰电池比普通锌锰电池的能量和可储存时间均有提高，适用于大电流和连续放电( √ )

(4)由燃料电池可知，电极材料不一定参与电极反应( √ )

1.写出下列燃料电池的电极反应式和总反应式。 (1)酸性条件下的甲烷燃料电池

总反应式：________________________________________________________________；正极反应式：______________________________________________________________；负极反应式：______________________________________________________________。 (2)碱性条件下的甲烷燃料电池

酸性电解质(H2SO4) 2H2－4e＝4H O2＋4e＋4H＝2H2O －＋－＋碱性电解质(KOH) 2H2－4e＋4OH＝4H2O O2＋4e＋2H2O＝4OH －－－－2H2＋O2＝2H2O

【参考答案】:(1)CH4＋2O2＝CO2＋2H2O 2O2＋8H＋8e＝4H2O CH4－8e＋2H2O＝CO2＋8H (2)CH4＋2O2＋2OH＝CO23＋3H2O 2O2＋4H2O＋8e＝8OH CH4＋10OH－8e＝CO23＋7H2O (3)2CH3OH＋3O2＋4OH＝2CO23＋6H2O 3O2＋6H2O＋12e＝12OH

2CH3OH＋16OH－12e＝2CO23＋12H2O

2.锂锰电池的体积小，性能优良，是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示，其中电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li通过电解质迁移入MnO2晶格中，生成LiMnO2。回答下列问题：

＋

－

－－

－

＋

－

(1)外电路的电流方向是由________极流向________极。(填字母)

(2)电池正极反应式为_______________________________________________________。 (3)是否可用水代替电池中的混合有机溶剂？____(填“是”或“否”)，原因是______。【参考答案】:(1)b a (2)MnO2＋e＋Li＝LiMnO2 (3)否电极Li是活泼金属，能与水反应

【试题解析】: (1)Li失去电子为负极，MnO2为正极，电流从正极流向负极，即由b流向a。(2)正极反应为MnO2得电子结合Li生成LiMnO2。(3)Li与水反应，故不可用水代替混合有机溶剂。

3.高铁电池是一种新型可充电电池，与普通电池相比，该电池能较长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应式为3Zn＋2K2FeO4＋8H2O回答下列问题：

(1)高铁电池的负极材料是________，放电时负极的电极反应式为__________________。 (2)放电时，正极发生______(填“氧化”或“还原”)反应；正极的电极反应式为_________。放电时，____(填“正”或“负”)极附近溶液的碱性增强。【参考答案】:(1)Zn Zn＋2OH－2e＝Zn(OH)2 (2)还原 FeO2Fe(OH)3＋5OH 正 4＋3e＋4H2O＝

【试题解析】: 放电时，电池的负极上发生氧化反应，负极的电极反应式为Zn＋2OH－2e

－

－＋－

＋

放电充电

3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH。请

＝Zn(OH)2，正极上发生还原反应，正极的电极反应式为FeO2Fe(OH)3＋5OH4＋3e＋4H2O＝

－

－－

，则正极附近生成了OH，溶液的碱性增强。

由二次电池的总反应式书写电极反应式

－