新高中化学2.2发展中的化学电源(第2课时)课时作业新人教版必修2

1、第2课时开展中的化学电源目标导航1.知道干电池、充电电池、燃料电池等开展中的化学电源的特点。2.认识提高燃料的燃烧效率、开发高能清洁燃料和研制新型电池的重要性。3.能正确书写简单化学电源的电极反响式。=知识聚焦 梳理知识点拨、常见的化学电源1 锌锰干电池(1) 结构：锌锰干电池是以锌筒为负极，石墨棒为正极，垂石墨棒周围填充糊状的MnO和 NHCI作电解质。(2) 原理：锌锰电池是一次性电池,放电之后不能充电,内部的氧化复原反响是不可逆的。负极发生的电极反响为Zn 2e =zn，正极发生的电极反响为2MnO+ 2Nh4 + 2e=MnO+ 2NHf+ HO。(3) 缺陷与改进：锌锰干电池电量小，

2、而且在放电过程中容易发生气涨或漏液，会导致电 器设备的腐蚀。改进措施：在外壳套上防腐金属筒或塑料筒制成防漏电池；将电池 内的电解质NHCI换成湿的KOH并在构造上进行改进，制成碱性锌锰电池。2充电电池(1) 充电电池又称二次电池。 充电电池在放电时所进行的氧化复原反响,在充电时又逆向进行，生成物重新转化为反响物，使充电、放电可在一定时间内循环进行。充电电池中能量的转化关系是：化学能 sup7(放电)电能。充电常见的充电电池 铅蓄电池负极是 也，正极是pbO，电解质溶液是硫酸溶液，常作汽车电瓶，电压稳定，使用方便平安。 镍镉电池以Cd为负极，NiO(OH)为正极，以KOH为电解质，寿命比铅蓄电池

3、长，屮镉是致癌物质， 废弃镍镉电池如不回收，会严重污染环境。 碱金属中的Li是最轻的金属，活泼性极强，是制造电池的理想物质。锂离子电池是新 一代可充电的绿色电池。3.燃料电池(1) 燃料电池是通过燃料与氧化剂分别在两个电极上发生氧化复原反响，将化学能直接转化为电能的装置。 燃料电池与火力发电相比，其燃料的利用率高、能量转化率高。与干电池或者蓄电池的主要差异在于反响物不是储存在电池内部，而是由外设装备提供燃料和氧化剂等 以30%的KOH溶液为电解质溶液的氢氧燃料电池的电极反响如下：负极：2Hz + 4OH 4e =4HO(氧化反响);正极：Q+ 2HO+ 4e =4OH(复原反响)；总反响：2H

4、2+ Q=2HQ【议一议】1.判断正误(1) 锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细。()(2) 氢氧燃料电池是将热能直接转变为电能。()(3) 氢氧燃料电池工作时氢气在负极上被氧化。() 太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅。()答案 (1) X (2) X (3) V (4) X二、原电池电极反响式的书写方法1负极反响式的书写先判断负极材料，然后再分析其反响特点，并注意电解质溶液的成分对电极产物的影响。(1)锌锰干电池(Zn C NH4CI)的负极是Zn,其负极反响特点是锌本身失去电子生成Zn 铅蓄电池(Pb PbQ HbSQ)的负极是 巴，其负极反响特点是 Pb失去电子生成 Pb2* ,Pb

5、2+与电解质溶液中的 SO-反响生成 PbSQ，负极反响式是 Pb 2e+=PbSQ 氢氧燃料电池(Pt Pt KQH的负极是Pt,其负极反响特点是燃料氢气在惰性电极 (Pt) 上失去电子生成 H*, H*与电解质溶液中的 QHI反响生成H2O,负极反响式是 H2 2e+ 2QH=2HQ°2 正极反响式的书写 首先判断在正极发生反响的物质 当负极材料与电解质溶液能自发的发生氧化反响时，在正极上发生电极反响的物质是电解质溶液中的某种微粒； 当负极材料与电解质溶液不能自发的发生氧化反响时，在正极上发生电极反响的物质是溶解在电解质溶液中的Q。 然后再根据具体情况写出正极反响式，在书写时也要

6、考虑正极反响产物是否与电解质溶液反响的问题，假设参与反响要叠加在一起书写。 甲烷燃料电池用铂作电极插入KOH溶液中，其正极反响式是 Q* 2H2Q+ 4e=4QH;铜锌原电池(Zn Cu HSQ)的正极反响式是 2J + 2e=H f。【议一议】2有人设计以铂和锌为电极材料，植入人体做某种心脏病人的心脏起搏器的能源，它依十，Zn2+与电解质溶液成分不反响，负极反响式是Zn 2e_ =ZrT。靠人体血液中有一定浓度的 Q和HO进行工作。请讨论解答: 负极材料是 ，电极反响为 。(2) 正极材料是，电极反响为。答案 锌 2Zn 4e=2Zri + 铂 Q+ 2H2OV 4e=4OH解析 以铂和锌为

7、电极材料，植入人体做某种心脏病人的心脏起搏器的能源，正极是铂,O得到电子被复负极是锌，电解质溶液是人体血液，工作时，负极锌被氧化，血液中的原。正极的反响为C2 + 4e + 2H2O=4OH ;负极的反响为2Zn 4e =2Z6 +难点突破上理酿深化*探究、原电池电极反响式的书写【例1】锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而受到普遍重视，目前已成功研制多种锂电池。某种锂电池的总反响为Li + Mn C=LiM nO,以下说法正确的选项A. Li是正极，电极反响为Li e =LiB. Li是负极，电极反响为Li e =LiC. MnO是负极，电极反响为MnO+ e =MnOD. Li是负

8、极，电极反响为Li 2e_=Li2+答案 B解析 根据原电池中，负极发生氧化反响，正极发生复原反响，再结合总反响可知，Li失去电子生成Li +被氧化，为负极；MnO得到电子被复原，为正极。归纳总结书写原电池电极反响式时注意的问题：(1) 正确判断原电池的负极和正极，确定两极上分别发生的具体反响。(2) 确认电极得失电子后的产物是否与电解质溶液发生反响， 假设能反响， 那么应写与电解 质溶液反响后的电极反响式。(3) 在正极上， 假设是电解质溶液中的某种离子被复原， 提供该离子的电解质无论电离难 易如何，一律写离子符号 ( 而在原电池反响中，要遵循离子方程式的书写规那么，只有易溶 的强电解质用离

9、子符号表示 ) 。变式训练1可用于电动汽车的铝一空气燃料电池，通常以 NaCI溶液或NaOH溶液为电解质溶液，铝合金为负极，空气电极为正极。以下说法正确的选项是()A. 以NaCI溶液或NaOH溶液为电解液时，正极反响都为：Q+ 2fO+ 4e=4OHB. 以NaOH溶液为电解液时，负极反响为：AI + 3OH 3e一 =AI(OH)3(C. 以NaOH溶液为电解液时，电池在工作过程中电解质溶液的碱性保持不变D. 电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极答案 A解析 当电解质溶液显碱性或中性时，该燃料电池的正极发生的反响均为O22H2O4e=4OH， A 项是正确的；铝作负极，负极反响应该是铝

10、失去电子变为铝离子，在氢氧化 钠的溶液中铝离子继续与过量的碱反响生成偏铝酸根，因此负极反响为AI 4OH 3e=AIO22H2O， B 项是错误的；该电池在碱性条件下工作时，消耗了碱，反响的化学方 程式为4AI + 3C2+ 4OH=4AIO+ 2H.O,溶液的碱性减弱，C项是错误的；电池工作时，电子从负极流出来经过外电路流向正极，D项是错误的。二、燃料电池【例2】 燃料电池是燃料(如CO H、CH等)跟氧气(或空气)起反响将化学能转变为电 能的装置，假设电解质溶液是强碱溶液，下面关于甲烷燃料电池的说法正确的选项是A. 负极反响式： Q+ 2H2O+ 4e =40HB. 负极反响式： CH4+

11、 8OH 8e =CO 6H2OC. 随着放电的进行，溶液的氢氧根浓度不变D. 放电时溶液中的阴离子向负极移动答案 D解析 Q+ 2fO+ 4e =4OH应为正极反响式。 燃料氧化生成的二氧化碳不可能从强碱溶 液中逸出， 它将进一步反响转化成碳酸根。 所以负极反响式为 CH410OH8e=CO23 7fO。由于局部碱液和二氧化碳反响，所以溶液的cOH将减小。归纳总结常见的燃料电池有氢氧燃料电池、甲烷燃料电池、甲醇燃料电池等。燃料电池的正极反 应物一般为氧气。电解质不同，电极反响就不同，如氢氧燃料电池以碱为电解质，其放 电原理为：负极H2反响式：2Ha 4e_ + 4OH=4HO氧化反响正极O2

12、反响式：Q+ 2HzO+ 4e =4OH复原反响电池总反响式： 2H2 O2=2H2O氢氧燃料电池以酸为电解质，其放电原理为：负极H2反响式：2Hz 4e =4bf氧化反响正极O2反响式：C2+ 4H+ + 4e=2H0复原反响电池总反响式： 2H2 O2=2H2O变式训练 2 燃料电池是目前电池研究的热点之一。(-hr-f1 1 11 hj-现有某课外小组自制的氢氧燃料电池，如下列图a、b均为惰性电极。以下表达不正确的选项是()A. a极是负极，该电极上发生氧化反响B. b 极反响是 O2+ 4OH 4e_ =2H0C. 总反响的化学方程式为 2H. + O2=2HOD. 氢氧燃料电池是一种

13、具有应用前景的绿色电源答案 B解析 A项a极通Hk为负极，电极反响为：2H2+ 4OH 4e =4HO发生氧化反响；B项, b极通O2为正极，电极反响为：O2+ 2H2O+ 4e=4OH, B项不正确；C项：正负极电极反响式相加得总反响为2f+ Q=2HQ D项：氢氧燃料电池的能量高，且产物为水，对环境无污染，故是具有应用前景的绿色电源。戸当堂过关才莎囲盂1.对化学电源的表达正确的选项是( )A. 化学电源比火力发电对化学能的利用率高B. 化学电源所提供的电能居于人类社会现阶段总耗电量的首位C. 化学电源均是平安、无污染的D. 化学电源即为可充电电池答案 A解析 由于是化学能与电能的直接转化，

14、节省了许多中转环节，所以化学电源对化学能的利用率比火力发电高得多，但火力发电仍居世界耗电量的首位；化学电源一般较平安, 但含重金属的电源如果随意丢弃，将会给环境带来严重的污染；有些化学电源是可充电 电源如镍镉电池，有些是不可充电的如干电池。2废电池处理不当不仅造成浪费，还会对环境造成严重污染，对人体健康也存在极大的危害。有同学想变废为宝，他的以下想法你认为不正确的选项是A. 把锌皮取下洗净用于实验室制取氢气B. 碳棒取出洗净用作电极C. 把铜帽取下洗净回收利用D. 电池内部填有 NHCI等化学物质，将废电池中的黑色糊状物作化肥施用答案 D解析 虽然氯化铵是一种化学肥料，但电池内部还有其他有害物

15、质，如果用作化肥，会 污染土壤，进入生物链后，影响人体健康。3. 右图为生活中常用的锌锰干电池的示意图, 不正确的选项是A. 电池内部含有电解质B. 锌是负极，石墨棒是正极C. 电池用完后可埋入土壤D. 锌锰干电池是一次性电池 答案 C解析 锌锰干电池是一次性电池，负极材料是Zn,正极材料是石墨棒，电解质溶液是NHCI糊。因为废电池中含有多种重金属、酸、碱等有害物质，随意丢弃对生态环境和公众健康危害很大，故应对废电池进行集中处理，不能埋入土壤。4汽车的启动电源常用铅蓄电池。其结构如以下列图所示，放电时的电池反响如下:II耙溶液Pb电极PbQ+ Pb+ 2fSQ=2PbS研 2fO根据此反响判断

16、以下表达中正确的选项是()A. PbQ是电池的负极B. Pb是负极C. PbQ得电子，被氧化D. 电池放电时，溶液酸性增强答案 B解析 根据电池反响知放电过程中铅失去电子，因此它是原电池的负极，其电极反响式 为Pb+ SQ 2e=PbSQ故B项正确；PbQ在放电过程中得到电子被复原，所以它是 原电池的正极，因此 A、C两项错误；由于原电池放电的过程中消耗硫酸，所以溶液的酸 性减弱，故D项错误。5. (1)高铁电池是一种新型可充电电池，与普通电池相比，该电池能较长时间保持稳定 的放电电压。高铁电池的总反响为：放电3Zn + 2KaFeQ4+ 8H2Q3Zn(0H)2+ 2Fe(OH)3+ 4K0

17、H 请答复以下问题：充电高铁电池的负极材料是。放电时，正极发生 填“氧化或“复原反响：负极反响为 Zn 2e_ + 20H =ZnOHa,那么正极反响为 放电时,填“正或“负极附近溶液的碱性增强。2某种燃料电池的工作原理示意如下列图，a、b均为惰KOH溶液性电极。 使用时，空气从口通入填“A或“ B; 假设使用的“燃料是甲醇 CHOH, a极的电极反响式为 答案 Zn 复原 Fe&+ 3e+ 4fO=Fe(OH)+ 5OH 正 (2)B CHOH 6e + 8OH =CO + 6HO解析1高铁电池放电时为原电池，负极发生氧化反响，正极发生复原反响。总反响式减去负极反响式得正极反响式，正

18、极生成OH，故此极附近溶液碱性增强。2由电子流动方向可知a为负极，b为正极，空气应从 B口通入，容易写出总反响式和正极反响式, 两者相减得出负极反响式。F分层训练=解址卅-检涮经典根底题题组1电池及电极判断1.以下化学电池不易造成环境污染的是( )A.氢氧燃料电池B.锌锰电池C.镍镉电池D.铅蓄电池答案 A2 以下说法正确的选项是A. 镍氢电池、锂电池和碱性锌锰干电池都是二次电池B. 燃料电池是一种高效但是会污染环境的新型电池C. 化学电池的反响根底是氧化复原反响D. 铅蓄电池放电的时候正极材料是Pb,负极材料是PbQ答案 C解析 碱性锌锰干电池是一次电池，燃料电池是一种高效且不会污染环境的新

19、型电池，铅蓄电池放电的时候正极材料是PbQ，负极材料是Pbo3. 空气一锌电池的电极反响为锌片：Zn+ 20H 2e=ZnQF H2Q;1 碳棒：qQ+ H2Q+ 2e =20H,据此判断，锌片是A. 正极并被复原B.正极并被氧化C.负极并被复原D.负极并被氧化答案 D解析 Zn失电子作负极，被氧化。4. 据报道，锌电池可能将会取代目前广泛使用的铅蓄电池，因为锌电池容量更大，而且没有铅污染。其电池反响为2Zn+ C2=2ZnQ原料为锌粒、电解质溶液和空气。那么以下表达正确的选项是A. 锌为正极，空气进入负极反响一2 +B. 负极反响为Zn 2e =ZnC. 正极发生氧化反响D. 电解质溶液为强

20、酸答案 B戸解析 Zn与O2反响的电子转移情况为=2ZnQ所以Zn作负极，负极发生氧化反响，Zn 2e=ZrT。C2是正极反响物，发生复原反响。假设电解质溶液是强酸，电池的化学反响不是 2Zn+ O2=2ZnQ 而是 Zn+ 2H+ = Zn2+ + H2 f。题组2各种燃料电池的突破|5. 镁燃料电池具有比能量高、使用平安方便、原材料来源丰富、CIO本钱低、燃料易于贮运等特点。研究的燃料电池可分为镁一空气燃料电池，镁一海水燃料电池，镁一过氧化氢燃料电池，镁次氯酸盐燃料电池。如图为镁一次氯酸盐燃料电池的工作原C1O-+H2O理图，以下有关说法不正确的选项是( )A. 放电过程中OH移向正极B.

21、 电池的总反响式为 M叶ClO + O=Mg(OH)J + CIC. 镁电池中镁均为负极，发生氧化反响D. 镁一过氧化氢燃料电池，酸性电解质中正极反响为：HO+ 2H+ + 2e=2HO答案 AMg碱性溶液生成OH 向负极移动，生成Mg(OH%解析 根据图像判断反响过程，判断正、负极，正确书写电极反响式。镁燃料电池，镁 作负极失电子，产物由电解质溶液决定，假设为酸性溶液生成Mg(OH)oCIO在正极反响，由图可知有 CI和OH生成, 6右图所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹气微处理器液肘显示屛流量侦测与控制的功能，非常适合进行现场酒精检测。以下说法不正确的选项是( )A. 该电池的负

22、极反响式为：CHCH20卅3H2O-12e- =2C0f + 12H+B. 该电池的正极反响式为：Q+ 4e-+ 4H+ =2H0C. 电流由02所在的铂电极经外电路流向另一电极D. 微处理器通过检测电流大小而计算出被测气体中酒精的含量答案 A解析 此题的关键是读图。由图示可知，呼气时进去的是 CHCHOH出来的是CHCOOH负极的电极反响为：CHCHOH- 4e-+ H2O=C3COOIH 4H+ , A错误；氧气由正极通入，酸性 条件下生成HQ B正确；电流由正极流向负极，C正确；酒精含量高，转移的电子数多，电流大，D正确。7. 2022 年 6月 16 日 18 时 37分 24秒，神舟

23、九号成功发射。飞船的能量局部来自太阳 能电池，另外内部还配有高效的MCFC型燃料电池。该燃料电池可同时供应电和水蒸气，其所用燃料为氢气， 电解质为熔融的碳酸钾。 该燃料电池的总反响为2H2O2=2H2O，负极反响为 H + CO- 2e- =COf+ HO,那么以下推断正确的选项是( )A. 电池工作时，CO-向负极移动B. 电池放电时，电子经外电路由通氧气的正极流向通氢气的负极C. 正极的电极反响为 4OH 2e-=Of + 2H2OD. 通氧气的电极为正极，发生氧化反响答案 A解析 原电池放电时，电子由负极经外电路流向正极，B 错误；正极反响为 O24e 2fO=4OH, C错误；通氧气一

24、极为正极，发生复原反响，D错误。题组 3 有关电池的计算8实验室用铅蓄电池作电源电解饱和食盐水制取Cl 2，铅蓄电池放电时发生如下反应：负极： Pb SO422e=PbSO4正极： PbO24HSO422e=PbSO4 2H2O今欲制得Cl 2 0.050 mol ，这时电池内消耗的 H2SC4的物质的量至少是A 0.025 molB0.050 molC 0.10 molD0.20 mol答案 C解析 要求得硫酸的量， 需首先找出铅蓄电池的总反响。 将上述两个电极反响合并可得：Pb+ PbQ+ 2fSQ=2PbS研2fQ 而在制取 CI2时，每生成1 mol CI2，电子转移 2 mol, 现

25、需要转移电子 0.050 mol X 2= 0.100 mol。由铅蓄电池总反响可知，每转移 0.100 mol 电子，将消耗 0.100 mol 硫酸。9燃料电池是目前正在探索的一种新型电池。它主要是利用燃料在燃烧过程中把化学能直接转化为电能，目前已经使用的氢氧燃料电池的根本反响是x 极：C2气+ 2H2O液+ 4e=4QHy 极：气+ 2OH 2e=2HO液答复以下问题：1x 是极，发生 反响。 填“氧化或“复原，下同 2y 是 极，发生 反响。总反响方程式为 。(3) 假设反响后得到 5.4 g 液态水，此时氢氧燃料电池转移的电子数为 。答案 (1) 正 复原 (2) 负 氧化 2H2

26、O2=2H2O (3)0.6 NA解析(1)X极：Q得电子发生复原反响，所以为正极。(2)y极：H2失电子发生氧化反响，所以为负极。x极，y极得失电子应相同，故 x极电极方程式与y极电极方程式乘以2相 加得总反响方程式为 2H2 O2=2H2O。(3) 4 mol e-2HkO4 mol 2 x 18 gn(e ) 5.4 gn(e _) = 0.6 mol。 能力提升题 10. ZnMnO干电池应用广泛，其电解质溶液是ZnCh NHCI混合溶液。(1) 该电池的负极材料是 。电池工作时，电子流向 (填“正极或“负极)。(2) 假设ZnCl2 NHCI混合溶液中含有杂质Cu2+，会加速其电极的

27、腐蚀，其主要原因是欲除去Cu2+，最好选用以下试剂中的 (填代号)。A. NaOHB. ZnC. FeD. NH H2O答案 (1)Zn( 或锌 ) 正极 (2) 锌与复原出的铜形成铜锌原电池而加快锌的腐蚀B解析(1)负极是失电子的一极，Zn失电子由负极经外电路流向正极。(2)锌与复原出来的 Cu 构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀。除杂的根本要求是不能引入新杂质，所以应选Zn将Cu2+置换为单质而除去。11 如以下列图所示，可形成氢氧燃料电池。通常氢氧燃料电池有酸式(当电解质溶液为硫酸时)和碱式当电解质溶液为 NaOH(aq或KOH(aq)时两种。试答复以下问题：惰性电极M气入口氧气入口负极正极氢氧燃料电池示盘图(1) 酸式电池的电极反响：负极 ，正极;电池总反响： ；电解质溶液pH的变化(填“变大 “变小或“不变)。(2) 碱式电池的电极反响：负极 ，正极;电池总反响： ；电解质溶液pH的变化(填“变大 “变小或“不变)。答案 (1)2H 2-4e