重庆市人教版高中化学选修4学案-4.2化学电源
文档属性
| 名称 | 重庆市人教版高中化学选修4学案-4.2化学电源 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 349.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2016-12-12 00:58:47 | ||
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文档简介
第四章
电化学基础
第二节
化学电源
【考纲要求】
了解常见化学电源的种类及其工作原理。
【自主学习】
阅读课本P74---P78，思考并完成以下预习内容。
1．请写出碱性锌锰电池和氢氧燃料电池（电解液为KOH溶液）的电极反应式。
2.简述锌锰电池和铅蓄电池的优缺点。
3.回收废旧电池的意义是什么？
4.化学电源电极反应遵循最基本的规律是什么？
5.二次电池充放电过程有何本质区别？蓄电池经多次充放电后需要给蓄电池补充硫酸吗？
【考点突破】
考点一：化学电池电极反应式的书写
例1
有一种纸质软电池，该电池采用薄层纸片作为载体和传导体，一面附着锌，另一面附着二氧化锰。电池总反应为Zn＋2MnO2＋H2O===ZnO＋2MnO(OH)，关于此电池，下列说法正确的是( )
A．该电池Zn为负极，ZnO为正极，MnO2为催化剂
B．该电池的正极反应为MnO2＋e－＋H2O===MnO(OH)＋OH－
C．放电时外电路电子由Zn流向MnO2，内电路电子由MnO2流向Zn
D．电池工作时OH－通过薄层纸片向附着二氧化锰的电极移动
例2
研究人员发明了一种“海水”电池，其电池总反应可表示为
5MnO2＋2Ag＋2NaCl====Na2Mn5O10＋2AgCl
下列有关说法正确的是( )
A．正极反应式：Ag＋Cl－－e－===AgCl
B．电子从电源的正极经外电路流向负极
C．Na＋不断向“海水”电池的负极移动
D．每生成1
mol
Na2Mn5O10转移2
mol电子
反馈练习1
高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为：
3Zn＋2K2FeO4＋8H2O
3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH
下列叙述不正确的是( )
A．放电时负极反应为：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2
B．充电时阳极反应为：Fe(OH)3－3e－＋5OH－===FeO42-＋4H2O
C．放电时每转移3
mol电子，正极有1
mol
K2FeO4被氧化
D．放电时正极附近溶液的碱性增强
反馈练习2
生产铅蓄电池时，在两极板上的铅、锑合金栅架上均匀涂上膏状的PbSO4，干燥后再安装，充电后即可使用，发生的反应是：
2PbSO4＋2H2O
PbO2＋Pb＋2H2SO4
下列对铅蓄电池的说法错误的是( )
A．需要定期补充硫酸
B．工作时铅是负极，PbO2是正极
C．工作时负极上发生的反应是Pb－2e－＋SO42-===PbSO4
D．工作时电解质溶液的密度减小
考点二：常见的化学电源
例3
一种用甲醇、氧气和强碱溶液制成的手机电池，可连续使用一个月，其电池反应为：2CH3OH＋3O2＋4OH－
2CO32-＋6H2O，则下列有关说法正确的是( )
A．放电时CH3OH参与反应的电极为正极
B．放电时负极的电极反应为CH3OH＋8OH－－6e－===
CO32-＋6H2O
C．标准状况下，通入5.6
L
O2并完全反应后，有0.5
mol电子转移
D．放电一段时间后，通入氧气的电极附近溶液的pH降低
例4
一种新型乙醇电池用磺酸类质子做溶剂，比甲醇电池效率高出32倍。电池示意图如图所示：电池总反应为C2H5OH＋3O2===2CO2＋3H2O。下列对该电池的说法正确的是( )
A．b极为电池的负极
B．电池工作时电子由b极沿导线经灯泡再到a极
C．1
mol乙醇被氧化转移6NA个电子
D．电池正极的电极反应为4H＋＋O2＋4e－===2H2O
反馈训练3
镁燃料电池作为一种高能化学电源，具有良好的应用前景。下图是镁－空气燃料电池工作原理示意图。下列有关该电池的说法正确的是( )
A．该电池Mg做负极，发生还原反应
B．该电池的正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
C．电池工作时，电子通过导线由碳电极流向Mg电极
D．当电路中通过0.2
mol电子时，消耗的O2体积为1.12
L
【考点巩固】
1.
电池是人类生产和生活中的重要能量来源，各式各样电池的发展是化学对人类的一项重大贡献。下列有关电池的叙述正确的是( )
A．原电池反应均是自发的氧化还原反应
B．氢氧燃料电池工作时氢气在正极被氧化
C．氢氧燃料电池是将热能转变为电能的装置
D．铅蓄电池在放电过程中，负极质量减小，正极质量增加
2.
燃料电池能有效提高能源利用率，具有广泛的应用前景。下列物质均可用作燃料电池的燃料，其中最环保的是( )
A．甲醇
B．天然气
C．液化石油气
D．氢气
3．一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为CH3CH2OH－4e－＋H2O===CH3COOH＋4H＋，下列有关说法正确的是( )
A．检测时，电解质溶液中的H＋向负极移动
B．若有0.4
mol电子转移，则在标准状况下消耗4.48
L氧气
C．电池反应的化学方程式为CH3CH2OH＋O2===CH3COOH＋H2O
D．正极上发生的反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－
4．某汽车尾气分析仪以燃料电池为工作原理测定CO的浓度，其装置如图所示，该电池中电解质为氧化钇—氧化钠，其中O2－可以在固体介质NASICON中自由移动。下列说法不正确的是( )
A．工作时电极b作正极，O2－由电极b流向电极a
B．负极的电极反应式为：CO＋O2－－2e－===
CO2
C．当传感器中通过2×10－3
mol电子时，通过的尾气中含有2.24
mL
CO
D．传感器中通过的电流越大，尾气中CO的含量越高
5．糕点包装中常用的脱氧剂组成为还原性铁粉、氯化钠、炭粉等，其脱氧原理与钢铁的吸氧腐蚀相同。下列分析正确的是( )
A．脱氧过程是吸热反应，可降低温度，延长糕点保质期
B．脱氧过程中铁作原电池正极，电极反应为：Fe－3e－===
Fe3＋
C．脱氧过程中碳作原电池负极，电极反应为：2H2O＋O2＋4e－===
4OH－
D．含有1.12
g铁粉的脱氧剂，理论上最多能吸收氧气336
mL(标准状况)
6．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：PbSO4＋2LiCl＋Ca===CaCl2＋Li2SO4＋Pb。
下列有关说法正确的是( )
A．正极反应式：Ca＋2Cl－－2e－===CaCl2
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
7．某种聚合物锂离子电池放电时的反应为Li1－xCoO2＋LixC6
===
6C＋LiCoO2，其电池如图所示。下列说法不正确的是( )
A．放电时，LixC6发生氧化反应
B．充电时，Li＋通过交换膜从左向右移动
C．充电时，将电池的负极与外接电源的负极相连
D．放电时，电池的正极反应为
Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===
LiCoO2
8．氯铝电池是一种新型的燃料电池，电解质溶液是KOH溶液，试回答下列问题：
(1)通入氯气的电极是________极(填“正”或“负”)，电极反应式为：
。
(2)加入铝的电极是________极(填“正”或“负”)，电极反应式为：_____________________。
(3)电子从________极流向________极(填“Al”或“Cl2”)。
9．锌银电池比能量大、电压平稳，广泛用于电子手表、照相机、计算器和其他微型电子仪器。电解质溶液是KOH溶液，电池总反应为Zn＋Ag2O===ZnO＋2Ag。请回答下列问题：
(1)该电池的正极材料是________；电池工作时，阳离子向________(填“正极”或“负极”)移动；负极的反应式为________。
(2)①电极材料锌可由闪锌矿在空气中煅烧成氧化锌，然后用碳还原来制取，化学反应方程式为ZnO＋C高温,Zn＋CO，此法为________。
A．电解法
B．热还原法
C．热分解法
10．氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。右图为电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定。请回答：
(1)氢氧燃料电池的能量转化主要形式是________________，在导线中电子流动方向为________________(用a、b表示)。
(2)负极反应式为_____________________。(3)电极表面镀铂粉的原因为：
(4)该电池工作时，H2和O2连续由外部供给，电池可连续不断提供电能。因此，大量安全储氢是关键技术之一。金属锂是一种重要的储氢材料，吸氢和放氢原理如下：
Ⅰ.2Li＋H22LiH
Ⅱ.LiH＋H2O===LiOH＋H2↑
①反应Ⅰ中的还原剂是________，反应Ⅱ中的氧化剂是________。
②已知LiH固体密度为0.82
g·cm－3，用锂吸收224
L(标准状况)H2，生成的LiH体积与被吸收的H2体积比为________________________。
③由②生成的LiH与H2O作用，放出的H2用作电池燃料，若能量转化率为80%，则导线中通过电子的物质的量为____________mol。
第四章
电化学基础
第二节
化学电源
【考点突破】
例1
B
例2
D
反馈训练1
C
反馈训练2
A
例3
B
例4
D
反馈训练3
B
【考点巩固】
1
A
2
D
3
C
4
C
5
D
6
D
7
B
8
(1)正 3Cl2＋6e－===6Cl－
(2)负 2Al－6e－＋8OH－===2AlO2-＋4H2O
(3)Al Cl2
9
(1)Ag2O 正极 Zn－2e－＋2OH－====ZnO＋H2O
(2)①
B ②
2Ag2O4Ag＋O2↑
10
(1)2C4H10＋13O2===8CO2＋10H2O
(2)O2＋4e－===2O2－ 向负极移动 负极
(3)燃料电池具有较高的能量利用率
(4)为维持电荷平衡，晶体中的O2－将减少，从而使O2－得以在电场作用下向负极移动
(5)碳粒
充电
放电
电化学基础
第二节
化学电源
【考纲要求】
了解常见化学电源的种类及其工作原理。
【自主学习】
阅读课本P74---P78，思考并完成以下预习内容。
1．请写出碱性锌锰电池和氢氧燃料电池（电解液为KOH溶液）的电极反应式。
2.简述锌锰电池和铅蓄电池的优缺点。
3.回收废旧电池的意义是什么？
4.化学电源电极反应遵循最基本的规律是什么？
5.二次电池充放电过程有何本质区别？蓄电池经多次充放电后需要给蓄电池补充硫酸吗？
【考点突破】
考点一：化学电池电极反应式的书写
例1
有一种纸质软电池，该电池采用薄层纸片作为载体和传导体，一面附着锌，另一面附着二氧化锰。电池总反应为Zn＋2MnO2＋H2O===ZnO＋2MnO(OH)，关于此电池，下列说法正确的是( )
A．该电池Zn为负极，ZnO为正极，MnO2为催化剂
B．该电池的正极反应为MnO2＋e－＋H2O===MnO(OH)＋OH－
C．放电时外电路电子由Zn流向MnO2，内电路电子由MnO2流向Zn
D．电池工作时OH－通过薄层纸片向附着二氧化锰的电极移动
例2
研究人员发明了一种“海水”电池，其电池总反应可表示为
5MnO2＋2Ag＋2NaCl====Na2Mn5O10＋2AgCl
下列有关说法正确的是( )
A．正极反应式：Ag＋Cl－－e－===AgCl
B．电子从电源的正极经外电路流向负极
C．Na＋不断向“海水”电池的负极移动
D．每生成1
mol
Na2Mn5O10转移2
mol电子
反馈练习1
高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为：
3Zn＋2K2FeO4＋8H2O
3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH
下列叙述不正确的是( )
A．放电时负极反应为：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2
B．充电时阳极反应为：Fe(OH)3－3e－＋5OH－===FeO42-＋4H2O
C．放电时每转移3
mol电子，正极有1
mol
K2FeO4被氧化
D．放电时正极附近溶液的碱性增强
反馈练习2
生产铅蓄电池时，在两极板上的铅、锑合金栅架上均匀涂上膏状的PbSO4，干燥后再安装，充电后即可使用，发生的反应是：
2PbSO4＋2H2O
PbO2＋Pb＋2H2SO4
下列对铅蓄电池的说法错误的是( )
A．需要定期补充硫酸
B．工作时铅是负极，PbO2是正极
C．工作时负极上发生的反应是Pb－2e－＋SO42-===PbSO4
D．工作时电解质溶液的密度减小
考点二：常见的化学电源
例3
一种用甲醇、氧气和强碱溶液制成的手机电池，可连续使用一个月，其电池反应为：2CH3OH＋3O2＋4OH－
2CO32-＋6H2O，则下列有关说法正确的是( )
A．放电时CH3OH参与反应的电极为正极
B．放电时负极的电极反应为CH3OH＋8OH－－6e－===
CO32-＋6H2O
C．标准状况下，通入5.6
L
O2并完全反应后，有0.5
mol电子转移
D．放电一段时间后，通入氧气的电极附近溶液的pH降低
例4
一种新型乙醇电池用磺酸类质子做溶剂，比甲醇电池效率高出32倍。电池示意图如图所示：电池总反应为C2H5OH＋3O2===2CO2＋3H2O。下列对该电池的说法正确的是( )
A．b极为电池的负极
B．电池工作时电子由b极沿导线经灯泡再到a极
C．1
mol乙醇被氧化转移6NA个电子
D．电池正极的电极反应为4H＋＋O2＋4e－===2H2O
反馈训练3
镁燃料电池作为一种高能化学电源，具有良好的应用前景。下图是镁－空气燃料电池工作原理示意图。下列有关该电池的说法正确的是( )
A．该电池Mg做负极，发生还原反应
B．该电池的正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
C．电池工作时，电子通过导线由碳电极流向Mg电极
D．当电路中通过0.2
mol电子时，消耗的O2体积为1.12
L
【考点巩固】
1.
电池是人类生产和生活中的重要能量来源，各式各样电池的发展是化学对人类的一项重大贡献。下列有关电池的叙述正确的是( )
A．原电池反应均是自发的氧化还原反应
B．氢氧燃料电池工作时氢气在正极被氧化
C．氢氧燃料电池是将热能转变为电能的装置
D．铅蓄电池在放电过程中，负极质量减小，正极质量增加
2.
燃料电池能有效提高能源利用率，具有广泛的应用前景。下列物质均可用作燃料电池的燃料，其中最环保的是( )
A．甲醇
B．天然气
C．液化石油气
D．氢气
3．一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为CH3CH2OH－4e－＋H2O===CH3COOH＋4H＋，下列有关说法正确的是( )
A．检测时，电解质溶液中的H＋向负极移动
B．若有0.4
mol电子转移，则在标准状况下消耗4.48
L氧气
C．电池反应的化学方程式为CH3CH2OH＋O2===CH3COOH＋H2O
D．正极上发生的反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－
4．某汽车尾气分析仪以燃料电池为工作原理测定CO的浓度，其装置如图所示，该电池中电解质为氧化钇—氧化钠，其中O2－可以在固体介质NASICON中自由移动。下列说法不正确的是( )
A．工作时电极b作正极，O2－由电极b流向电极a
B．负极的电极反应式为：CO＋O2－－2e－===
CO2
C．当传感器中通过2×10－3
mol电子时，通过的尾气中含有2.24
mL
CO
D．传感器中通过的电流越大，尾气中CO的含量越高
5．糕点包装中常用的脱氧剂组成为还原性铁粉、氯化钠、炭粉等，其脱氧原理与钢铁的吸氧腐蚀相同。下列分析正确的是( )
A．脱氧过程是吸热反应，可降低温度，延长糕点保质期
B．脱氧过程中铁作原电池正极，电极反应为：Fe－3e－===
Fe3＋
C．脱氧过程中碳作原电池负极，电极反应为：2H2O＋O2＋4e－===
4OH－
D．含有1.12
g铁粉的脱氧剂，理论上最多能吸收氧气336
mL(标准状况)
6．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：PbSO4＋2LiCl＋Ca===CaCl2＋Li2SO4＋Pb。
下列有关说法正确的是( )
A．正极反应式：Ca＋2Cl－－2e－===CaCl2
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
7．某种聚合物锂离子电池放电时的反应为Li1－xCoO2＋LixC6
===
6C＋LiCoO2，其电池如图所示。下列说法不正确的是( )
A．放电时，LixC6发生氧化反应
B．充电时，Li＋通过交换膜从左向右移动
C．充电时，将电池的负极与外接电源的负极相连
D．放电时，电池的正极反应为
Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===
LiCoO2
8．氯铝电池是一种新型的燃料电池，电解质溶液是KOH溶液，试回答下列问题：
(1)通入氯气的电极是________极(填“正”或“负”)，电极反应式为：
。
(2)加入铝的电极是________极(填“正”或“负”)，电极反应式为：_____________________。
(3)电子从________极流向________极(填“Al”或“Cl2”)。
9．锌银电池比能量大、电压平稳，广泛用于电子手表、照相机、计算器和其他微型电子仪器。电解质溶液是KOH溶液，电池总反应为Zn＋Ag2O===ZnO＋2Ag。请回答下列问题：
(1)该电池的正极材料是________；电池工作时，阳离子向________(填“正极”或“负极”)移动；负极的反应式为________。
(2)①电极材料锌可由闪锌矿在空气中煅烧成氧化锌，然后用碳还原来制取，化学反应方程式为ZnO＋C高温,Zn＋CO，此法为________。
A．电解法
B．热还原法
C．热分解法
10．氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。右图为电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定。请回答：
(1)氢氧燃料电池的能量转化主要形式是________________，在导线中电子流动方向为________________(用a、b表示)。
(2)负极反应式为_____________________。(3)电极表面镀铂粉的原因为：
(4)该电池工作时，H2和O2连续由外部供给，电池可连续不断提供电能。因此，大量安全储氢是关键技术之一。金属锂是一种重要的储氢材料，吸氢和放氢原理如下：
Ⅰ.2Li＋H22LiH
Ⅱ.LiH＋H2O===LiOH＋H2↑
①反应Ⅰ中的还原剂是________，反应Ⅱ中的氧化剂是________。
②已知LiH固体密度为0.82
g·cm－3，用锂吸收224
L(标准状况)H2，生成的LiH体积与被吸收的H2体积比为________________________。
③由②生成的LiH与H2O作用，放出的H2用作电池燃料，若能量转化率为80%，则导线中通过电子的物质的量为____________mol。
第四章
电化学基础
第二节
化学电源
【考点突破】
例1
B
例2
D
反馈训练1
C
反馈训练2
A
例3
B
例4
D
反馈训练3
B
【考点巩固】
1
A
2
D
3
C
4
C
5
D
6
D
7
B
8
(1)正 3Cl2＋6e－===6Cl－
(2)负 2Al－6e－＋8OH－===2AlO2-＋4H2O
(3)Al Cl2
9
(1)Ag2O 正极 Zn－2e－＋2OH－====ZnO＋H2O
(2)①
B ②
2Ag2O4Ag＋O2↑
10
(1)2C4H10＋13O2===8CO2＋10H2O
(2)O2＋4e－===2O2－ 向负极移动 负极
(3)燃料电池具有较高的能量利用率
(4)为维持电荷平衡，晶体中的O2－将减少，从而使O2－得以在电场作用下向负极移动
(5)碳粒
充电
放电