化学电源化学电源课时作业新人教版选修

1、第四章-第二节-化学电源-化学 电源课时作业-新人教版选修作者:日期:目标要求1. 了解依据原电池原理开发的技术产品一一化学电池。 2. 了解 一次电池、二次电池、燃料电池的基本构造、工作原理、性能和适用范围。3.正确书写原电池的电极反应式和电池反应方程式。基础落实、化学电池化学电池是利用原电池原理，将化学能转化为电能的装置 二、常用电池1.一次电池碱性锌锰电池锌银电池电池结构负极：Zn正极：MnO电解质溶液：KOH溶液负极：Zn正极：AgO电解质溶液：KOH溶液电 极 反 应正极2MnO+ 2e - + 2HO=2 MnO( + 2OH)Ag，O+ 2e + F2O=2A+ 2OH负极Zn

2、2e_ + 2OH =Z n(OH2Zn+ 2OH 2e=Z n(OIH)总反应式Zn+ 2MnO+ 2HO=2 MnOOH Zn (OH)2Zn + AgO+ H2O=Z n(OH)+ 2Ag2.二次电池铅蓄电池氢氧燃料电池电池结构负极：Pb正极：PbO电解质溶液：HSO溶液负极：H2正极：Q电解质：酸性电解质电 极 反 应正极PbO(s) + SO (aq) + 4H+ (aq) + 2e =PbS4(S) + 2HO(I)Q+ 4H+ + 4e =2HO负极Pb(s) + SO4 (aq) 2e =PbS4(S)2H 4e=4H总反应式Pb(s)+PbO(s)+2HSO(aq)=2PbS

3、Os)+2HO(I)2H+ Q=2HO对点训练知识点一化学电池1. 碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。碱性锌锰 电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为Zn+ MnO HHO=Z n Mn （OH2下列说法中，错误的是（）A. 电池工作时，锌失去电子B. 电池正极的电极反应式为Mn触 2HbO+ 2e =M n( OH 片 20HC. 电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极D. 外电路中每通过0.2 mol电子，锌的质量理论上减少 6.5 g答案 C解析 本题要求利用原电池的原理，分析碱性锌锰电池：锌为负极，在反应 中失去电子，故A正确；电池工作时，电流由正极通过外电

4、路流向负极，而电子 定向移动方向与电流方向相反，故 C错误；由电子守恒知D项正确；由该电池反 应的总反应式和原电池的原理写出正极反应式知B正确。2. 某新型可充电电池，能长时间保持稳定的放电电压。 该电池的总反应式为3Zn+ 2KFeO+ 8HO放3Zn(0H)2+ 2Fe(OH)3+ 4K0H 以下说法不正确的是()充电A. 放电时负极反应式为Zn 2e-+ 2OH=Z n(OH)B. 放电时正极反应式为 FeO + 4HC+ 3e=Fe(OH3)+ 5OHC. 放电时每转移3 mol电子，正极有1 mol K 2FeQ被氧化D. 充电时阳极附近的溶液的碱性减弱答案 C解析 选项A,放电时，

5、在碱性条件下，Zn失去电子为电池的负极：Zn 2e + 2OH =Zn(OH)选项B,根据放电时总电池反应式减去负极反应式 (电子数需 相等)可得放电时正极反应式为 FeO+ 4HO+ 3e=Fe(OH)+ 5OH;选项C,放 电时，&FeO被还原；选项D,充电是放电的逆向反应，所以充电时，阳极消耗 OH,导致阳极附近的溶液的碱性减弱。3. 生产铅蓄电池时，在两极板上的铅、锑合金棚架上均匀涂上膏状的 PbSO,放电.干燥后再安装，充电后即可使用，发生的反应是2PbSO+ 2HO充电PbO+ Pb+2HSQ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，PbO是正极C.工

6、作时负极上发生的反应是 Pb 2e + SO=PbSOD工作时电解质的密度减小答案 A解析 铅蓄电池放电时相当于原电池，Pb是负极，PbO是正极，负极发生的 反应是Pb失去电子生成Pb2+, Pt)+与溶液中的SO生成PbSO沉淀，放电时消耗 的硫酸与充电时生成的硫酸相等，在电池制备时，PbSO的量是一定的，制成膏状， 干燥后再安装，说明 SO不用补充；放电时，SQ被消耗，溶液中的HSQ的物 质的量浓度减小，所以溶液的密度也随之减小。知识点二燃料电池4 .固体氧化物燃料电池是以固体氧化锆一氧化钇为电解质， 这种固体电解质 在高温下允许氧离子(O2)在其间通过。该电池的工作原理如下图所示， 其中

7、多孔 电极a、b均不参与电极反应。4峯孔电flu1/20!（.干煙）- Th-H H20固体电解质釣L电极bF列判断正确的是（）A. 有Q参加反应的a极为电池的负极B. b极的电极反应式为H2 2e + CT=HOC. a极对应的电极反应式为 Q+ 2F2O+ 4e =4OH高温D. 该电池的总反应式为2H2+ Q高温=2H2O答案 D解析 因为电子从b电极流向a电极，所以b电极为负极，H2在该极发生氧化反应；a电极为正极，02在该极发生还原反应。由此推断该原电池的负极反应. + 1 2 式为H2 2e =2H,正极电极反应式为空02+ 2e =0，则电池总反应式为 2H2+ 0高温=2H2Q

8、5.有位科学家说：“甲烷是21世纪的新燃料。”甲烷作为燃料的用途之一 就是用于制作燃料电池。有科技工作者制造了一种甲烷燃料电池，一个电极通入 空气，另一个电极通入甲烷，电解质是掺杂了Y20的Zr02晶体，它在高温下能传导0。以下判断错误的是（）A. 电池正极发生的反应：Q+4e =2（2B. 电池负极发生的反应：CH+ 40 8e=C2+ 2H20c.固体电解质里的0!的移动方向：由正极流向负极D.向外电路释放电子的电极：正极（即电子由正极流向负极）答案 D解析 因为放电时，电池正极发生还原反应（元素化合价降低），负极发生氧 化反应（元素化合价升高）。所以正极反应式是Q+ 4e =20r，负极

9、反应式是CH + 402 8=CO 2H2Q由上述电池的正、负极反应式可以看出：正极反应“源 源不断”地产生0 ，负极反应要持续进行，则需要“持续不断”的 &供应，故 电池内0的移动方向是由正极流向负极。电池的负极发生氧化反应，失去电子， 故外电路电子从负极流出，所以 D错误。课时作业【练基础落实1. 铅蓄电池的两极分别为 Pb、Pb0,电解质溶液为HSQ,工作时的电池反 应式为Pb+ Pb0+ 2HS0=2PbSa 2H0,下列结论正确的是（）A. Pb为正极被氧化B.溶液的pH不断减小C. S0_只向Pb0处移动D.电解质溶液的pH不断增大答案 D解析 由题给电极反应式可以看出 HS0不断

10、被消耗，故pH不断增大，所以 B不正确，D正确；由Pb元素化合价的变化，可以看出Pb是负极，所以A不正确; 原电池工作时，整个电路中负电荷的流向是一致的， 外电路中，电子由Pb极流向PbO极；内电路中，负电荷（SO和OHI）移向Pb极，所以C不正确。2. 微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用，有一种银锌电池，其电极分别是 AgO和Zn,电解质溶液为KOHS液，电极反应式为Zn+ 2OH 2e_=Z nQ HOAgO+ H2C+ 2e=2Ag+ 20H总反应式为AgO+ Zn=Zn+ 2Ag根据上述反应式，判断下列叙述中正确的是（）A. 在使用过程中，电池负极区溶液的 pH增大B. 在使用过程中，

11、电子由AgO经外电路流向Zn极C. Zn是负极，Ag2O是正极D. Zn极发生还原反应，AgO极发生氧化反应答案 C解析（1）根据电极反应式可知Zn失电子被氧化而溶解，AgO得电子被还原， 故Zn是负极，AgO是正极，所以C正确； 负极（即Zn极）在反应时消耗0H , 则负极区溶液的pH应减小，故A错误；（3）发生原电池反应时，电子由负极经外 电路到正极，即电子从Zn极经外电路到AgO极，故B错误； 在原电池中，负 极发生氧化反应，正极发生还原反应，故 D错误。3. 有人设计出利用CH和Q的反应，用铂电极在KOH溶液中构成原电池。电池的总反应类似于CH在Q中燃烧，则下列说法正确的是（） 每消耗

12、1 mol CH可以向外电路提供8 mol e 负极上CH失去电子，电 极反应式为CH + 10OH 8e=CO+ 7H2O 负极上是Q获得电子，电极反应式 为O + 2H2O+ 4e =4OH 电池放电后，溶液的pH不断升高A.B . C . D .答案 A解析 CH在铂电极上发生类似于 CH在Q中燃烧的反应，即CHHCO,严格 地讲生成的CO还与KOHS应生成KCO,化合价升高，失去电子，是电池的负极， 电极反应式为CH 8e+ 10OH =CO + 7H2O,1 mol CH4参加反应有8 mol e 发生 转移，O在正极上发生反应，获得电子，电极反应式为Q+ 2H2O+ 4e =401

13、4虽 然正极产生OH,负极消耗 OH,但从总反应式 CH+ 2Q+ 2KOH=KO+ 3H2O可 看出是消耗了 KOH所以电池放电时溶液的pH值不断下降，故正确，错 误。【练方法技巧】4. 锌锰干电池在放电时，电池总反应方程式可以表示为Zn+ 2M nO+ 2NH=zn+ MnQ+ 2NH+ HO,此电池放电时，在正极（碳棒）上发生反应的物质是（ ）NH.Cl 和 MnOz碳棒co o o Q O IQloloolgoo-A. ZnB .碳C . MnO和 NbtD . Zn2十和 NH答案 C解析 根据原电池原理，锌为负极，碳棒为正极，锌应参加负极反应，而MnO 在反应中得到电子，应当在正极

14、区发生反应，又由于Nht移向正极，在正极发生反应生成NH。本题考查原电池电极反应式的书写，阳离子移动的方向。5. 氢氧燃料电池用于航天飞机，电极反应产生的水经冷凝后可作为航天员的 饮用水，其电极反应式如下：负极：2H+ 4OH 4e_=4HO正极：Q+ 2H2C+ 4e=4OH当得到1.8 L饮用水时，电池内转移的电子数约为（）A. 1.8 mol B . 3.6 mol C . 100 molD . 200 mol答案 D1.8 x 103 g解析 n （出0）= = 100 mol18 g mol2H+ O4e 2=2HO即每生成1 mol H2O则转移2 mol e ，当生成100 mo

15、l H2O时，转移200 mol e。6. 乙醇燃料电池中采用磺酸类质子溶剂，在 200C左右时供电，电池总反应式为QHsOF+ 3Q=2C2+ 3HO,电池示意图，下列说法中正确的是 （）6#质扌氧乞1 撫膜A. 电池工作时，质子向电池的负极迁移B. 电池工作时，电流由b极沿导线流向a极C. a极上发生的电极反应是 CHOF+ 3HO+ 12e =2C2+ 12H+D. b极上发生的电极反应是 2H2O+ O + 4e=4OH答案 B解析 通入乙醇的一极（a极）为负极，发生氧化反应；通入氧气的一极（b极） 为正极，发生还原反应。电池工作时，阳离子 （质子）向电池的正极迁移，A项不 正确；电流

16、方向与电子流向相反，电流由b极沿导线流向a极，B项正确；a极上 乙醇应该失电子被氧化，所以C项不正确；因为电池中使用的是磺酸类质子溶剂， 所以电极反应式中不能出现 OH，D项不正确。练综合拓展】7. 科学家预言，燃料电池将是 21世纪获得电力的重要途径，美国已计划将 甲醇燃料电池用于军事。一种甲醇燃料电池是采用铂或碳化钨作为电极催化剂， 在稀硫酸电解质中直接加入纯化后的甲醇，同时向一个电极通入空气。回答下列 问题：（1）这种电池放电时发生的化学反应方程式：o(1) 此电池的正极发生的电极反应:生 的 电 极 反 应 电解液中向 移动，向外电路释放电子的电极是 。 使用该燃料 电池的另一个好处是

17、答案 (1)2CH3O出 3Q=2CO 4140(2) 302+ 12+ 12e_ =6H02CH0出 2H2O- 12e_ =2C2+ 12H+(3) 正 负极(4)对环境无污染解析(1)燃料电池的电池反应为燃料的氧化反应，在酸性条件下生成的 C0 不与SQ反应，故电池总反应式为 2CH0F+ 3Q=2C2+ 4HQ 电池的正极Q得电子，由于是酸性环境，所以会生成 0,用电池总反应 式减去正极反应式即可得出负极的电极反应式。(3) H *移向正极，在正极生成水。(4) 产物是C0和H20,不会对环境造成污染。8氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。下图为电池示意图， 该电池电极表面镀

18、了一层细小的铂粉， 铂吸附气体的能力强，性质稳定。请回答：时 |0艮(皿溶液(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 电 极 表 面 镀 铂 粉 的 原 因 为0(4)该电池工作时，H和Q连续由外部供给，电池可连续不断地提供电能。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 .2 Li + H=2LiHn. LiH + H0=Li0+ H T反应I中的还原剂是 反应n中的氧化剂是 。 已知LiH固体密度为0.82 gcmf3,用锂吸收224 L(标准状况)甩，生成的LiH体积与被吸收的H2体积比为。 由生成的LiH与HO作用，放出的“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。答案 化学能转变为电能a到b (2)2H2+ 4OH 4e=4HO或H+ 2OH2e=2HO (3)增大电极单位面积吸附 f、Q的分子数，加快电极反应速率(4)Li F2O 1/1 148 或 8.71 X 104 32解析(1)电池是把化学能转变为电能的装置；在电池中，电子从负极经导线 流向正极，而氢氧燃料电池中通入 H的一极是负极，故电子由a流动到bo(2) H 2在负极失电子，因为电解质溶液