第四章 第一节 第2课时 化学电源-【高考领航】2023-2024学年高中化学选择性必修1同步核心辅导与测评（人教版）

第2课时　化学电源 [课标解读]　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　化学电源概述　一次电池 1．化学电源概述 (1)化学电源的分类 原电池是各种化学电源的雏形，常分为如下三类： ①一次电池：也叫做干电池，放电后不可再充电的电池。 ②二次电池：又称可充电电池或蓄电池，放电后可以再充电而反复使用的电池。 ③燃料电池：一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电源。 (2)判断电池优劣的主要标准 ①比能量：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：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。 2．一次电池(锌锰电池) (1)构造： (2)组成：正极：MnO2；负极：Zn；电解质：KOH。 (3)工作原理： [问题探究]　普通锌锰电池的总反应为Zn＋2MnO2＋2NH===Zn2＋＋2NH3＋Mn2O3＋H2O。 负极反应为__________________________________________________， 正极反应为__________________________________________________， 电解质为____________________________________________________。 提示：Zn－2e－===Zn2＋　2NH＋2MnO2＋2e－===2NH3＋Mn2O3＋H2O　NH4Cl 　一种电池，它的一个电极材料是NiO2(在碱中NiO2氧化性比O2更强，还原产物是＋2价的镍的化合物)，另一电极是铁，电解质溶液是21%的氢氧化钾溶液。下列对电池的叙述和有关反应正确的是(　　) A．此电池不用密封 B．铁是负极，放电时，铁失电子生成能自由移动的Fe2＋，负极电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋ C．放电时，正极反应为NiO2＋2e－===Ni2＋＋2O2－ D．放电时的总反应为Fe＋NiO2＋2H2O===Fe(OH)2＋Ni(OH)2 [解析]　因该电池的电解质溶液是KOH溶液，应防止与空气接触，否则KOH会与空气中的CO2发生反应生成K2CO3，并且负极产生的Fe(OH)2也容易被空气中的O2氧化生成Fe(OH)3，所以A项错误；在KOH溶液中，负极反应的产物是Fe(OH)2：Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2，正极反应为NiO2＋2e－＋2H2O===Ni(OH)2＋2OH－，因此B、C项均错误。 [答案]　D [对点训练1]　微型锌银电池可用作电子仪器的电源，其电极分别是Ag/Ag2O和Zn，电解质为KOH溶液，电池总反应为Ag2O＋Zn＋H2O===2Ag＋Zn(OH)2，下列说法正确的是(　　) A．电池工作过程中，KOH溶液浓度减小 B．电池工作过程中，电解液中OH－向正极迁移 C．负极发生反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2 D．正极发生反应：Ag2O＋2H＋＋2e－===2Ag＋H2O 解析：C　由电池总反应Ag2O＋Zn＋H2O===2Ag＋Zn(OH)2可知，反应中n(KOH)不变，但电池反应消耗了H2O，所以电池工作过程中，KOH溶液浓度增大，故A错误；电池工作过程中，电解质溶液中阴离子向负极移动、阳离子向正极移动，所以电解液中的OH－向负极迁移，故B错误；由电池总反应可知，Zn失去电子，发生氧化反应而作负极，电极反应为Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2，故C正确；氧化银得到电子，发生还原反应作正极，电极反应为Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－，故D错误。 [归纳总结]　电极反应式书写的一般步骤 知识点二　二次电池 二次电池又称可充电电池或蓄电池，放电后可以再充电使活性物质获得再生，此类电池可以重复使用。 铅酸蓄电池 (1)构造示意图与工作原理： 放电过程 充电过程 负极：Pb－2e－＋SO===PbSO4(氧化反应) 阴极：PbSO4＋2e－===Pb＋SO(还原反应) 正极：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O(还原反应) 阳极：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO(氧化反应) 总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O 总反应：2PbSO4＋2H2O===Pb＋PbO2＋2H2SO4 铅酸蓄电池的充、放电过程： Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O (2)铅酸蓄电池的优缺点： ①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。 ②缺点：比能量低、笨重，废弃