专题1 第2单元 第2课时 化学电源-【精讲精练】2023-2024学年高中化学选择性必修1苏教版（河北专版）（教师用书）

第2课时　化学电源 学习目标 1．列举常见的化学电源，并能利用相关信息分析化学电源的工作原理。 2．认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用。 知识点一　一次电池和二次电池 1．化学电源的分类 化学电源按其反应原理常分为如下三类： (1)一次电池：又叫干电池，__活性物质__消耗到一定程度就不能再使用。 (2)二次电池：又称充电电池或蓄电池，放电后可以再__充电__使活性物质再生。 (3)燃料电池：是利用__燃料和氧化剂__之间发生的氧化还原反应，将化学能直接转化为电能的化学电源。 2．一次电池 (1)锌锰干电池 名称 普通锌锰干电池 碱性锌锰干电池 示意图 电极 负极：__锌__，正极：__石墨__棒 负极反应物：__锌粉__，正极反应物：__二氧化锰__ 电解质溶液 __氯化铵和氯化锌__溶液 __氢氧化钾__溶液 电极 反应 碱性锌锰干电池总反应式为Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2。 ①负极反应式是　Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2　； ②正极反应式是　2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－　 (2)银锌电池具有比能量大、电压稳定、储存时间长等特点 负极反应物：__锌粉__，正极反应物：__Ag2O__，电解质溶液：__KOH溶液__。 总反应式为Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。 ①负极反应式是　Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2　； ②正极反应式是　Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋＋2OH－　。 3．二次电池 (1)铅酸蓄电池 ①构造与组成 ②工作原理 放电过程 充电过程 负极：　Pb(s)－2e－＋SO(aq)===PbSO4(s)　；(__氧化__反应) 阴极：PbSO4(s)＋2e－===Pb(s)＋SO(aq)；(__还原__反应) 正极：　PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO(aq)＋2e－===PbSO4(s)　＋2H2O(l)；(__还原__反应) 阳极：PbSO4(s)＋2H2O(l)－2e－===PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO(aq)；(__氧化__反应) 总反应：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)===2PbSO4(s)＋2H2O(l) 总反应：2PbSO4(s)＋2H2O(l)===Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq) 铅蓄电池的充、放电过程： Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)2PbSO4(s)＋2H2O(l) ③铅蓄电池的优缺点 a．优点：可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉，在生产、生活中应用广泛。 b．缺点：比能量低、笨重，废弃的电池污染环境。 (2)锂离子电池 ①构造与组成 负极材料：LixCy(嵌锂石墨) 正极材料：LiCoO2(钴酸锂) 电解质溶液：LiPF6(六氟磷酸锂)的碳酸酯溶液(无水) ②工作原理 放电过程 充电过程 负极：LixCy－xe－===xLi＋＋Cy (__氧化__反应) 阴极：xLi＋＋Cy＋xe－===LixCy (__还原__反应) 正极：Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2 (__还原__反应) 阳极：LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋ (__氧化__反应) 锂离子电池的充、放电过程：LixCy＋Li1－xCoO2LiCoO2＋Cy ③锂离子电池的优点 锂离子电池具有__质量小__、__体积小__、储存和输出__能量大__等特点。 ●特别提醒 锂电池以金属锂或锂合金为负极材料，金属锂极易与水发生反应，故锂电池一定要使用非水电解质溶液。 [思考探究] 1．化学电池与其他能源相比有哪些优点？ 提示　化学电池的优点是：①能量转换效率高，供能稳定可靠。②可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的电池和电池组，使用方便。③易维护，可在各种环境下工作。 2．已知铅蓄电池的充、放电过程： Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)2PbSO4(s)＋2H2O(l)。 (1)充、放电时互为逆向过程，是可逆反应吗？ (2)在充、放电过程中，溶液的pH分别如何变化？ (3)如何判断铅蓄电池是否需要充电？ (4)放电完成时，正、负极的质量如何变化？ 提示　(1)二次电池的充电反应和放电反应是两个相反的过程，但反应条件不同，不是可逆反应。 (2)根据电池的总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O可作出判断，放电时，消耗硫酸，pH增大；充电时，生成硫酸，pH减小。 (3)由电池总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O可以看出，随着放电反应的进行，硫酸的浓度不断下降，密度不断减小，因此根