专题1 第二单元 第2课时 化学电源(Word教参)-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中化学选择性必修1（苏教版2019）

第2课时　化学电源 一、化学电源 1．一次电池 碱性锌锰干电池 基本构造 　 [微点拨] 判断电池优劣的主要标准 ①比能量：电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少，单位是(W·h)·kg－1或(W·h)·L－1。 ②比功率：电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小，单位是W·kg－1或W·L－1。 ③电池可储存时间的长短。 工作原理 负极：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2 正极：2MnO2＋2e－＋2H2O===2MnOOH＋2OH－ 总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2 银锌纽扣电池 基本构造 工作原理 负极：Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O； 正极：Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－； 总反应：Zn＋Ag2O===ZnO＋2Ag 2．二次电池(铅蓄电池) 基本构造 工作原理 放电 负极：Pb＋SO－2e－===PbSO4　　 正极：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O　　　 电池反应：Pb＋PbO2＋4H＋＋2SO===2PbSO4＋2H2O 充电 阴极：PbSO4＋2e－===Pb＋SO(发生还原反应)； 阳极：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO(发生氧化反应)； 总反应：2PbSO4＋2H2O===Pb＋PbO2＋4H＋＋2SO 3.燃料电池(氢氧燃料电池) 图示 (碱性) 　 [微点拨] 由于电解质溶液的酸碱性不同，因此氢氧燃料电池电极反应方程式书写不同。 电极反应方程式 负极：2H2＋4OH－－4e－===4H2O， 正极：2H2O＋O2＋4e－===4OH－， 总反应：2H2＋O2===2H2O 二、制作简单的燃料电池 实验原理 (1)实验室可以通过电解水法制取氢气和氧气：2H2OO2↑＋2H2↑。 (2)在原电池装置中，氢气和氧气可以发生反应：2H2＋O2===2H2O，并产生电流 [微思考] 在制备氢气与氧气时，加入稀硫酸的作用是什么？ [微辨析] 酸性氢氧燃料电池与碱性氢氧燃料电池的异同？ 实验器材 (1)药品和试剂：6.0 mol·L－1H2SO4溶液、蒸馏水； (2)仪器：学生电源、U形管、铁架台、橡胶塞两个、石墨棒两支、玻璃导管两支、石英钟、鳄鱼夹、导线若干等 实验步骤 (1)将石墨棒和玻璃导管插入橡胶塞中，注意调节石墨棒和玻璃导管伸入U形管内的长度； (2)将橡胶塞塞入U形管管口，检查装置气密性，标记橡胶塞底部到达的位置； (3)取出橡胶塞，往U形管中注入适量6 mol·L－1稀硫酸，以接近橡胶塞底部刚才所标记的位置为宜； (4)塞紧橡胶塞，接通学生电源，注意观察实验现象，当一端玻璃导管内的液柱接近溢出时，切断学生电源； (5)取出石英钟内的干电池，将导线与石英钟的正、负极相连，观察石英钟指针 实验操作和现象 装置 现象 闭合K1，断开K2，两个电极上均有气泡冒出，且其中一个电极区生成气体是另一个电极区的两倍。 电极区生成气体较多的电极连接石英钟的负极，生成气体较少的电极连接石英钟的正极，闭合K2，断开K1，石英钟的指针发生移动 结论 用石墨作电极，在通电条件下，水被电解成氢气和氧气；氢气和氧气可以形成氢氧燃料电池，其中通入氢气的电极为负极，通入氧气的电极为正极 　　　　　　　　　　　　　　　　 [新知探究(一)] 电极反应方程式的书写 [典例导引] [典例]　 (2021·浙江选考)某全固态薄膜锂离子电池截面结构如图所示，电极A为非晶硅薄膜，充电时Li＋得电子成为Li嵌入该薄膜材料中；电极B为LiCoO2薄膜；集流体起导电作用。下列说法不正确的是(　 ) A．充电时，集流体A与外接电源的负极相连 B．放电时，外电路通过a mol电子时，LiPON薄膜电解质损失a mol Li＋ C．放电时，电极B为正极，反应可表示为Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2 D．电池总反应可表示为LixSi＋Li1－xCoO2Si＋LiCoO2 [解析]　由图可知，集流体A与电极A相连，充电时电极A作阴极，故充电时集流体A与外接电源的负极相连，A说法正确；放电时，外电路通过a mol电子时，内电路中有a mol Li＋通过LiPON薄膜电解质从负极迁移到正极，但是LiPON薄膜电解质没有损失Li＋，B说法不正确；放电时，电极B为正极，发生还原反应，反应可表示为Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2，C说法正确；电池放电时，嵌入在非晶硅薄膜中的锂失去电子变成Li＋，正极上Li1－xCoO2得到电子和Li＋变为LiCoO2，故电池总反应可表