人教版高中化学必修 2 《2.2.2 发展中的化学电源 》 课堂学习及答案 第 第 2 2 课时
发展中的化学电源
1.了解电池的分类以及研制新型电池的重要性。
2.了解化学电池的工作原理。
3.了解化学电源可能会引起的环境问题,初步形成客观、正确的能源观。
利用课堂内学习与课堂外调查相结合的方式,让学生在对原电池的技术产品——各种化学电源的原理、应用有一个较为理性的认识之后,了解研制新型电池的重要性。
1.干电池 (1)干电池属于①一次电池,放电后不能再充电。
(2)锌锰电池的负极是②锌筒,正极是③石墨棒,电解质溶液是④MnO 2 糊、NH 4 Cl 糊。
(3)将锌锰电池中的电解质⑤NH 4 Cl 糊换成湿的⑥KOH 就变成了碱性锌锰电池。
2.充电电池 (1)充电电池又称二次电池,放电时进行的氧化还原反应,在充电时可以逆向进行,使电池恢复到放电前状态。
(2)填空 电池类型 负极 正极 电解质 铅蓄电池 ⑦Pb ⑧PbO 2
⑨H 2 SO 4
镍镉电池 ⑩Cd NiO(OH) KOH 锂离子电池 Li - -
3.燃料电池 (1)燃料电池是一种高效、环保的发电装置,产物对环境的污染较小。以 H 2 为燃料时,产物为 H 2 O,以 CH 4 为燃料时,产物是 CO 2 和 H 2 O。
(2)燃料电池的反应物不是储存在电池内部,而是由外设装置提供 燃料和 氧化剂分别在两个电极上反应,将化学能转化为电能。
(3)氢氧燃料电池中,负极通入的是 氢气,正极通入的是 氧气,电解质是硫酸或氢氧化钾,该电池的总反应式为 2H 2 +O 2 2H 2 O。
1.干电池工作时,正、负极发生的反应分别为 2N+2e-2NH 3 +H 2 ↑、Zn-2e-Zn2+ 。从发生的反应来看,MnO 2 并没有参与其中,干电池中为什么要加入 MnO 2 呢? 【答案】干电池工作时,锌和氯化铵发生变化,产生氢气,附着在正极碳棒上面。由于氢的电阻很大,会使路端电压降低(这种现象称作“极化”)。在干电池中加入二氧化锰可作为“去极化剂”,将产生的 H 2 氧化:2MnO 2 +H 2 Mn 2 O 3 +H 2 O,从而避免极化现象的发生。所以干电池放电时 负 极 发 生 的 反 应 可 写 成 总 反 应 :2MnO 2 +2N+2e-2NH 3 +Mn 2 O 3 +H 2 O, 电 池 总 反 应 为Zn+2MnO 2 +2N Zn2+ +2NH3 +Mn 2 O 3 +H 2 O。
2.充电电池在充电和放电时,能量是如何转化的? 【答案】放电时是化学能转变为电能,充电时是电能转化为化学能。
3.以 H 2 为燃料可制成氢氧燃料电池。某氢氧燃料电池释放 228.8 kJ 电能时,生成 1 mol 液态水,该电池的能量转化率是多少?(已知 1 mol H 2 完全燃烧生成液态水时放热 286.0 kJ) 【答案】80%。
探究:用原电池原理分析化学电源
已知空气-锌电池的电极反应为: 锌片:Zn+2OH- -2e -ZnO+H 2 O 石墨:O 2 +H 2 O+2e-2OH-
下列说法不正确．．．的是(
)。
A.锌片作电池的负极 B.氧气在正极发生还原反应 C.每转移 1 mol 电子消耗标准状况下氧气的体积为 5.6 L D.放电时,负极产生的 OH- 不断向正极移动 【解析】从空气-锌电池的电极反应可知,锌片是负极,发生氧化反应;石墨是正极,氧气在正极发生还原反应;每转移 2 mol 电子,消耗 0.5 mol O 2 ,每转移 1 mol 电子消耗 0.25 mol O 2 ,转化成标准状况下的体积为 5.6 L;放电时,在石墨电极(正极)产生 OH- ,OH - 流向锌片(负极),在负极和锌发生反应,综合分析,D 项符合题意。
【答案】D
写出上述探究中空气-锌电池的总反应式。试分析如何书写电池的总反应式。
【答案】2Zn+O 2 2ZnO;在正、负极电子得失相等的条件下,将正极反应与负极反应相加,所得即为总反应式。
化学电源电极反应的书写 (负极)氧化反应:还原剂- n e-氧化产物 (正极)还原反应:氧化剂+ n e-还原产物
正极反应式+负极反应式=电池的总反应式
1.锂电池是新型高能电池,它以质量轻、能量高而受到重视。某种锂电池的总反应式为Li+MnO 2 LiMnO 2 ,下列说法正确的是(
)。
A.Li 是正极,电极反应式为 Li-e-Li+
B.Li 是负极,电极反应式为 Li+ -e -Li C.MnO 2 是正极,电极反应式为 MnO 2 +e-Mn D.MnO 2 是负极,电极反应式为 MnO 2 -e-Mn 【答案】C 2.日常所用干电池的电极分别为碳棒(上面有铜帽)和锌皮,以糊状 NH 4 Cl 和 ZnCl 2 作电解质(其中加入MnO 2 吸收H 2 ),电极反应式可简化为Zn-2e-Zn2+ ,2N+2e -2NH 3 ↑+H 2 ↑(NH 3 与Zn2+ 能生成一种稳定的物质)。根据上述已知条件判断,下列结论中正确的是(
)。
A.电池工作时,Zn 为正极,碳为负极 B.电池工作时,Zn 被氧化,碳被还原 C.工作时,电子由碳极经过电路流向 Zn 极 D.长时间连续使用时,内装糊状物可能流出而腐蚀用电器 【答案】D 3.热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。一种热激活电池的基本结构如图所示,其中作为电解质的无水 LiCl-KCl 混合物受热熔融后,电池即可瞬间输出电能。该电池总反应为PbSO 4 +2LiCl+Ca CaCl 2 +Li 2 SO 4 +Pb。下列有关说法正确的是(
)。
A.正极反应式:Ca+2Cl- -2e -CaCl 2
B.放电过程中,Li+ 向负极移动 C.每转移 0.1 mol 电子,理论上生成 20.7 g Pb D.常温时,在正、负极间接上电流表或检流计,指针不偏转 【解析】正极发生还原反应,应为 PbSO 4 +2e-Pb+S,A 项错误;电池放电过程中,阳离子向正极移动,B 项错误;每转移 0.1 mol 电子,生成 0.05 mol Pb,质量为 10.35 g,C 项错误;常温下,电解质没有熔化,不导电,不能形成原电池,故指针不偏转,D 项正确。
【答案】D
4.目前汽车上使用的铅蓄电池如图所示,根据图示回答下列问题:
铅蓄电池的负极是
,负极反应式是
,铅蓄电池的总 反 应 式 为 Pb+PbO 2 +2H 2 SO 4 2PbSO 4 +2H 2 O, 则 正 极 反 应 式为
。放电过程中溶液的密度
(填“增大”“减小”或“不变”)。
【解析】正极反应式等于总反应式减去负极反应式,放电过程中消耗了硫酸,故电解液的密度减小。
【答案】铅;Pb-2e- +SPbSO 4 ;PbO 2 +4H+ +S+2e -PbSO 4 +2H 2 O;减小
。
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