专题1 第二单元 第2课时 化学电源-【导与练】2023-2024学年高中化学选择性必修1同步全程学习全书word（新教材，苏教版）

第2课时　化学电源 1.通过对常见化学电源的学习,了解常见类型的三种化学电源。 2.通过新型电池分析训练,学会分析新型化学电源的工作原理并能书写其电极反应。 学习任务1　一次电池和二次电池 一、一次电池 1.一次电池特点 一次电池中发生氧化还原反应的物质大部分被消耗后就不能再使用。使用最广泛的一次电池是干电池,如普通锌锰干电池、碱性锌锰电池等。 2.常见一次电池及工作原理 (1)碱性锌锰电池的总反应式为 Zn+2MnO2+2H2O2MnOOH+Zn(OH)2。 ①负极是Zn,正极是MnO2,电解质溶液是KOH溶液。 ②负极反应式:Zn+2OH--2e-Zn(OH)2。 ③正极反应式: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,总反应式为Zn+Ag2O+H2OZn(OH)2+2Ag。 ①负极反应式:Zn+2OH--2e-Zn(OH)2。 ②正极反应式:Ag2O+H2O+2e-2Ag+2OH-。 二、二次电池 1.二次电池特点 又称为充电电池或蓄电池,放电后可以再充电使活性物质获得再生,因此二次电池可以多次重复使用,如铅蓄电池。 2.铅蓄电池的优缺点 铅蓄电池的性能优良、价格低廉、安全可靠,可多次充放电,所以在生产和生活中使用广泛,如汽车等机动车辆多数使用这种蓄电池。铅蓄电池的缺点是比能量低,废弃后会污染环境等。 3.铅蓄电池的工作原理 Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O (1)负极是Pb,正极是PbO2,电解质溶液是H2SO4溶液。 (2)放电反应原理。 ①负极:Pb+S-2e-PbSO4。 ②正极:PbO2+4H++S+2e-PbSO4+2H2O。 ③放电过程中,负极质量的变化是增大,电解质溶液pH的变化是增大。 (3)充电反应原理。 ①阴极(发生还原反应):PbSO4+2e-Pb+S。 ②阳极(发生氧化反应):PbSO4+2H2O-2e-PbO2+4H++S。 ③充电时,铅蓄电池正极与直流电源正极相连,负极与直流电源负极相连。 4.新型二次电池 (1)新型二次电池包括镍镉电池、镍氢电池、银锌电池、锂电池和锂离子电池等。 (2)锂离子电池。 ①锂离子电池的组成。 正极材料多采用磷酸铁锂(LiFePO4)或钴酸锂(LiCoO2)等,一般是具有可供锂离子嵌入或脱嵌结构的化合物; 负极材料大多数是碳素材料,如人工石墨、碳纤维、天然石墨等。 电解质溶液是将锂盐溶解在一定的非水、非质子性的有机溶剂中。 ②钴酸锂-石墨锂电池的工作原理。 负极:LixC6-xe-6C+xLi+ 正极:Li(1-x)CoO2+xLi++xe-LiCoO2 电池反应:Li(1-x)CoO2+LixC6LiCoO2+6C 二次电池充电时两极如何连接? 提示:放电时的负极,在充电时作阴极,接外接电源的负极;放电时的正极作阳极,接外接电源的正极。 判断正误。 (1)二次电池反应都是可逆反应。(　×　) 提示:充电、放电反应条件不同。 (2)铅蓄电池负极因为Pb的溶解所以质量会变轻。(　×　) 提示:负极放电后会生成PbSO4,质量增加。 (3)充电时二次电池的负极发生还原反应。(　√　) 提示:充电时负极连接外电源的负极,作阴极,发生还原反应。 (4)在锂电池中不能用水作溶剂溶解电解质。(　√　) (5)一次电池用完不能再充电,没有存在价值。(　×　) 提示:不同电池有不同特点,不同的使用场所,根据用途和经济性等选择合适的电池。 探究1　一次电池电极反应式的书写 雾霾中含有氮的氧化物,利用反应NO2+NH3N2+H2O制作如图所示的电池,用以消除氮氧化物的污染。 问题1:先把电池总反应化学方程式配平,然后画出双线桥。 提示:。 问题2:根据“得电子线桥”写出正极电极反应式。 提示:12H2O+6NO2+24e-3N2+24OH-(可把化学计量数约分为最简整数比)。 问题3:用电池总反应减去正极电极反应或根据“失电子线桥”直接写出负极电极反应式。 提示:24OH-+8NH3-24e-4N2+24H2O(可以把化学计量数约分至最简整数比)。 探究2　二次电池电极反应式的书写 液流式铅蓄电池以可溶性的甲基磺酸铅[(CH3SO3)2Pb]代替硫酸作为电解质,该电池充放电的总反应为2Pb2++2H2OPb+PbO2+4H+。 问题1:画出电池放电反应的双线桥。 提示:。 问题2:根据双线桥写出放电的正、负极电极反应式。 提示:负极电极反应式为Pb-2e-Pb2+,正极电极反应式为PbO2+4H++2e-Pb2++2H2O。 问题3:结合放电的正、负极电极反应式写出充电的阴、阳极电极反应式。 提示:负极电极反应式颠倒为阴极电极反应式,Pb2++2e-Pb,正极电极反应式颠倒为阳极电极反应式,P