4.1课时2化学电源一
图片预览
文档简介
课时2 化学电源一
1. 了解常见电池的种类及特点。
2. 了解常见一次电池的工作原理，能分析书写电池的电极反应式。
3. 了解常见二次电池的工作原理，能分析书写电池的电极反应式。
请你将所了解的电池进行合理分类，并完成下表。
电池类型 特点 常见电池
一次电池
二次电池
1. 下图所示为两种常见一次电池普通锌锰电池和碱性锌锰电池的构造示意图。
普通锌锰电池 碱性锌锰电池
(1) 普通锌锰电池放电时发生的主要反应：
Zn＋2MnO2＋2NH4Cl===Zn(NH3)2Cl2＋2MnO(OH)。
①已知电池的负极反应为Zn－2e－＋2NH3===Zn(NH3)，写出电池的正极反应式。
②普通锌锰电池长时间使用后外壳会起鼓、变薄，甚至漏液，原因是什么？
(2) 碱性锌锰电池放电时发生的主要反应：
Zn＋2MnO2＋2H2O===Zn(OH)2＋2MnO(OH)。
①写出碱性锌锰电池放电时负极和正极反应式。
②与普通锌锰电池相比，碱性锌锰电池有哪些优点？
2. 银锌电池常被制成纽扣式微型电池，广泛用作各种电子仪器的电源，其构造如图所示，电池放电时的总反应为Zn＋Ag2O===ZnO＋2Ag。写出该电池的电极反应式。
3. 锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用能传导Li＋非水电解质溶液的电池。一种一次性锂电池放电时的反应为Li＋MnO2===LiMnO2，其构造如图所示。
(1) 写出放电时的电极反应式。
(2) 锂电池为什么使用非水电解质？
(3) 参与电极反应的单位质量的电极材料放出电能的大小称为该电池的比能量。从比能量的角度分析锂电池有什么优点？
活动三：认识几种常见二次电池的构造及工作原理
1. 铅酸蓄电池由两组栅状极板交替排列而成，正极板上覆盖有PbO2，负极板上覆盖有Pb，稀硫酸作电解液。其结构示意图如图所示。铅酸蓄电池是典型的可充型电池，它的电池总反应式为Pb＋PbO2＋4H＋＋2SO2PbSO4＋2H2O。
(1) 写出放电时的电极反应式。
(2) 已知充电时发生氧化反应的一极为阳极，发生还原反应的一极为阴极。写出充电时的电极反应式。
阳极：______________________________________________________。
阴极：______________________________________________________。
2. 锂离子电池是一种二次电池，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。最早的锂离子是把锂离子嵌入炭中形成负极，正极材料用LiCoO2，电解液是溶有LiPF6的有机溶剂。该锂离子电池放电时的反应式为Li1－xCoO2＋LixC===LiCoO2＋C，其构造示意图如右图所示。
(1) 写出放电时的电极反应式。
负极：____________________________________。
正极：____________________________________。
(2) 写出充电时的电极反应式。
阳极：_____________________________________________________________。
阴极：_____________________________________________________________。
1. 镁燃料电池以镁合金作为电池的一极，另一极充入过氧化氢，电解质溶液是酸化的氯化钠溶液，放电时总反应：Mg＋2H＋＋H2O2===Mg2+＋2H2O。下列关于该电池的说法正确的是( )
A. 镁合金为电源负极，发生氧化反应 B. 放电时H＋在正极反应得电子
C. 正极反应式为H2O2＋2e－===2OH－ D. 放电时正极的pH降低
2. 镍镉(NiCd)可充电电池在现代生活中有着广泛应用，它的充、放电反应按下式进行：2Ni(OH)2＋Cd(OH)2Cd＋2NiO(OH)＋2H2O，由此可知，该电池放电时的负极材料是( )
A. Cd(OH)2 B. Ni(OH)2 C. Cd D. NiO(OH)
3. 铝电池性能优越，Al-Ag2O电池可用作水下动力电源，其原理如图所示。下列说法错误的是( )
A. 该装置可实现化学能向电能的转化
B. Al是负极
C. 电池工作时Ag2O得到电子
D. NaOH没有参加电池反应
4. 被称为“软电池”的纸质电池，采用一个薄层纸片作为传导体，在其一边镀锌，而在其另一边喷涂二氧化锰。在纸内的OH－“流过”水和氧化锌组成的电解液。电池总反应： Zn＋2MnO2＋H2O===ZnO＋2MnOOH。下列说法正确的是 ( )
A. 该电池的负极为锌，发生还原反应
B. 该电池反应中二氧化锰起催化剂作用
C. 当 0.1 mol Zn 完全溶解时，转移电子个数为 1.204×1023
D. 电池正极反应式：MnO2＋e－＋H＋===MnOOH
5. 已知可逆反应：AsO＋2I－＋2H＋ AsO＋I2＋H2O。如右图所示，若向B中逐滴加入浓盐酸，发现电流表指针偏转。若改用向B中滴加40%的NaOH溶液，发现电流表指针偏转方向相反。
(1) 两次操作中电流表指针为什么会发生偏转，且方向相反？
______________________________________________________________________。
(2) 第一次操作中，C1棒上的反应为___________________________________。
(3) 第二次操作中，C2棒上的反应为___________________________________。
6. 高铁酸盐在能源、环保等方面有着广泛的用途。图1是高铁电池的模拟实验装置。
图1 图2
(1) 该电池放电时正极的电极反应式为________________________________。
(2) 盐桥中盛有饱和KCl溶液，此盐桥中氯离子向 ________(填“左”或“右”)移动。
(3) 图2为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，由此可得出高铁电池的优点有哪些？
课时2 化学电源一
【活动方案】
活动一：
电池类型 特点 常见电池
一次电池 电池活性物质、电解质均封闭在电池内，不能重复充电使用 锌锰干电池、纽扣电池
二次电池 充电后电池活性物质再生，可重复使用 铅蓄电池、锂离子电池
活动二：
1 (1) ①MnO2＋NH＋e－===MnO(OH)＋NH3
②普通锌锰电池的锌筒既作负极、又作电池外壳，放电时锌筒会变薄。同时该反应时有气体生成，当气体不能及时被吸收，会造成电池起鼓。当电池锌筒破损或气体体积膨胀不够密封时可能会漏液。
(2) ①负极：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2
正极：MnO2＋H2O＋e－===MnO(OH)＋OH－
②金属锌做成粉末状可以增加反应的接触面积，同时提高锌的利用率。隔离膜可以防止氧化剂MnO2与锌直接接触，造成电池效率低。外壳由不参与反应的其他金属制成，且反应没有气体生成，能防止电池因破损而漏液。
2 负极：Zn＋2OH――2e－===ZnO＋H2O
正极：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－
3 (1) 负极：Li―e－===Li＋
正极：MnO2＋e－＋Li＋===LiMnO2。
(2) 防止锂与水直接反应。
(3) 锂的摩尔质量小，单位质量的锂失电子数多，所以比能量大。由于一般的电池所含物质的质量一定，所以相同质量的锂可以产生更多的电能。
活动三：
1 (1) 负极：Pb＋SO－2e－===PbSO4
正极：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O
(2) 阳极：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋SO＋4H＋ 阴极：PbSO4＋2e－===Pb＋SO
2 (1) 负极：LixC－xe－===C＋xLi＋
正极：Li1－xCoO2＋xe－＋xLi＋===LiCoO2
(2) 阳极：LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋
阴极：C＋xLi＋＋xe－===LixC
【课堂反馈】
1 A 2 C 3 D 4 C
5 (1) 两次操作中均发生原电池反应，所以电流表指针均发生偏转；两次操作中，电极相反，电子流向相反，因而电流表指针偏转方向相反
(2) 2I－－2e－===I2
(3) AsO＋2OH－－2e－===AsO＋H2O
6 (1) FeO＋4H2O＋3e－===Fe(OH)3↓＋5OH－
(2) 右 (3) 使用时间长、工作电压稳定。
1. 了解常见电池的种类及特点。
2. 了解常见一次电池的工作原理，能分析书写电池的电极反应式。
3. 了解常见二次电池的工作原理，能分析书写电池的电极反应式。
请你将所了解的电池进行合理分类，并完成下表。
电池类型 特点 常见电池
一次电池
二次电池
1. 下图所示为两种常见一次电池普通锌锰电池和碱性锌锰电池的构造示意图。
普通锌锰电池 碱性锌锰电池
(1) 普通锌锰电池放电时发生的主要反应：
Zn＋2MnO2＋2NH4Cl===Zn(NH3)2Cl2＋2MnO(OH)。
①已知电池的负极反应为Zn－2e－＋2NH3===Zn(NH3)，写出电池的正极反应式。
②普通锌锰电池长时间使用后外壳会起鼓、变薄，甚至漏液，原因是什么？
(2) 碱性锌锰电池放电时发生的主要反应：
Zn＋2MnO2＋2H2O===Zn(OH)2＋2MnO(OH)。
①写出碱性锌锰电池放电时负极和正极反应式。
②与普通锌锰电池相比，碱性锌锰电池有哪些优点？
2. 银锌电池常被制成纽扣式微型电池，广泛用作各种电子仪器的电源，其构造如图所示，电池放电时的总反应为Zn＋Ag2O===ZnO＋2Ag。写出该电池的电极反应式。
3. 锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用能传导Li＋非水电解质溶液的电池。一种一次性锂电池放电时的反应为Li＋MnO2===LiMnO2，其构造如图所示。
(1) 写出放电时的电极反应式。
(2) 锂电池为什么使用非水电解质？
(3) 参与电极反应的单位质量的电极材料放出电能的大小称为该电池的比能量。从比能量的角度分析锂电池有什么优点？
活动三：认识几种常见二次电池的构造及工作原理
1. 铅酸蓄电池由两组栅状极板交替排列而成，正极板上覆盖有PbO2，负极板上覆盖有Pb，稀硫酸作电解液。其结构示意图如图所示。铅酸蓄电池是典型的可充型电池，它的电池总反应式为Pb＋PbO2＋4H＋＋2SO2PbSO4＋2H2O。
(1) 写出放电时的电极反应式。
(2) 已知充电时发生氧化反应的一极为阳极，发生还原反应的一极为阴极。写出充电时的电极反应式。
阳极：______________________________________________________。
阴极：______________________________________________________。
2. 锂离子电池是一种二次电池，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。最早的锂离子是把锂离子嵌入炭中形成负极，正极材料用LiCoO2，电解液是溶有LiPF6的有机溶剂。该锂离子电池放电时的反应式为Li1－xCoO2＋LixC===LiCoO2＋C，其构造示意图如右图所示。
(1) 写出放电时的电极反应式。
负极：____________________________________。
正极：____________________________________。
(2) 写出充电时的电极反应式。
阳极：_____________________________________________________________。
阴极：_____________________________________________________________。
1. 镁燃料电池以镁合金作为电池的一极，另一极充入过氧化氢，电解质溶液是酸化的氯化钠溶液，放电时总反应：Mg＋2H＋＋H2O2===Mg2+＋2H2O。下列关于该电池的说法正确的是( )
A. 镁合金为电源负极，发生氧化反应 B. 放电时H＋在正极反应得电子
C. 正极反应式为H2O2＋2e－===2OH－ D. 放电时正极的pH降低
2. 镍镉(NiCd)可充电电池在现代生活中有着广泛应用，它的充、放电反应按下式进行：2Ni(OH)2＋Cd(OH)2Cd＋2NiO(OH)＋2H2O，由此可知，该电池放电时的负极材料是( )
A. Cd(OH)2 B. Ni(OH)2 C. Cd D. NiO(OH)
3. 铝电池性能优越，Al-Ag2O电池可用作水下动力电源，其原理如图所示。下列说法错误的是( )
A. 该装置可实现化学能向电能的转化
B. Al是负极
C. 电池工作时Ag2O得到电子
D. NaOH没有参加电池反应
4. 被称为“软电池”的纸质电池，采用一个薄层纸片作为传导体，在其一边镀锌，而在其另一边喷涂二氧化锰。在纸内的OH－“流过”水和氧化锌组成的电解液。电池总反应： Zn＋2MnO2＋H2O===ZnO＋2MnOOH。下列说法正确的是 ( )
A. 该电池的负极为锌，发生还原反应
B. 该电池反应中二氧化锰起催化剂作用
C. 当 0.1 mol Zn 完全溶解时，转移电子个数为 1.204×1023
D. 电池正极反应式：MnO2＋e－＋H＋===MnOOH
5. 已知可逆反应：AsO＋2I－＋2H＋ AsO＋I2＋H2O。如右图所示，若向B中逐滴加入浓盐酸，发现电流表指针偏转。若改用向B中滴加40%的NaOH溶液，发现电流表指针偏转方向相反。
(1) 两次操作中电流表指针为什么会发生偏转，且方向相反？
______________________________________________________________________。
(2) 第一次操作中，C1棒上的反应为___________________________________。
(3) 第二次操作中，C2棒上的反应为___________________________________。
6. 高铁酸盐在能源、环保等方面有着广泛的用途。图1是高铁电池的模拟实验装置。
图1 图2
(1) 该电池放电时正极的电极反应式为________________________________。
(2) 盐桥中盛有饱和KCl溶液，此盐桥中氯离子向 ________(填“左”或“右”)移动。
(3) 图2为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，由此可得出高铁电池的优点有哪些？
课时2 化学电源一
【活动方案】
活动一：
电池类型 特点 常见电池
一次电池 电池活性物质、电解质均封闭在电池内，不能重复充电使用 锌锰干电池、纽扣电池
二次电池 充电后电池活性物质再生，可重复使用 铅蓄电池、锂离子电池
活动二：
1 (1) ①MnO2＋NH＋e－===MnO(OH)＋NH3
②普通锌锰电池的锌筒既作负极、又作电池外壳，放电时锌筒会变薄。同时该反应时有气体生成，当气体不能及时被吸收，会造成电池起鼓。当电池锌筒破损或气体体积膨胀不够密封时可能会漏液。
(2) ①负极：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2
正极：MnO2＋H2O＋e－===MnO(OH)＋OH－
②金属锌做成粉末状可以增加反应的接触面积，同时提高锌的利用率。隔离膜可以防止氧化剂MnO2与锌直接接触，造成电池效率低。外壳由不参与反应的其他金属制成，且反应没有气体生成，能防止电池因破损而漏液。
2 负极：Zn＋2OH――2e－===ZnO＋H2O
正极：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－
3 (1) 负极：Li―e－===Li＋
正极：MnO2＋e－＋Li＋===LiMnO2。
(2) 防止锂与水直接反应。
(3) 锂的摩尔质量小，单位质量的锂失电子数多，所以比能量大。由于一般的电池所含物质的质量一定，所以相同质量的锂可以产生更多的电能。
活动三：
1 (1) 负极：Pb＋SO－2e－===PbSO4
正极：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O
(2) 阳极：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋SO＋4H＋ 阴极：PbSO4＋2e－===Pb＋SO
2 (1) 负极：LixC－xe－===C＋xLi＋
正极：Li1－xCoO2＋xe－＋xLi＋===LiCoO2
(2) 阳极：LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋
阴极：C＋xLi＋＋xe－===LixC
【课堂反馈】
1 A 2 C 3 D 4 C
5 (1) 两次操作中均发生原电池反应，所以电流表指针均发生偏转；两次操作中，电极相反，电子流向相反，因而电流表指针偏转方向相反
(2) 2I－－2e－===I2
(3) AsO＋2OH－－2e－===AsO＋H2O
6 (1) FeO＋4H2O＋3e－===Fe(OH)3↓＋5OH－
(2) 右 (3) 使用时间长、工作电压稳定。