化学：2.3.2《化学能与电能的转化》学案（苏教版必修2）
文档属性
| 名称 | 化学：2.3.2《化学能与电能的转化》学案（苏教版必修2） |  | |
| 格式 | rar | ||
| 文件大小 | 45.9KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 苏教版 | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2009-07-07 10:57:00 | ||
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文档简介
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《第三节 化学能与电能的转化》学案
第二课时 化学电源
【学习目标】21世纪教育网
1. 认识化学电源的分类及常见的化学电源；
2. 了解废旧电池的处理，培养可持续发展的环保意识。
【知识梳理】
化学电源
一、化学电源的分类
化学电源 分类 实例 特点及应用
一次电池
二次电池
燃料电池
思考：如何根据电池反应判断电极性质？
名称 放电反应 负极
锌锰电池 Zn+2MnO2+2NH4Cl=ZnCl2+2MnO(OH)+2NH3
锌汞电池 Zn+HgO+H2O=Zn(OH)2 +Hg
铅蓄电池 Pb+PbO2+2H2SO4═2PbSO4+2H2O
镍镉电池 Cd+2NiO(OH)+2H2O=Cd(OH)2 +2Ni(OH)2
总结：判断原电池电极的方法
方法一：根据电极反应的本身确定。
失电子的反应→氧化反应→_____极；得电子的反应→还原反应→______极。
方法二：电子方向或电流方向
方法三：根据电极材料的性质确定。通常是
（1）对于金属——金属电极，活泼金属是________，不活泼金属是_______；
（2）对于金属——非金属电极，金属是_____，非金属是_______，如干电池等；
（3）对于金属——化合物电极，金属是_____，化合物是________。
二、几种化学电源的简单介绍
1. 锌锰干电池（如右图）
优点：制作简单、价格便宜。
缺点：放电时间短，电压下降快。
2. 银锌钮扣电池
放电平稳，电流大
21世纪教育网
3.铅蓄电池
优点：可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉
缺点：比能量低、笨重、废弃电池污染环境
4.燃料电池
燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。（氢气、烃、肼、甲醇、氨、煤气燃料电池……）
联想与启迪;
有资料显示，一节一号电池烂在地里，能使大片的土壤永远失去利用价值；一粒纽扣电池可使600吨水受到污染，相当于一个人一生的饮水量。若将旧电池混入生活垃圾一起填埋或随手丢弃，渗出的汞及重金属物质会渗透于土壤，污染地下水，进而进入鱼类、农作物中，破坏人类的生存环境。人体吸收到这些重金属后，汞会破坏人体中枢神经，铬易引起人体慢性中毒，主要病症有肺气肿、骨质钙化、贫血甚至造成人体瘫痪；而铅进入人体最难排泄，它会干扰肾功能、生殖功能等。
1. 看了以上资料，你有何感想？
2. 废旧电池应当如何处理？______________________________
[典型例题]
1.银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源，它的充电和放电过程可表示为 ，
此电池放电时，负极上发生反应的物质是 （ ）
解析：因为放电发生Ag2O + Zn + H2O = 2Ag + Zn(OH)2的反应，负极失去电子，发生氧化反应，做还原剂，因此负极为Zn,答案为D
2.（海水电池）1991年我国首创以铝－空气－海水电池作为能源的新型海水标志灯，以海水为电解质，靠空气中的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，就会发出耀眼的白光，其总反应方程式为：4Al + 3O2 + 6H2O = 4Al(OH)3,则该电源的负极材料为 ，正极材料为 ，负极反应
正极反应 。
解析：Al 、O2（空气）之间的氧化还原反应为：4Al + 3O2 = Al2O3.将该反应与原电池原理、铝的导电性等知识进行综合分析可知，铝既是负极产物，又是反应材料，O2是正极反应物，正极材料应该选择还原性比铝弱的导电性强的材料，如石墨等
铝、O2的氧化反应、还原反应分别为：Al – 3e- = Al3+,O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-
答案：铝 石墨 负极反应：Al – 3e- = Al3+，O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-
【随堂检测】21世纪教育网
1. 随着人们生活质量的不断提高,废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程,其首要原因是 ( )
A．利用电池外壳的金属材料
B．防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染
C．不使电池中渗泄的电解液腐蚀其它物品
D．回收其中石墨电极
2. Li-Cd池在现代生活中有广泛应用,它的充放电反应按下式进行:
Cd(OH)2 + 2Ni(OH)2 Cd + 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. 电子表和电子计算器的电源通常用微型银-锌电池,其电极分别为Ag2O和Zn,电解质为KOH溶液，电极总反应为：Ag2O + H2O + Zn = Zn(OH)2 + 2Ag.下列叙述正确的是( )
A．Zn是正极, Ag2O是负极 B．Zn是负极, Ag2O是正极
C．工作时负极区溶液的pH增大 D．工作时电子由Ag2O极经外电路流向Zn极
4. 据报道，美国在研究用锌电池取代目前广泛使用的蓄电池，它具有容量大、污染小的特点其电池反应为：2Zn + O2 = 2ZnO,其原料为锌、空气和电解质溶液，则下列叙述正确是( )
A. 锌为正极，空气为负极反应
B. 负极还原反应，正极氧化反应
C. 负极的电极反应为：Zn - 2 e- + 2OH- = ZnO + H2O
D. 电池工作时溶液的pH降低
5. 微型纽扣电池在现代生活中有广泛使用，有一种银锌电池其电极分别为Ag2O和Zn,电解质溶液为KOH，电极反应为：Zn + 2OH- - 2e- = ZnO + H2O
Ag2O + H2O + 2e- = 2Ag + 2OH-根据上述反应式，判断下列叙述正确的是 ( )
A．在使用过程中，电极负极区溶液的pH减小
B．使用过程中，电子由Ag2O极经外电路流向Zn极
C．Zn是负极，Ag2O是正极
D．Zn电极发生还原反应，Ag2O电极发生氧化反应
6. 将两个铂电极插入氢氧化钾溶液中，向两极分别通入甲烷和氧气，即构成甲烷燃料电池，已知通入甲烷的一极，其电极反应为：CH4 + 10OH- - 8e- = CO32- + 7H2O;通入氧气的另一极，其电极反应式是2O2 + 4H2O + 8e- = 8OH-,下列叙述正确的是 ( )
A．通入甲烷的电极为正极
B．正极发生氧化反应21世纪教育网
C．该电池使用一段时间后应补充氢氧化钾
D．燃料电池工作时，溶液中的阴离子向正极移动
7. 铅蓄电池其电极分别是Pb、PbO2，电解质是一定浓度的硫酸，工作时的反应方程式为：
PbO2＋Pb＋2H2SO4 2PbSO4＋2H2O试分别写出其电极反应式。请写出放电时的电极反应。
8. 航天技术上使用的氢—氧燃料电池具有高能、轻便和不污染环境的优点，氢—氧燃料电
池有酸式和碱式两种，它们放电时的电池总反应的化学方程式均可表示为：
2H2 + O2 = 2H2O, 酸式氢—氧燃料电池中的电解质是酸，其负极反应为2H2 — 4e- = 4H+，则其正极反应为 ，碱式氢—氧燃料电池中的电解质是碱，其正极反应为O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-,则其负极反应为 。
21世纪教育网
9. 熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视，可用Li2CO3和Na2CO3熔融盐混合物作电解质，CO为阳极燃气，空气与CO2混合气体为阴极助燃气，制得在650℃下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式：正极反应式：2CO + 2CO32- = 4CO2 + 4e-
负极反应式：
总电池反应式：
[参考答案]
1.B 2.C 3.B 4.C 5.AC 6.C
7.负极 Pb－2e- + SO42- = PbSO4 正极 PbO2 + 2e- + 4H+ + SO42- = PbSO4 + 2H2O
8. 4H+ + O2 + 4e- = 2H2O 2H2 + 4OH-－4e- = 4H2O
9.负极反应式：2CO2 ＋ O2 ＋4e- = 2CO32-
总反应式：2CO ＋ O2 = 2CO2
充电
放电
放电
充电
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《第三节 化学能与电能的转化》学案
第二课时 化学电源
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1. 认识化学电源的分类及常见的化学电源；
2. 了解废旧电池的处理，培养可持续发展的环保意识。
【知识梳理】
化学电源
一、化学电源的分类
化学电源 分类 实例 特点及应用
一次电池
二次电池
燃料电池
思考：如何根据电池反应判断电极性质？
名称 放电反应 负极
锌锰电池 Zn+2MnO2+2NH4Cl=ZnCl2+2MnO(OH)+2NH3
锌汞电池 Zn+HgO+H2O=Zn(OH)2 +Hg
铅蓄电池 Pb+PbO2+2H2SO4═2PbSO4+2H2O
镍镉电池 Cd+2NiO(OH)+2H2O=Cd(OH)2 +2Ni(OH)2
总结：判断原电池电极的方法
方法一：根据电极反应的本身确定。
失电子的反应→氧化反应→_____极；得电子的反应→还原反应→______极。
方法二：电子方向或电流方向
方法三：根据电极材料的性质确定。通常是
（1）对于金属——金属电极，活泼金属是________，不活泼金属是_______；
（2）对于金属——非金属电极，金属是_____，非金属是_______，如干电池等；
（3）对于金属——化合物电极，金属是_____，化合物是________。
二、几种化学电源的简单介绍
1. 锌锰干电池（如右图）
优点：制作简单、价格便宜。
缺点：放电时间短，电压下降快。
2. 银锌钮扣电池
放电平稳，电流大
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3.铅蓄电池
优点：可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉
缺点：比能量低、笨重、废弃电池污染环境
4.燃料电池
燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。（氢气、烃、肼、甲醇、氨、煤气燃料电池……）
联想与启迪;
有资料显示，一节一号电池烂在地里，能使大片的土壤永远失去利用价值；一粒纽扣电池可使600吨水受到污染，相当于一个人一生的饮水量。若将旧电池混入生活垃圾一起填埋或随手丢弃，渗出的汞及重金属物质会渗透于土壤，污染地下水，进而进入鱼类、农作物中，破坏人类的生存环境。人体吸收到这些重金属后，汞会破坏人体中枢神经，铬易引起人体慢性中毒，主要病症有肺气肿、骨质钙化、贫血甚至造成人体瘫痪；而铅进入人体最难排泄，它会干扰肾功能、生殖功能等。
1. 看了以上资料，你有何感想？
2. 废旧电池应当如何处理？______________________________
[典型例题]
1.银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源，它的充电和放电过程可表示为 ，
此电池放电时，负极上发生反应的物质是 （ ）
解析：因为放电发生Ag2O + Zn + H2O = 2Ag + Zn(OH)2的反应，负极失去电子，发生氧化反应，做还原剂，因此负极为Zn,答案为D
2.（海水电池）1991年我国首创以铝－空气－海水电池作为能源的新型海水标志灯，以海水为电解质，靠空气中的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，就会发出耀眼的白光，其总反应方程式为：4Al + 3O2 + 6H2O = 4Al(OH)3,则该电源的负极材料为 ，正极材料为 ，负极反应
正极反应 。
解析：Al 、O2（空气）之间的氧化还原反应为：4Al + 3O2 = Al2O3.将该反应与原电池原理、铝的导电性等知识进行综合分析可知，铝既是负极产物，又是反应材料，O2是正极反应物，正极材料应该选择还原性比铝弱的导电性强的材料，如石墨等
铝、O2的氧化反应、还原反应分别为：Al – 3e- = Al3+,O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-
答案：铝 石墨 负极反应：Al – 3e- = Al3+，O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-
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1. 随着人们生活质量的不断提高,废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程,其首要原因是 ( )
A．利用电池外壳的金属材料
B．防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染
C．不使电池中渗泄的电解液腐蚀其它物品
D．回收其中石墨电极
2. Li-Cd池在现代生活中有广泛应用,它的充放电反应按下式进行:
Cd(OH)2 + 2Ni(OH)2 Cd + 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. 电子表和电子计算器的电源通常用微型银-锌电池,其电极分别为Ag2O和Zn,电解质为KOH溶液，电极总反应为：Ag2O + H2O + Zn = Zn(OH)2 + 2Ag.下列叙述正确的是( )
A．Zn是正极, Ag2O是负极 B．Zn是负极, Ag2O是正极
C．工作时负极区溶液的pH增大 D．工作时电子由Ag2O极经外电路流向Zn极
4. 据报道，美国在研究用锌电池取代目前广泛使用的蓄电池，它具有容量大、污染小的特点其电池反应为：2Zn + O2 = 2ZnO,其原料为锌、空气和电解质溶液，则下列叙述正确是( )
A. 锌为正极，空气为负极反应
B. 负极还原反应，正极氧化反应
C. 负极的电极反应为：Zn - 2 e- + 2OH- = ZnO + H2O
D. 电池工作时溶液的pH降低
5. 微型纽扣电池在现代生活中有广泛使用，有一种银锌电池其电极分别为Ag2O和Zn,电解质溶液为KOH，电极反应为：Zn + 2OH- - 2e- = ZnO + H2O
Ag2O + H2O + 2e- = 2Ag + 2OH-根据上述反应式，判断下列叙述正确的是 ( )
A．在使用过程中，电极负极区溶液的pH减小
B．使用过程中，电子由Ag2O极经外电路流向Zn极
C．Zn是负极，Ag2O是正极
D．Zn电极发生还原反应，Ag2O电极发生氧化反应
6. 将两个铂电极插入氢氧化钾溶液中，向两极分别通入甲烷和氧气，即构成甲烷燃料电池，已知通入甲烷的一极，其电极反应为：CH4 + 10OH- - 8e- = CO32- + 7H2O;通入氧气的另一极，其电极反应式是2O2 + 4H2O + 8e- = 8OH-,下列叙述正确的是 ( )
A．通入甲烷的电极为正极
B．正极发生氧化反应21世纪教育网
C．该电池使用一段时间后应补充氢氧化钾
D．燃料电池工作时，溶液中的阴离子向正极移动
7. 铅蓄电池其电极分别是Pb、PbO2，电解质是一定浓度的硫酸，工作时的反应方程式为：
PbO2＋Pb＋2H2SO4 2PbSO4＋2H2O试分别写出其电极反应式。请写出放电时的电极反应。
8. 航天技术上使用的氢—氧燃料电池具有高能、轻便和不污染环境的优点，氢—氧燃料电
池有酸式和碱式两种，它们放电时的电池总反应的化学方程式均可表示为：
2H2 + O2 = 2H2O, 酸式氢—氧燃料电池中的电解质是酸，其负极反应为2H2 — 4e- = 4H+，则其正极反应为 ，碱式氢—氧燃料电池中的电解质是碱，其正极反应为O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-,则其负极反应为 。
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9. 熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视，可用Li2CO3和Na2CO3熔融盐混合物作电解质，CO为阳极燃气，空气与CO2混合气体为阴极助燃气，制得在650℃下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式：正极反应式：2CO + 2CO32- = 4CO2 + 4e-
负极反应式：
总电池反应式：
[参考答案]
1.B 2.C 3.B 4.C 5.AC 6.C
7.负极 Pb－2e- + SO42- = PbSO4 正极 PbO2 + 2e- + 4H+ + SO42- = PbSO4 + 2H2O
8. 4H+ + O2 + 4e- = 2H2O 2H2 + 4OH-－4e- = 4H2O
9.负极反应式：2CO2 ＋ O2 ＋4e- = 2CO32-
总反应式：2CO ＋ O2 = 2CO2
充电
放电
放电
充电
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