(讲义)第1章 第2节 新知探究课4 化学电源-【提分教练】2023-2024学年新教材高中化学选择性必修1(鲁科版2019)

新知探究课4　化学电源 1．通过搜集、观察生活中常见的化学电源，了解化学电源的分类及废旧电池的处理方法等。 2．通过设计简单的燃料电池分析、体会化学电源的工作原理，电极构成及简单的电极反应式书写与判断，构建认知模型。 一、化学电源 1．概念：是将化学能直接转化为电能的实用装置。 2．分类 3．化学电池的回收利用 使用后的废弃电池中含有大量的重金属和酸碱等有害物质，随处丢弃会给土壤、水源等造成严重的污染。废弃电池要进行回收利用。 　 a．干电池　　 ①一次电池 b．铅蓄电池 ②二次电池 c．锌锰电池 ③燃料电池 d．氢氧燃料电池 ④绿色电池 提示：a—①　b—②　c—①　d—①、③、④ 二、常见化学电源 1．锌锰干电池 项目 酸性锌锰干电池 碱性锌锰干电池 电极 锌筒作负极，石墨作正极 电解质 氯化铵和氯化锌 氢氧化钾 电极 反应 负极 Zn－2e－===Zn2+ Zn＋2OH－－2e－=== ZnO＋H2O 正极 2MnO2＋＋2e－ ===Mn2O3＋2NH3＋H2O 2MnO2＋2H2O＋2e－ ===2MnOOH＋2OH－ 电池 反应 Zn＋2MnO2＋2NH4Cl ===2NH3＋ZnCl2 ＋Mn2O3＋H2O Zn＋2MnO2＋H2O ===ZnO＋2MnOOH 2．铅蓄电池 (1)电极材料 (2)电解质溶液：H2SO4溶液。 (3)原理 (4)特点：性能优良，造价低，可多次充放电；单位质量电池释放的电能少。 3．氢氧燃料电池 (1)原理(电极反应及电池反应)。 项目 酸性燃料电池 碱性燃料电池 电极 石墨电极材料 电解质 磷酸等酸性溶液 KOH等碱性溶液 电极反应 负极 2H2－4e－===4H＋ 2H2＋4OH－－4e－===4H2O 正极 O2＋4H＋＋4e－===2H2O O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 电池反应 2H2＋O2===2H2O (2)特点：能量利用效率高、可连续使用和污染轻等。 　(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)手机、手提电脑使用的电池为一次电池。 (　　) (2)酸性锌锰干电池和碱性锌锰干电池工作时，负极反应相同。 (　　) (3)铅蓄电池放电时负极反应与充电时阴极反应相同。 (　　) (4)氢氧燃料电池的电极一般不参与反应。 (　　) (5) 燃料电池的两电极不参与反应，而是燃料和氧气分别在两极发生反应。 (　　) [答案]　(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)√ 二次电池的工作原理 一种碳纳米管(里面储存有H2)二次电池的装置如图所示。 1．放电时的电极反应式如何书写？ 提示：负极：H2＋2OH－－2e－===2H2O 正极：2NiOOH＋2H2O＋2e－===2Ni(OH)2＋2OH－ 2．充电时的电极反应式如何书写？ 提示：阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ 阳极：2Ni(OH)2＋2OH－－2e－===2NiOOH＋2H2O 3．电池反应方程式如何书写？电池充电时，外接电源的负极连接二次电池的哪个电极？ 提示：H2＋2NiOOH2Ni(OH)2。阴极。 1．可充电电池的思维模型 充电时电极连接可简记：负接负，正接正。 2．可充电电池电极反应式的特点 放电时负极反应式与充电时阴极反应式互为逆反应； 放电时正极反应式与充电时阳极反应式互为逆反应。 【例1】　为提升电池循环效率和稳定性，科学家近期利用三维多孔海绵状Zn(3D-Zn)可以高效沉积ZnO的特点，设计了采用强碱性电解质的3D-Zn—NiOOH二次电池，结构如图所示。电池反应为Zn(s)＋2NiOOH(s)＋H2O(l) ZnO(s)＋2Ni(OH)2(s)。 下列说法错误的是(　　) A．三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积，所沉积的ZnO分散度高 B．充电时阳极反应为Ni(OH)2(s)＋OH－(aq)－e－===NiOOH(s)＋H2O(l) C．放电时负极反应为Zn(s)＋2OH－(aq)－2e－===ZnO(s)＋H2O(l) D．放电过程中OH－通过隔膜从负极区移向正极区 D　[A项，三维多孔海绵状Zn为多孔结构，具有较高的表面积，所沉积的ZnO分散度高，正确；B项，二次电池充电时作为电解池使用，阳极发生氧化反应，元素化合价升高，失去电子，阳极反应为Ni(OH)2(s)＋OH－(aq)－e－===NiOOH(s)＋H2O(l)，正确；C项，二次电池放电时作为原电池使用，负极发生氧化反应，元素化合价升高，失去电子，由电池总反应可知负极反应为Zn(s)＋2OH－(aq)－2e－===ZnO(s)＋H2O(l)，正确；D项，二次电池放电时作为原电池使用，阴离子从正极区向负极区