专题6 第三单元 第2课时 化学电池 学案（含答案）
文档属性
| 名称 | 专题6 第三单元 第2课时 化学电池 学案（含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 1.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 苏教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-02-08 09:25:12 | ||
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文档简介
第2课时 化学电池
[核心素养发展目标] 1.了解一次电池、二次电池、燃料电池等化学电池的特点及在生活中的应用。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(干电池)
(1)特点：电池用过之后__________复原，如锌锰干电池属于一次电池。
(2)锌锰干电池
构造示意图
工作原理 负极 Zn－2e－===Zn2＋ 锌被 ，逐渐消耗
正极 被还原
电解质 氯化铵
2.二次电池(充电电池)
(1)充电电池又称二次电池。其能量的转化关系是化学能电能。
(2)常见的充电电池
①铅蓄电池：常作汽车电瓶，电压稳定，使用方便安全。负极材料是______，正极材料是________，电解质溶液是________。
②镍氢电池：寿命长，性能好。负极材料是____________，常用______表示贮氢合金M中吸收结合的氢，正极材料是泡沫氧化镍，电解质溶液是______________________________。
③锂离子电池：是笔记本电脑、手机等数码产品中使用最为广泛的电池。它具有供电____________、____________充放电、使用____________、便携、____________等优点，在一定程度上改变了人们的生活方式。
(1)锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细( )
(2)干电池放电之后可以再充电( )
(3)充电电池可以无限制地反复充电、放电( )
(4)二次电池充电时化学能转化为电能( )
1．写出下列电池的正负极反应式。
(1)银锌纽扣电池
Zn＋Ag2O＋H2OZn(OH)2＋2Ag
负极：______________________________________________________________________；
正极：______________________________________________________________________。
(2)镍氢电池放电时
NiO(OH)＋MHNiO＋M＋H2O
负极：______________________________________________________________________；
正极：______________________________________________________________________。
2．铅蓄电池放电时正极、负极电极反应式分别为
负极：Pb(s)＋SO(aq)－2e－===PbSO4(s)；
正极：PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO(aq)＋2e－===PbSO4(s)＋2H2O(l)。
当电路中转移0.2 mol电子时，负极、正极质量如何变化？
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·兰州第一中学高一期中)镍氢电池放电时的总反应是：H2＋NiO(OH)===Ni(OH)2，根据此反应判断，下列说法正确的是( )
A．电池放电时，电池负极周围溶液的碱性不断增大
B．电池放电时，镍元素被氧化
C．电池放电时，氢元素被还原
D．电池放电时，通入H2的一极是负极
3．镍-镉(Ni-Cd)可充电电池的总反应为Cd(OH)2＋2Ni(OH)2Cd＋2NiO(OH)＋2H2O，由此可知，放电时该电池的负极材料是( )
A．Cd B．NiO(OH)
C．Cd(OH)2 D．Ni(OH)2
二、燃料电池
1．概念
一种将燃料(如氢气、甲烷、乙醇)和氧化剂(如氧气)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80%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．氢氧燃料电池
该电池反应式为
负极：____________________________________________________________________；
正极：____________________________________________________________________；
总反应：__________________________________________________________________。
特点提醒 (1)燃料电池工作中化学能直接转化为电能，燃料并没有燃烧。
(2)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。
(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)氢氧燃料电池将化学能完全转变为电能( )
(5)氢氧燃料电池比氢气直接燃烧发电能量利用率高( )
写出下列燃料电池的正负极反应式和总反应。
(1)氢氧酸性燃料电池
负极：_____________________________________________________________________；
正极：_____________________________________________________________________；
总反应：___________________________________________________________________。
(2)CH4酸性燃料电池
负极：_____________________________________________________________________；
正极：_____________________________________________________________________；
总反应：___________________________________________________________________。
(3)甲醇-空气碱性燃料电池
负极：_____________________________________________________________________；
正极：_____________________________________________________________________；
总反应：___________________________________________________________________。
(4)铝-空气燃料电池(NaOH溶液为电解质溶液)
负极：_____________________________________________________________________；
正极：_____________________________________________________________________；
总反应：___________________________________________________________________。
电极反应式的书写步骤
1．科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池，利用细菌将有机酸转化为氢气，氢气进入以磷酸为电解质的燃料电池中发电，电池负极反应式为( )
A．H2＋2OH－－2e－===2H2O
B．O2＋4H＋＋4e－===2H2O
C．H2－2e－===2H＋
D．O2＋2H2O＋4e－===4OH－
2．电化学气敏传感器可用于监测环境中NH3的含量，其工作原理如图所示。下列说法正确的是( )
A．电流由a极流向b极
B．溶液中的OH－向b极移动
C．a极的电极反应式为2NH3－6e－===N2＋6H＋
D．b极的电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－
三、电解在物质制备中的应用
1．电解池
将____能转化为______能的装置。
2．电解在物质制备中的应用
(1)电解水制氢气和氧气
化学方程式为2H2O2H2↑＋O2↑。
(2)电解饱和食盐水制备烧碱、氯气和氢气
化学方程式为2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。
(3)电解制取金属
①电解熔融的氧化铝制备铝
阴极反应式：___________________________________________________________；
阳极反应式：___________________________________________________________；
总反应式：_____________________________________________________________。
②电解制备其他活泼金属
电解熔融的____________、____________、______可分别得到钠、镁、钙的单质和氯气。
(4)通常条件下无法自发进行的化学反应可通过电解的方法实现。
1．下列金属单质一般不用电解的方法制取的是( )
A．钠 B．铝
C．钙 D．铁
2．请写出下列过程中能量转化的主要形式。
(1)铅蓄电池的充电过程：___________________________________________________；
(2)铅蓄电池的放电过程：___________________________________________________；
(3)氢气在氧气中燃烧：_____________________________________________________；
(4)氢气和氧气在燃料电池中反应：___________________________________________；
(5)电解水_________________________________________________________________。
1．下列电池工作时，O2在正极得电子的是( )
A B C D
锌锰干电池 铅蓄电池 氢氧燃料电池 镍镉电池
2.汽车的启动电源常用铅蓄电池。其结构如图所示，放电时的电池反应为PbO2＋Pb＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，根据此反应判断下列说法正确的是( )
A．负极反应式：Pb－2e－＋SO===PbSO4
B．电池放电时，溶液的酸性增强
C．PbO2得电子，被氧化
D．PbO2是电池的负极
3.(2022·安徽亳州二中高二开学考试)如图为氢氧燃料电池示意图，电池总反应式为2H2＋O2===2H2O，下列说法正确的是( )
A．电流由a极经导线流向b极
B．a极为燃料电池的正极
C．该电池属于环境友好电池
D．该装置将电能转化为化学能
4．有一种微型电池，其电极分别为Zn和Ag2O，电解质溶液是KOH溶液，试回答下列问题：
(1)原电池是把________能转化成________能的装置。
(2)该电池中Zn极为________极。
(3)当金属Zn消耗了16.25 g时，转移电子的物质的量为__________。
第2课时 化学电池
一、
1．(1)不能 (2)锌筒 氧化 石墨棒 MnO2
2．(2)①Pb PbO2 硫酸 ②贮氢合金 MH 氢氧化钾溶液 ③稳定 可反复 寿命长 无污染
正误判断
(1)× (2)× (3)× (4)×
深度思考
1．(1)Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2 Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－ (2)MH－e－＋OH－===M＋H2O NiO(OH)＋e－===NiO＋OH－
2．负极质量增加9.6 g，正极质量增加6.4 g。
应用体验
1．C [锌锰干电池中，锌筒作负极，石墨棒作正极，正极上二氧化锰得电子发生还原反应，A、B错误；原电池中阳离子向正极移动，故铵根离子流向石墨电极，C正确；电子经导线由负极锌筒流向石墨棒，D错误。]
2．D [电池放电时，负极反应式为H2－2e－＋2OH－===2H2O，所以负极周围溶液的氢氧根离子减少，溶液的pH减小，A错误；电池放电时，正极反应式为NiO(OH)＋H2O＋e－===OH－
＋Ni(OH)2，镍元素被还原，B错误；电池放电时，H2是负极，氢元素化合价升高，被氧化，C错误、D正确。]
3．A [放电时，Cd由0价到＋2价，失电子，故负材料为Cd。]
二、
3．H2＋2OH－－2e－===2H2O O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 2H2＋O2===2H2O
正误判断
(1)× (2)× (3)× (4)× (5)√
深度思考
(1)2H2－4e－===4H＋ O2＋4H＋＋4e－===2H2O 2H2＋O2===2H2O (2)CH4＋2H2O－8e－===CO2＋8H＋ 2O2＋8H＋＋8e－===4H2O CH4＋2O2===CO2＋2H2O (3)2CH3OH－12e－＋16OH－===2CO＋12H2O 3O2＋12e－＋6H2O===12OH－ 2CH3OH＋3O2＋4OH－===2CO＋6H2O (4)Al＋4OH－－3e－===AlO＋2H2O O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 4Al＋4OH－＋3O2===4AlO＋2H2O
应用体验
1．C [电解质溶液为酸性溶液，电极反应式中不能出现OH－，A、D错误；又因为燃料电池中负极通入氢气，正极通入氧气，B错误。]
2．D [氧气在b极发生还原反应，则b极为正极，电流由正极流向负极，则电流由b极流向a极，A项错误；溶液中的阴离子会移向负极，故OH－向a极移动，B项错误；a极通入氨气生成氮气，电解质溶液显碱性，则a极的电极反应式为2NH3＋6OH－－6e－===N2＋6H2O，C项错误；b极通入氧气，氧气得电子被还原，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，D项正确。]
三、
1．电 化学
2．(3)①Al3＋＋3e－===Al 2O2－－4e－===O2↑ 2Al2O34Al＋3O2↑ ②氯化钠 氯化镁 氯化钙
应用体验
1．D
2．(1)电能转化为化学能 (2)化学能转化为电能 (3)化学能转化为热能和光能 (4)化学能转化为电能 (5)电能转化为化学能
随堂演练 知识落实
1．C [氢氧燃料电池的总反应是2H2＋O2===2H2O，因而正极是O2得电子发生还原反应。]
2．A [Pb失电子作负极，电极反应式为Pb＋SO－2e－===PbSO4，故A正确；放电时，硫酸参加反应，导致溶液中氢离子浓度减小，则溶液的酸性减弱，故B错误；PbO2得电子，被还原，故C错误；根据电池反应式知，PbO2在反应中得电子，Pb元素的化合价由＋4变为＋2，所以二氧化铅作正极，故D错误。]
3．C [根据总反应可知氢气被氧化，氧气被还原，所以a电极为负极，b电极为正极。电流由正极流向负极，即由b极经导线流向a极，A错误；a电极上氢气发生氧化反应，为燃料电池的负极，B错误；该电池的产物为水，无污染，为环境友好电池，C正确；原电池可以将化学能转化为电能，D错误。]
4．(1)化学 电 (2)负 (3)0.5 mol
[核心素养发展目标] 1.了解一次电池、二次电池、燃料电池等化学电池的特点及在生活中的应用。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(干电池)
(1)特点：电池用过之后__________复原，如锌锰干电池属于一次电池。
(2)锌锰干电池
构造示意图
工作原理 负极 Zn－2e－===Zn2＋ 锌被 ，逐渐消耗
正极 被还原
电解质 氯化铵
2.二次电池(充电电池)
(1)充电电池又称二次电池。其能量的转化关系是化学能电能。
(2)常见的充电电池
①铅蓄电池：常作汽车电瓶，电压稳定，使用方便安全。负极材料是______，正极材料是________，电解质溶液是________。
②镍氢电池：寿命长，性能好。负极材料是____________，常用______表示贮氢合金M中吸收结合的氢，正极材料是泡沫氧化镍，电解质溶液是______________________________。
③锂离子电池：是笔记本电脑、手机等数码产品中使用最为广泛的电池。它具有供电____________、____________充放电、使用____________、便携、____________等优点，在一定程度上改变了人们的生活方式。
(1)锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细( )
(2)干电池放电之后可以再充电( )
(3)充电电池可以无限制地反复充电、放电( )
(4)二次电池充电时化学能转化为电能( )
1．写出下列电池的正负极反应式。
(1)银锌纽扣电池
Zn＋Ag2O＋H2OZn(OH)2＋2Ag
负极：______________________________________________________________________；
正极：______________________________________________________________________。
(2)镍氢电池放电时
NiO(OH)＋MHNiO＋M＋H2O
负极：______________________________________________________________________；
正极：______________________________________________________________________。
2．铅蓄电池放电时正极、负极电极反应式分别为
负极：Pb(s)＋SO(aq)－2e－===PbSO4(s)；
正极：PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO(aq)＋2e－===PbSO4(s)＋2H2O(l)。
当电路中转移0.2 mol电子时，负极、正极质量如何变化？
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·兰州第一中学高一期中)镍氢电池放电时的总反应是：H2＋NiO(OH)===Ni(OH)2，根据此反应判断，下列说法正确的是( )
A．电池放电时，电池负极周围溶液的碱性不断增大
B．电池放电时，镍元素被氧化
C．电池放电时，氢元素被还原
D．电池放电时，通入H2的一极是负极
3．镍-镉(Ni-Cd)可充电电池的总反应为Cd(OH)2＋2Ni(OH)2Cd＋2NiO(OH)＋2H2O，由此可知，放电时该电池的负极材料是( )
A．Cd B．NiO(OH)
C．Cd(OH)2 D．Ni(OH)2
二、燃料电池
1．概念
一种将燃料(如氢气、甲烷、乙醇)和氧化剂(如氧气)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80%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．氢氧燃料电池
该电池反应式为
负极：____________________________________________________________________；
正极：____________________________________________________________________；
总反应：__________________________________________________________________。
特点提醒 (1)燃料电池工作中化学能直接转化为电能，燃料并没有燃烧。
(2)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。
(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)氢氧燃料电池将化学能完全转变为电能( )
(5)氢氧燃料电池比氢气直接燃烧发电能量利用率高( )
写出下列燃料电池的正负极反应式和总反应。
(1)氢氧酸性燃料电池
负极：_____________________________________________________________________；
正极：_____________________________________________________________________；
总反应：___________________________________________________________________。
(2)CH4酸性燃料电池
负极：_____________________________________________________________________；
正极：_____________________________________________________________________；
总反应：___________________________________________________________________。
(3)甲醇-空气碱性燃料电池
负极：_____________________________________________________________________；
正极：_____________________________________________________________________；
总反应：___________________________________________________________________。
(4)铝-空气燃料电池(NaOH溶液为电解质溶液)
负极：_____________________________________________________________________；
正极：_____________________________________________________________________；
总反应：___________________________________________________________________。
电极反应式的书写步骤
1．科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池，利用细菌将有机酸转化为氢气，氢气进入以磷酸为电解质的燃料电池中发电，电池负极反应式为( )
A．H2＋2OH－－2e－===2H2O
B．O2＋4H＋＋4e－===2H2O
C．H2－2e－===2H＋
D．O2＋2H2O＋4e－===4OH－
2．电化学气敏传感器可用于监测环境中NH3的含量，其工作原理如图所示。下列说法正确的是( )
A．电流由a极流向b极
B．溶液中的OH－向b极移动
C．a极的电极反应式为2NH3－6e－===N2＋6H＋
D．b极的电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－
三、电解在物质制备中的应用
1．电解池
将____能转化为______能的装置。
2．电解在物质制备中的应用
(1)电解水制氢气和氧气
化学方程式为2H2O2H2↑＋O2↑。
(2)电解饱和食盐水制备烧碱、氯气和氢气
化学方程式为2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。
(3)电解制取金属
①电解熔融的氧化铝制备铝
阴极反应式：___________________________________________________________；
阳极反应式：___________________________________________________________；
总反应式：_____________________________________________________________。
②电解制备其他活泼金属
电解熔融的____________、____________、______可分别得到钠、镁、钙的单质和氯气。
(4)通常条件下无法自发进行的化学反应可通过电解的方法实现。
1．下列金属单质一般不用电解的方法制取的是( )
A．钠 B．铝
C．钙 D．铁
2．请写出下列过程中能量转化的主要形式。
(1)铅蓄电池的充电过程：___________________________________________________；
(2)铅蓄电池的放电过程：___________________________________________________；
(3)氢气在氧气中燃烧：_____________________________________________________；
(4)氢气和氧气在燃料电池中反应：___________________________________________；
(5)电解水_________________________________________________________________。
1．下列电池工作时，O2在正极得电子的是( )
A B C D
锌锰干电池 铅蓄电池 氢氧燃料电池 镍镉电池
2.汽车的启动电源常用铅蓄电池。其结构如图所示，放电时的电池反应为PbO2＋Pb＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，根据此反应判断下列说法正确的是( )
A．负极反应式：Pb－2e－＋SO===PbSO4
B．电池放电时，溶液的酸性增强
C．PbO2得电子，被氧化
D．PbO2是电池的负极
3.(2022·安徽亳州二中高二开学考试)如图为氢氧燃料电池示意图，电池总反应式为2H2＋O2===2H2O，下列说法正确的是( )
A．电流由a极经导线流向b极
B．a极为燃料电池的正极
C．该电池属于环境友好电池
D．该装置将电能转化为化学能
4．有一种微型电池，其电极分别为Zn和Ag2O，电解质溶液是KOH溶液，试回答下列问题：
(1)原电池是把________能转化成________能的装置。
(2)该电池中Zn极为________极。
(3)当金属Zn消耗了16.25 g时，转移电子的物质的量为__________。
第2课时 化学电池
一、
1．(1)不能 (2)锌筒 氧化 石墨棒 MnO2
2．(2)①Pb PbO2 硫酸 ②贮氢合金 MH 氢氧化钾溶液 ③稳定 可反复 寿命长 无污染
正误判断
(1)× (2)× (3)× (4)×
深度思考
1．(1)Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2 Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－ (2)MH－e－＋OH－===M＋H2O NiO(OH)＋e－===NiO＋OH－
2．负极质量增加9.6 g，正极质量增加6.4 g。
应用体验
1．C [锌锰干电池中，锌筒作负极，石墨棒作正极，正极上二氧化锰得电子发生还原反应，A、B错误；原电池中阳离子向正极移动，故铵根离子流向石墨电极，C正确；电子经导线由负极锌筒流向石墨棒，D错误。]
2．D [电池放电时，负极反应式为H2－2e－＋2OH－===2H2O，所以负极周围溶液的氢氧根离子减少，溶液的pH减小，A错误；电池放电时，正极反应式为NiO(OH)＋H2O＋e－===OH－
＋Ni(OH)2，镍元素被还原，B错误；电池放电时，H2是负极，氢元素化合价升高，被氧化，C错误、D正确。]
3．A [放电时，Cd由0价到＋2价，失电子，故负材料为Cd。]
二、
3．H2＋2OH－－2e－===2H2O O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 2H2＋O2===2H2O
正误判断
(1)× (2)× (3)× (4)× (5)√
深度思考
(1)2H2－4e－===4H＋ O2＋4H＋＋4e－===2H2O 2H2＋O2===2H2O (2)CH4＋2H2O－8e－===CO2＋8H＋ 2O2＋8H＋＋8e－===4H2O CH4＋2O2===CO2＋2H2O (3)2CH3OH－12e－＋16OH－===2CO＋12H2O 3O2＋12e－＋6H2O===12OH－ 2CH3OH＋3O2＋4OH－===2CO＋6H2O (4)Al＋4OH－－3e－===AlO＋2H2O O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 4Al＋4OH－＋3O2===4AlO＋2H2O
应用体验
1．C [电解质溶液为酸性溶液，电极反应式中不能出现OH－，A、D错误；又因为燃料电池中负极通入氢气，正极通入氧气，B错误。]
2．D [氧气在b极发生还原反应，则b极为正极，电流由正极流向负极，则电流由b极流向a极，A项错误；溶液中的阴离子会移向负极，故OH－向a极移动，B项错误；a极通入氨气生成氮气，电解质溶液显碱性，则a极的电极反应式为2NH3＋6OH－－6e－===N2＋6H2O，C项错误；b极通入氧气，氧气得电子被还原，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，D项正确。]
三、
1．电 化学
2．(3)①Al3＋＋3e－===Al 2O2－－4e－===O2↑ 2Al2O34Al＋3O2↑ ②氯化钠 氯化镁 氯化钙
应用体验
1．D
2．(1)电能转化为化学能 (2)化学能转化为电能 (3)化学能转化为热能和光能 (4)化学能转化为电能 (5)电能转化为化学能
随堂演练 知识落实
1．C [氢氧燃料电池的总反应是2H2＋O2===2H2O，因而正极是O2得电子发生还原反应。]
2．A [Pb失电子作负极，电极反应式为Pb＋SO－2e－===PbSO4，故A正确；放电时，硫酸参加反应，导致溶液中氢离子浓度减小，则溶液的酸性减弱，故B错误；PbO2得电子，被还原，故C错误；根据电池反应式知，PbO2在反应中得电子，Pb元素的化合价由＋4变为＋2，所以二氧化铅作正极，故D错误。]
3．C [根据总反应可知氢气被氧化，氧气被还原，所以a电极为负极，b电极为正极。电流由正极流向负极，即由b极经导线流向a极，A错误；a电极上氢气发生氧化反应，为燃料电池的负极，B错误；该电池的产物为水，无污染，为环境友好电池，C正确；原电池可以将化学能转化为电能，D错误。]
4．(1)化学 电 (2)负 (3)0.5 mol