2022年专题1第二单元第2课时化学电源

1、精品word 名师归纳总结 - - - - - - - - - - - -第 2 课时化学电源学习目标定位1.知道化学电源的分类方法；2.熟识几种常见化学电源的组成和工作原理；3.明白化学电源广泛的应用及废旧电池对环境的危害，设想其处理方法；一化学电池化学电池是将化学能转变成电能的装置；其种类许多，常分为以下三类；请你举诞生活中常见的电池，并将其分类填入下表；种类特点 分类依据 实例一次电池放完电以后不能再使用一般锌锰电池、碱性锌锰电池二次电池充电、放电可循环进行铅蓄电池、镍氢电池燃料电池可通过不断充入 燃料、氧化剂，连续使用氢氧燃料电池、CH 4 燃料电池归纳总结化学电池的分类及污染化学电池

2、是一类应用范畴广、有用性强的电源，分为一次电池、二次电池充电电池 、燃料电池 连续电池 ；使用后的废弃电池中含有汞、镉、铬、铅等大量的重金属和酸、碱等有害物质，随处丢弃会给土壤、水源等造成严峻的污染；废弃电池要进行回收利用；1以下说法错误选项A 依据原电池的原理设计出了化学电源 B 原电池是化学电源的雏形C判定一种电池的优劣主要是看其负极材料的活动性D氧化仍原反应所释放的化学能，是化学电源的能量来源答案C解析判定一种电池的优劣主要是看这种电池的比能量的大小，以及可储存时间的长短；2以下说法中，不正确选项A 化学电池是将化学能转变成电能的装置精选名师 优秀名师 - - - - - - - - -

3、 -第 1 页，共 13 页 - - - - - - - - - -精品word 名师归纳总结 - - - - - - - - - - - -B 化学电池的种类包括一次电池、二次电池和燃料电池等 C化学电池供能稳固牢靠，使用便利，易于保护D废旧电池可以随便丢弃答案D解析此题考查的是有关化学电池的概念、分类及性能等方面的学问；废旧电池中含有重金属和酸、碱等有害物质，随便丢弃，对生态环境和人体健康危害很大，所以废旧电池应回收利用；二常见的化学电池1一次电池 1银锌电池具有比能量大、电压稳固、 储存时间长等特点；试依据电池反应方程式Zn Ag 2O H2O=ZnOH 2 2Ag 判定：负极是Zn ，

4、其依据是在总反应式中锌元素化合价上升，失去电子，锌为负极；正极反应式是Ag 2O H2O 2e=2Ag 2OH，反应类型是仍原反应；2碱性锌锰电池是一种常用的一次电池，其负极是Zn，正极是MnO 2，电解质溶液是KOH溶液；负极反应式：Zn 2OH 2e =ZnOH 2；正极反应式：2MnO 2 2H 2O 2e=2MnOOH 2OH；电池反应方程式：Zn 2MnO 2 2H 2O=2MnOOH ZnOH 2；2二次电池铅蓄电池是常见的二次电池，其负极是Pb，正极是PbO2，电解质溶液是硫酸溶液；已知铅 蓄电池的放电反应和充电反应表示如下：PbPbO22H 2SO4放电充电2PbSO4 2H2

5、 O1请你分析并写出铅蓄电池放电时的电极反应式负极： Pb SO2 2e；4=PbSO4正极： PbO4H SO2 2e 2H24=PbSO42O；2 铅蓄电池充电时，发生氧化反应的物质是PbSO4，其电极反应式是PbSO4 2H 2O 2e=PbO4H SO2 ；发生仍原反应的物质是PbSO ，其电极反应式是PbSO 2e =Pb24444 SO2 ；3放电过程中，硫酸的浓度变化是不断减小，密度的变化是不断减小，溶液的pH 变化是不断增大；3燃料电池精选名师 优秀名师 - - - - - - - - - -第 2 页，共 13 页 - - - - - - - - - -精品word 名师归纳

6、总结 - - - - - - - - - - - -1氢氧燃料电池用Pt 作电极，不断充入燃料H 2和氧化剂 O 2，分别在两极发生氧化反应和仍原反应，电池反应方程式是2H 2 O2=2H 2O；氢氧燃料电池在不同介质中的电极反应介质负极反应式正极反应式酸性2H2 4e=4HO2 4H 4e=2H2 O中性2H2 4e=4HO2 2H2O4e=4OH碱性2H 2 4e 4OH=4H2OO2 2H2O4e=4OH2燃料电池的燃料除氢气外，仍有甲烷、甲醇、肼、氨等；如将用导线相连的两个铂电极插入 KOH 溶液中， 然后向两极分别通入甲醇CH 3OH 和氧气， 发生原电池反应；在负极发生氧化反应的是

7、CH2 ，负极反应式是2CH3OH ，其产物最终是H2O、CO 3 16OH3OH 12e3=2CO2 12H2O；正极反应式是3O2 6H2O12e=12OH；电池反应式是2CH3OH 3O24OH=2CO2 6H32O；归纳总结1 常见化学电池的比较1一次电池：活泼金属作负极，参加电极反应，放电完成后，不能再使用；2二次电池：两电极都参加电极反应，可充电、放电，循环使用；3燃料电池： 两电极都不参加电极反应，不断充入的物质分别在两极发生反应，可连续使用； 2 书 写 化 学 电 池 中 电 极 反 应 式 应 注 意 的 问 题1正确判定出化学电池的负极和正极，确定两极上分别发生的详细反应

8、； 2确认电极得失电子后的产物是否能与电解质溶液发生反应，如能反应，就应写与电解质溶液反应后的电极反应式；3在正极上，如是电解质溶液中的某种离子被仍原，无论该离子是强电解质供应的，仍是弱电解质供应的，一律写离子符号；4书写二次电池的电极反应时，要留意判定充电方向与放电方向；放电时的电极反应式倒过来即为充电时的电极反应式留意电子的得失；5溶液中不存在O2 ，酸性溶液中它与H 结合生成 H 2O，中性或碱性溶液中它与H2O 结合生成 OH ；精选名师 优秀名师 - - - - - - - - - -第 3 页，共 13 页 - - - - - - - - - -精品word 名师归纳总结 - -

9、- - - - - - - - - -3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，电池反应方程式为Zns 2MnO 2s H2Ol=ZnOH 2sMn 2O3s ；以下说法中，错误选项A 电池工作时，锌失去电子B 电池正极的电极反应式为2MnO 2s H2Ol 2e=Mn 2O3s 2OHaqC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，锌的质量削减6.5 g答案C解析此题要求利用原电池原理分析碱性锌锰电池：锌为负极，在反应中失去电子；电池工作时，电流由正极通过外电路流向负极，而电子移动方向与电流方向相反，C

10、 项错误；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原理写出正极反应式知，B 项正确；4铅蓄电池的两极分别为Pb、PbO2，电解质溶液为H 2SO4，工作时的电池反应方程式为Pb PbO2 2H2SO4=2PbSO4 2H2O，以下结论正确选项 A Pb 为正极被氧化B 溶液的pH 不断减小42CSO2 只向 PbO处移动D电解质溶液pH 不断增大答案D解析由题给电池反应可以看出H2 SO4 不断被消耗，故pH 不断增大，所以B 错， D 对；由Pb 元素化合价的变化，可以看出Pb 是负极，所以A 错误；原电池工作时，整个电路中负电4荷的流向是一样的，外电路中，电子由Pb 极

11、流向 PbO2 极；内电路中，负电荷SO2 和 OH 移向 Pb 极，所以C 错；5用两根铂丝作电极插入KOH 溶液中，再分别向两极通入甲烷气体和氧气，可形成原电池 燃料电池，该电池放电时发生的反应为CH 4 2KOH 2O2=K 2CO 3 3H2O，以下说法错误选项 A 通甲烷的一极为负极，通氧气的一极为正极B 放电时，通入O2 一极邻近溶液的pH 上升C放电一段时间后，KOH 的物质的量不发生变化D通甲烷一极的电极反应式是CH 10OH 8e2 7H O4=CO 32答案C解析原电池的负极发生氧化反应，正极发生仍原反应，由总反应式知，此燃料电池的电极精选名师 优秀名师 - - - - -

12、 - - - - -第 4 页，共 13 页 - - - - - - - - - -精品word 名师归纳总结 - - - - - - - - - - - -反应式是正极： 2O 2 4H 2O 8e =8OH3负极： CH 4 10OH 8e =CO2 7H2O由此可见A 、B 、D 正确，错误的为C；1微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用；有一种锌银电池，其电极分别是Ag 2O 和 Zn ，电解质为KOH ，电极反应为Zn 2OH 2e =ZnOH 2，Ag 2OH 2O 2e =2Ag 2OH；依据上述反应式，判定以下表达中正确选项 A 在使用过程中，电池负极区溶液的pH 增大B 在使用过

13、程中，电子由Ag 2O 极经外电路流向Zn 极CZn 电极发生仍原反应，Ag 2O 电极发生氧化反应D Zn 是负极， Ag 2O 是正极答案D解析依据原电池原理：负极失去电子发生氧化反应，正极得到电子发生仍原反应，可以判断该原电池中Zn 为负极， Ag 2O 为正极；依据电极反应可以得知负极区溶液的pH 减小，故A 、C 错误；电子是从负极沿导线流向正极，故B 错误；2高铁电池是一种新型可充电电池，与一般高能电池相比，该电池长时间保持稳固的放电电压；高铁电池的总反应为3Zn 2K 2 FeO4 8H2O放电充电3ZnOH 2 2FeOH 3 4KOH ，以下表达不正确选项A 放电时负极反应为

14、Zn 2e 2OH=ZnOH 2B 充电时阳极反应为FeOH 3e 5OH2 4H O3=FeO42C放电时每转移3 mol 电子，正极有1 mol K 2FeO4 被氧化D放电时正极邻近溶液的碱性增强精选名师 优秀名师 - - - - - - - - - -第 5 页，共 13 页 - - - - - - - - - -精品word 名师归纳总结 - - - - - - - - - - - -答案C解析依据题给总反应式，高铁电池放电时必定是锌为负极失去电子，被氧化；高铁酸钾在正极得到电子， 被仍原； 充电时， 阳极上氢氧化铁转化成高铁酸钾；放电时正极邻近生成OH ，碱性增强；3燃料电池的基本

15、组成为电极、电解质、燃料和氧化剂； 此种电池的能量利用率可高达80% 一般柴油发电机只有40% 左右 ，产物污染也少；以下有关燃料电池的说法错误选项A 上述燃料电池的负极反应物是氢气、甲烷、乙醇等物质B 氢氧燃料电池常用于航天飞行器，缘由之一是该电池的产物为水，经过处理之后可供宇航员使用C乙醇燃料电池的电解质常用KOH 溶液，该电池的负极反应为C2H5OH 12e =2CO2 3H 2OD甲烷燃料电池在碱性环境下的正极反应为O答案C2 2H2O 4e=4OH解析氢气、甲烷、乙醇等在燃料电池中，发生的反应为氧化反应，故作为电池的负极反应3物；电解质为强碱KOH溶液，因此不行能生成二氧化碳，应当生

16、成CO 2 ，即负极反应为3C2H5OH 12e 16OH =2CO2 11H2O，故 C 项错误；4熔融盐燃料电池具有很高的发电效率， 因而受到重视； 可用 Li 2CO 3 和 Na 2CO 3 的熔融盐混合物作电解质， CO 为负极燃气，空气与 CO2 的混合气为正极助燃气，制得在 650 下工作的燃料电池；请完成有关的电池反应式：负极反应式：2CO 2CO2 4e；3=4CO2正极反应式： ；总电池反应式： ；2答案O 2CO 4e =2CO22CO O=2CO2322解析解答此题的关键是弄清原电池的概念，负极失去电子发生氧化反应；正极得到电子发生仍原反应；依题意，总电池反应式应为2C

17、O O2=2CO2 ，依据正极反应负极反应总电池反应，可推知正极反应式；40 分钟课时作业题组 1化学电池及处理 1以下说法正确选项 A 碱性锌锰电池是二次电池经典基础题 精选名师 优秀名师 - - - - - - - - - -第 6 页，共 13 页 - - - - - - - - - -精品word 名师归纳总结 - - - - - - - - - - - -B 铅蓄电池是一次电池C二次电池又叫蓄电池，它放电后可以再充电使活性物质获得再生D燃料电池的活性物质大量储存在电池内部答案C解析碱性锌锰电池是一次电池，铅蓄电池是二次电池；2随着人们生活质量的不断提高，废电池必需进行集中处理的问题被

18、提到议事日程，其首要缘由是 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不使电池中渗漏的电解液腐蚀其他物品D回收其中石墨电极答案B解析汞、镉、铅等重金属离子会对土壤和水源造成污染；题组 2一次电池3锌锰干电池在放电时总反应方程式可以表示为Zns 2MnO 2NH2 Mn Os24 =Zn233 2NH 3 H 2O，在此电池放电时正极碳棒 上发生反应的物质是 A ZnB 碳CMnO答案C2 和 NH 4D Zn 2和 NH解析依据方程式可知：Zn 为负极，碳棒为正极，负极：Zn 2e =Zn2 ，正极： 2MnO 244 2NH 2e =Mn 2O3 2

19、NH 3 H 2O，所以正极上参加反应的物质是MnO 2 和 NH ；4某原电池装置如下列图，电池总反应为2Ag Cl 2=2AgCl ；以下说法正确选项A 正极反应为AgCl e=Ag ClB 放电时，交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成C如用 NaCl 溶液代替盐酸，就电池总反应随之转变D当电路中转移0.01 mol e时，交换膜左侧溶液中约削减0.02 mol 离子答案D解析依据电池总反应可以看出Cl 2 得电子， Ag 失电子，所以在原电池中Cl2 在正极上发生精选名师 优秀名师 - - - - - - - - - -第 7 页，共 13 页 - - - - - - - - - -精品w

20、ord 名师归纳总结 - - - - - - - - - - - -仍原反应， Ag 在负极上发生氧化反应；正极反应为 Cl 2 2e=2Cl ，A 项错误；由于电解质溶液为盐酸，所以负极上 Ag 失电子生成的 Ag 立即与邻近的 Cl 反应， B 项错误；用氯化钠代替盐酸后，电极反应不发生转变， C 项错误；当电路中转移 0.01 mol e 时，负极生成0.01 mol Ag ，由于 Ag Cl =AgCl ，所以消耗0.01 mol Cl ，由于电荷守恒，同时有0.01 mol H 通过阳离子交换膜转移至右侧溶液中，D 项正确；题组 3可充电电池5目前人们正讨论开发一种高能电池 钠硫电池

21、，它以熔融的钠、 硫为两极，以 Na 导电的 - Al 2O3 陶瓷作固体电解质，反应为2Na x S放电充电Na2Sx；以下说法正确选项A 放电时，钠作正极，硫作负极向负极移动B 放电时， NaC充电时，钠极与外电源正极相连，硫极与外电源的负极相连D放电时，负极发生的反应是2Na 2e答案D=2Na解析放电时，负极失去电子发生氧化反应，正极得电子发生仍原反应，故钠作负极，硫作正极， A错误；放电时，阳离子向正极移动，B 错误；充电时，钠极负极 与外电源的负极相连，硫极 正极 与外电源的正极相连，C 错误；放电时，负极发生氧化反应，D 正确；6镍 Ni 镉Cd 可充电电池，放电时，电极材料是C

22、d 和 NiOOH ，电解质是KOH ，电极反应分别是Cd 2OH法不正确选项 2e=CdOH 2,2NiOOH 2H2O 2e=2NiOH 2 2OH；以下说A 电池放电时，负极四周溶液的pH 不断减小B 电池放电时，总反应是Cd 2NiOOH 2H 2O=CdOH 2 2NiOH 2C电池充电时，镉Cd元素被氧化D电池充电时，电池的正极和电源的正极相连接答案C解析C 项，充电时， CdOH 2 2e =Cd 2OH ，所以镉元素应被仍原；7新型 NaBH 4 /H2O2 燃料电池 DBFC 的结构如下列图已知硼氢化钠中氢为1 价，有关该电池的说法正确选项精选名师 优秀名师 - - - -

23、- - - - - -第 8 页，共 13 页 - - - - - - - - - -精品word 名师归纳总结 - - - - - - - - - - - -A 电极 B 材料中含MnO 2 层， MnO 2 可增强导电性B 电池负极区的电极反应：BH4 8OH 8e=BO2 6H 2OC放电过程中，Na 从正极区向负极区迁移D在电池反应中，每消耗1 L 6 mol答案B 1L · H2O2溶液，理论上流过电路中的电子为6NA 个42解析A 项，电极B 采纳 MnO 2，为正极， H2O2 发生仍原反应，得到电子被仍原生成OH ， MnO 2 既作电极材料又有催化作用，二氧化锰不能

24、导电，A 错误； B 项， 负极发生氧化反应， 电极反应式为BH 8OH 8e =BO 6H2 O，B 正确； C 项，放电时，钠离子向正极移动， C 错误； D 项，在电池反应中，每消耗1 L 6 molL· 1 H2 O2 溶液，理论上流过电路中的电子数 6 mol ·L 1× 1 L× 2× NA mol 1 12NA ，D 错误；8我国企业比亚迪公司开发了具有多项专利的锂钒氧化物二次电池，其成本较低， 对环境无污染，能量密度远远高于其他电池，电池总反应为V2O5 xLi放电充电Li xV 2O5；以下说法合理的是 向负极移动A 电池在放

25、电时，LiB 锂在放电时作正极，充电时作阳极C该电池充电时阳极的反应为Li xV 2O5 xe =V 2O5 xLiD V 2O5 只是锂发生反应的载体，不参加电池反应答案C解析A 项，电池在放电时，Li 向负电荷较多的正极移动，A 错误； B 项，锂在放电时作负 极，充电时为阴极， B 错误； C 项，该电池充电时阳极发生氧化反应，电极反应式是： Li xV 2O5 xe =V 2O5 xLi ， C 正确； D 项，在反应中V 2O5 中的 V 元素的化合价也发生了变化，所以 V 2O5 不只是锂发生反应的载体，D 错误；题组 4燃料电池9美国圣路易斯高校研制了一种新型的乙醇电池， 它用磺

26、酸类质子溶剂在 200 左右时供电，乙醇电池比甲醇电池效率高出 32 倍且更安全； 电池总反应为 C2H5OH 3O2=2CO 2 3H 2O， 电池示意如图；以下说法不正确选项 精选名师 优秀名师 - - - - - - - - - -第 9 页，共 13 页 - - - - - - - - - -精品word 名师归纳总结 - - - - - - - - - - - -A a 极为电池的负极B 电池工作时电流由b 极沿导线经灯泡再到a 极C电池工作时，1 mol 乙醇被仍原时就有6 mol 电子转移D电池正极的电极反应为4H答案C O24e=2H 2O解析A 项，原电池工作时，阳离子向正极

27、移动，就a 为负极，故A 正确； B 项，电池工作时，电流由正极经外电路流向负极，在该电池中由b 极流向 a 极，故 B 正确； C 项，依据方程式可知， 1 mol 乙醇被氧化失去12 mol 电子，故C 错误； D 项，电池正极氧气得到电子被 仍原，电极反应式为4H O2 4e =2H 2O，故 D 正确；10如图是甲醇燃料电池的结构示意图，甲醇在催化剂作用下供应质子H和电子，电子经外电路、质子经内电路到达另一极与氧气反应，电池总反应为2CH 3OH 3O2=2CO2 4H 2O；以下说法不正确选项A 左电极为电池的负极，a 处通入的物质是甲醇B 正极反应式为O2 2H 2O 4e=4OH

28、C负极反应式为CH 3OH H 2O 6e=CO2 6HD该电池供应1 mol e ，消耗氧气0.25 mol答案B解析电极反应式为负极： 2CH 3OH 12e 2H 2O=2CO 2 12H 正极： 3O 2 12e 12H =6H 2O， B 错误；依据电子流向，可以判定a 处通甲醇， b 处通O2；当电池供应1 mol电子时，消耗O2 为3 mol12 0.25 mol ； 能 力 提 升 题 11“神舟九号”飞船的电源系统共有3 种，分别是太阳能电池帆板、镉镍蓄电池和应急电精选名师 优秀名师 - - - - - - - - - -第 10 页，共 13 页 - - - - - - -

29、 - - -精品word 名师归纳总结 - - - - - - - - - - - -池；1飞船在光照区运行时，太阳能电池帆板将 能转化为 能，除供应飞船使用外，余外部分用镉镍蓄电池储存起来；其工作原理为Cd 2NiOOH 2H 2O放电充电CdOH 2 2NiOH 2飞船运行到地影区时，镉镍蓄电池开头为飞船供电，此时负极邻近溶液的碱性 填“增大”、“减小”或“不变”，负极电极反应式为 ；2紧急状况下， 应急电池会自动启动，工作原理为Zn Ag 2OH 2O放电充电2Ag ZnOH 2，其正极的电极反应式为 ；答案1 太阳电减小Cd 2e 2OH=CdOH 22Ag 2O 2e H2O=2Ag

30、 2OH解析1 负极是失电子发生氧化反应的一极，Cd 为阳极； 放电时负极反应为Cd 2e 2OH =CdOH 2，故溶液碱性减小；12某新型可充电电池，能长时间保持稳固的放电电压，该电池的总反应3Zn 2K 2FeO48H2O放电充电3ZnOH 2 2FeOH 3 4KOH ；1放电时负极反应为 ；2充电时 FeOH 3 发生 反应； 3放电时电子由 极流向 极填“正”或“负”； 4放电时 1 mol K 2FeO4 发生反应，转移电子数是 ；答案1Zn 2e 2OH=ZnOH 22氧化3负正41.806 × 1024解析放电时锌在负极发生氧化反应，由于电解质是碱，故负极反应是Zn

31、 2e 2OH ，充电时=ZnOH 2，电子由负极流出，通过外电路流向正极，每1 mol K 2FeO4 发生反应，转移电子是 3 mol ，数目是1.806× 1024FeOH 3 失去电子发生氧化反应；13燃料电池是利用燃料如 H2、CO、CH 4、CH 3OH 、 NH 3 等与 O2 反应从而将化学能转化为电能的装置；1甲烷燃料电池NaOH 作电解质溶液的负极反应式为 ，正极电极反应式为 ，放电过程中溶液的pH 填“增大”、 “减小”或“不变” ；精选名师 优秀名师 - - - - - - - - - -第 11 页，共 13 页 - - - - - - - - - -精品w

32、ord 名师归纳总结 - - - - - - - - - - - -2瑞典 ASES 公司设计的曾用于驱动潜艇的液氨液氧燃料电池示意图如图，有关说法正确选项 填字母 ；a.电池工作时， Na 向负极移动b电子由电极2 经外电路流向电极1 c电池总反应为4NH 3 3O2=2N 2 6H2Od电极 2 发生的电极反应为O2 4H4e=2H2O3以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如下列图； A 为生物燃料电池的 填“正”或“负”极；正极反应式为 ；负极反应式为 ；放电过程中，H由 极区向 极区迁移 填“正”或“负” ；在电池反应中，每消耗1 mol 氧气，理论上能生成标准状况下CO 2 气体 L ；该电池 填“能”或“不能”在高温下工作；4CO 无色无味有毒，世界各国每年均有不少人因 CO 中毒而失去生命；一种 CO 分析仪的工作原理如下列图， 该装置中电解质为氧化钇 氧化钠， 其中 O2 可以在固体介质 NASICON 中自由移动；传感器中通过的电流越