第六章　第一节　第3课时　化学电池 学案（含答案）

第3课时　化学电池
[核心素养发展目标]　1.知道干电池、充电电池、燃料电池等化学电池的特点。2.掌握构成化学电池的基本要素，了解常见化学电池的工作原理。
一、一次电池　二次电池
1．一次电池
(1)特点：电池放电后________充电(内部的氧化还原反应________逆向进行)，如锌锰干电池属于一次电池。
(2)锌锰干电池的构造如图所示。
①锌筒为________，电极反应是______________。
②石墨棒为______，最终被还原的物质是____________。
③NH4Cl糊的作用是________________。
④特点：放电后不能充电，便于携带，价格低。
2．二次电池(充电电池)
(1)特点：二次电池在放电时所进行的________________，在充电时可以__________，使电池恢复到放电前的状态，从而实现放电与充电的循环。
(2)能量转化：化学能电能。
(3)常见的充电电池：______电池、________电池、________电池等。
(1)锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细(　　)
(2)充电电池可以无限制地反复充电、放电(　　)
(3)二次电池充电时化学能转化为电能(　　)
铅酸蓄电池常用作汽车电瓶，其构造如图所示，工作时该电池总的方程式为Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。
按要求回答下列问题：
(1)负极材料是____________，正极材料是__________，电解质溶液是________。
(2)工作时，电解质溶液中的H＋移向________极。
(3)工作时，电解质溶液中硫酸的浓度________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)当铅酸蓄电池向外电路提供2 mol e－时，理论上负极板的质量增加________g。
铅酸蓄电池的电极反应
负极：Pb＋SO－2e－===PbSO4，
正极：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O，
总的电池反应：Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。
1．某普通锌锰干电池的结构如图所示。下列说法正确的是(　　)
A．锌筒是原电池的正极
B．石墨电极上发生氧化反应
C．铵根离子流向石墨电极
D．电子经石墨棒沿电解质溶液流向锌筒
2．(2022·浙江舟山调研)氟离子电池是一种前景广阔的新型电池，其能量密度是目前锂电池的十倍以上。其中一种氟离子电池的工作原理为3Mg＋2BiF33MgF2＋2Bi(MgF2为难溶盐)，电解质为熔融氟化物。下列说法正确的是(　　)
A．放电时，负极的电极反应式为Mg－2e－＋2F－===MgF2
B．放电时，电子从镁电极流出，经电解质流向正极
C．放电时，化学能完全转化为电能
D．放电时，F－向正极移动
二、燃料电池
1．概念
一种将燃料(如______、______、________)和氧化剂(如________)的化学能直接转化为电能的电化学反应装置。
2．特点
(1)清洁、安全、高效等；
(2)能量转化率可以达到________以上；
(3)反应物不是储存在电池内部，而是从外部提供，供电量易于调节。
3．应用
在航天、军事、交通等领域有广阔的应用前景。
4．氢氧燃料电池
氢氧燃料电池在不同介质中的总反应相同，均为2H2＋O2===2H2O。但正、负极反应与电解质溶液有关，正、负极反应如下：
电解质溶液 负极 正极
酸性(H＋) 2H2－4e－===4H＋ O2＋4H＋＋4e－===2H2O
碱性(OH－) 2H2－4e－＋4OH－===4H2O O2＋2H2O＋4e－===4OH－
特别提醒　在书写电极反应式时应看清溶液的酸碱性，酸性条件下不出现OH－，碱性条件下不出现H＋。
(1)燃料电池是利用燃料的燃烧发电(　　)
(2)燃料电池中，燃料在正极上发生氧化反应(　　)
(3)氢氧燃料电池将热能直接转变为电能(　　)
(4)原电池中正极材料一定发生还原反应(　　)
(5)原电池中的负极反应一定是电极材料失电子(　　)
将CH4设计成燃料电池，其利用率更高，装置如图所示(A、B为多孔碳棒)。
(1)实验测得OH－定向移向A电极，则______(填“A”或“B”)电极入口通CH4，其电极反应式为________________，另一电极的电极反应式为__________________________________。
(2)若将电解质溶液更换为稀H2SO4，实验测得B电极附近的pH减小，则A处电极入口通入的气体是____________，其电极反应式为____________________，B电极的电极反应式为_______________________________________________________________________________。
1．(2022·江西新余市第一中学高一期末)国家电投氢能公司全自主研发的“氢腾”燃料电池系统广泛应用于氢能大巴。某种氢燃料电池的内部结构如图，下列说法正确的是(　　)
A．电池工作时，电解质溶液中的H＋向b极移动
B．a极发生的电极反应为H2＋2e－＋2OH－===2H2O
C．b极为正极，发生氧化反应
D．当外电路有1 mol电子转移时，b极消耗5.6 L O2
2．燃料电池是燃料(如CO、H2、CH4等)跟氧气(或空气)起反应将化学能转变为电能的装置，若电解质溶液是强碱溶液，下面关于甲烷燃料电池的说法正确的是(　　)
A．负极反应式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
B．负极反应式：CH4＋8OH－－8e－===CO2＋6H2O
C．随着放电的进行，溶液的OH－浓度不变
D．放电时溶液中的阴离子向负极移动
1．如图为发光二极管连接柠檬电池装置，下列说法正确的是(　　)
A．铁环作为柠檬电池的正极
B．电流由铁环经导线流向发光二极管
C．负极的电极反应为Fe－2e－===Fe2＋
D．可将柠檬替换成盛装乙醇溶液的装置
2．下列电池工作时，O2在正极得电子的是(　　)
A B C D
锌锰电池 铅酸蓄电池 氢氧燃料电池 镍镉电池
3.(2022·黑龙江大庆中学高一期中)纽扣电池可作计算器、电子表等的电源。有一种纽扣电池，其电极分别为Zn和Ag2O，用KOH溶液作电解质溶液，电池的总反应为Zn＋Ag2O===2Ag＋ZnO。关于该电池下列叙述不正确的是(　　)
A．电池的正极发生还原反应
B．Zn为负极，发生氧化反应，反应过程中失去电子
C．电池工作时，电解质溶液中的阳离子移向正极
D．电池使用时，电子由Zn极经电解质溶液流向Ag2O极
4．一种直接铁燃料电池(电池反应为3Fe＋2O2===Fe3O4)的装置如图所示，下列说法正确的是(　　)
A．Fe极为电池正极
B．KOH溶液为电池的电解质溶液
C．电子由多孔碳极沿导线移向Fe极
D．5.6 g Fe参与反应，导线中转移1.204×1023个电子
第3课时　化学电池
一、
1．(1)不能　无法　(2)①负极　Zn－2e－===Zn2＋　②正极　二氧化锰　③作电解质溶液
2．(1)氧化还原反应　逆向进行　(3)铅酸蓄　镍氢　锂离子
正误判断
(1)×　(2)×　(3)×
深度思考
(1)Pb　PbO2　稀硫酸　(2)PbO2(或正)　(3)减小　(4)96
应用体验
1．C
2．A　[放电时，Mg作负极，失去电子，发生氧化反应，电极反应式为Mg＋2F－－2e－===MgF2，A项正确；放电时，电子从镁电极流出，经导线流向正极，B项错误；原电池是把化学能转化为电能的装置，但化学能不可能100%转化为电能，还有部分转化为热能等，C项错误；放电时，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，故F－向负极移动，D项错误。]
二、
1．氢气　甲烷　乙醇　氧气
2．(2)80%
正误判断
(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×
深度思考
(1)A　CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O　O2＋4e－＋2H2O===4OH－　
(2)O2　O2＋4e－＋4H＋===2H2O
CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋
应用体验
1．A
2．D　[O2＋2H2O＋4e－===4OH－应为正极反应式。燃料氧化生成的二氧化碳不可能从强碱溶液中逸出，它将进一步反应转化成碳酸根离子，所以负极反应式为CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O，由于部分碱和二氧化碳反应，所以溶液的c(OH－)将减小。 ]
随堂演练　知识落实
1．C　[铜线、铁环插入柠檬，制成柠檬电池，由于活泼性：Fe＞Cu，所以铜线是柠檬电池的正极，铁环是柠檬电池的负极，故A项错误；电子由负极铁环经导线流向发光二极管，再由发光二极管流向铜线，故B项错误；负极发生氧化反应，电极反应为Fe－2e－===Fe2＋，故C项正确；乙醇溶液为非电解质溶液，不能将柠檬替换成盛装乙醇溶液的装置，故D项错误。]
2．C　3.D
4．B　[该电池中铁失去电子为电池负极，A项错误；KOH溶液为电池的电解质溶液，B项正确；电子由Fe极沿导线移向多孔碳极，C项错误；根据电池反应3Fe＋2O2===Fe3O4可知，3 mol铁参与反应时转移8 mol电子，故5.6 g Fe参与反应，导线中转移约1.605×1023个电子，D项错误。]