高中化学人教版（2019）必修二 第六章第一节化学反应与能量变化第三课时学案（含答案）

第六章第一节化学反应与能量变化
第三课时学案
【学习目标】
1．知道干电池、充电电池、燃料电池等化学电源的特点。
2．能正确书写简单化学电源的电极反应式。
3．探究干电池的构成，能用生活中的材料制作简单原电池。
4．体会研制新型电池的重要性，能举例说明化学电源对提高生活质量的重要意义。
【目标一】发展中的化学电源
常见电池种类：干电池（一次电池）、充电电池（二次电池）、燃料电池
1．一次电池
⑴ 特点：电池放电后____充电，即不能重复使用。
⑵ 锌锰干电池的构造如图所示。
锌筒为负极，石墨棒为正极，NH4Cl糊的作用是_____________。
负极电极反应为：
正极电极反应为：2MnO2 + 2NH4+ + 2e－===Mn2O3 + 2NH3↑+ H2O
总反应化学方程式：
2．二次电池（充电电池）
⑴ 特点：二次电池在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以 ，使电池恢复到放电前的状态。
⑵ 能量转化：化学能 电能
⑶ 常见的充电电池：铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等。
⑷ 铅酸蓄电池常用作汽车电瓶，其构造如图所示，
总反应化学方程式：Pb + PbO2 + 2H2SO42PbSO4 + 2H2O
负极材料（ ），电极反应为：
正极材料（ ），电极反应为：
⑸ 镍氢电池：电解质溶液为KOH溶液。
总反应化学方程式：H2+2NiO(OH) 2Ni(OH)2
负极材料（ ），电极反应为：
正极材料（ ），电极反应为：
⑹ 锂离子电池：锂是最轻的金属，也是活动性极强的金属，是制造电池的理想物质。锂离子电池是新一代可充电的的绿色电池，已成为笔记本电脑，移动电话，照相机的主流电源。
以锂为负极的非水电解质电池有几十种，其中性能最好、最有发展前途的是锂—二氧化锰非水电解质电池，这种电池以片状金属锂为负极，电解活性MnO2作正极，高氯酸及溶于碳酸丙烯酯和二甲氧基乙烷的混合有机溶剂作为电解质溶液。
总反应化学方程式：Li＋ MnO2＝ LiMnO2
负极电极反应为：
正极电极反应为：
3．发展中的燃料电池
燃料电池是一种将燃料（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，具有清洁、安全、高效等特点。燃料电池的能量转化率达到80％以上。
⑴ 氢氧燃料电池：
总化学方程式：___________________________；
①酸性介质：H+能稳定存在，O2－会与H+结合成H2O。
负极： ，该电极附近pH值 。
正极： ，该电极附近pH值 。
原电池工作一段时间后，溶液的物质的量浓度 ，pH值 。
②碱性介质：H+不能稳定存在会与OH－结合成水，而O2－也不能稳定存在会与水结合形成OH－。
负极： ，该电极附近pH值 。
正极： ，该电极附近pH值 。
原电池工作一段时间后，溶液的物质的量浓度 ，pH值 。
③熔融的金属氧化物作介质传导O2－：O2－能存在，H+会与固体电解质中O2－结合形成水。
负极： ；
正极： 。
④碳酸盐作介质：
负极： ；
正极： 。
⑵ 甲烷燃料电池（电解质溶液为KOH）
总反应化学方程式：
负极： ，该电极附近pH值 。
正极： ，该电极附近pH值 。
原电池工作一段时间后，溶液的物质的量浓度 ，pH值 。
燃料电池的优点是：______________________________________________________________。
燃料电池与其他化学电源的区别是___________________________________________________。
【阅读材料】
1．电极反应式的书写原则：
电极反应式遵循质量守恒、得失电子守恒及电荷守恒，遵循离子方程式的书写规则。
负极：失电子，发生氧化反应（一般是负极本身失电子，燃料电池为燃料失电子）
正极：得电子，发生还原反应（一般是溶液中阳离子在正极上得电子，但也可能是O2在正极上得电子，或正极本身得电子）
总反应式（电池反应）=== 正极反应式 + 负极反应式
加减法书写燃料电池电极反应式：
由甲醇和氧气以及强碱作电解质溶液的新型手机电池。
⑴ 写出电池总反应式
解析：CH3OH+O2→CO2+H2O……①
但：CO2在碱性环境中不存在，会与OH－反应生成CO2- 3
CO2+2OH－=== CO2- 3+H2O……②
故将①、②式进行叠加即为总反应：
2CH3OH+3O2+4OH－=== 2CO2- 3+6H2O ……③
⑵ 写出电池的正极反应式
由于电解质溶液为碱性，正极反应式为：O2+2H2O+4e－=== 4OH－……④
⑶ 写出电池的负极反应式
负极反应式＝总反应式－正极反应式＝③－④
2CH3OH+3O2+4OH－－3O2－6H2O－12e－=== 2CO2- 3+6H2O－12OH－
调整之后得（负极）：CH3OH+8OH－－6e－=== CO2- 3+6H2O
【小结】
名称 干电池 (一次电池) 充电电池 (二次电池) 燃料电池
特点 ①活性物质(发生氧化还原反应的物质)消耗到一定程度后，不能再使用；②电解质溶液为胶状，不流动 ①放电后可再充电使活性物质获得再生；②可以多次充电，重复使用 ①电极本身不包含活性物质，只是一个催化转换元件；②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，生成物不断地被排出
举例 普通的锌锰电池、碱性锌锰电池、银锌电池等 铅蓄电池、锂电池、镍氢电池等 氢氧燃料电池、CH4燃料电池、CH3OH燃料电池等
【导练】
1．1991年，我国首创以铝-空气-海水电池为能源的新型海水标志灯已研制成功。这种灯以取之不尽的海水为电解质溶液，靠空气中氧气使铝不断氧化而产生电流。只要把灯放入海水中，数分钟后就会发出耀眼的闪光，其能量比干电池高20～50倍。
试推测这种新型电池的负极发生反应的物质是 ，
负极反应：
在正极发生反应的物质是 ，正极反应： 。
电池总反应式为： 。
2．下列关于充电电池的叙述，不正确的是（ ）
A．充电电池的化学反应原理是氧化还原反应
B．充电电池可以无限制地反复放电、充电
C．充电是使放电时的氧化还原逆向进行
D．较长时间不使用电器时，最好从电器中取出电池，并妥善保存
3．下列说法中正确的是（ ）
①燃料电池的反应物可不储存在电池的内部 ②锌锰干电池是一次电池，铅蓄电池是二次电池
③锂离子电池是新一代可充电电池 ④燃料电池作为汽车驱动能源已研发成功
A．②③④　　B．①②③④ C．①②③ D．①③④
(
1
)