3 第一节 第3课时 化学电源-【金版新学案】2024-2025学年高中化学必修第二册同步课堂高效讲义教师用书（人教版2019 单选）

第3课时　化学电源 [学习目标]　1.会设计简单的原电池。　2.知道干电池、充电电池、燃料电池等化学电源的特点。　3.掌握构成电池的要素，了解不同电极材料对电池性能的影响。　4.能正确书写简单化学电源的电极反应式。 任务一　一次电池　二次电池 1．一次电池——锌锰干电池 构造示意图 工作原理 负极 锌筒 锌被氧化，逐渐消耗 电解质溶液 氯化铵糊 正极 石墨棒 二氧化锰被还原 电池特点 放电后不能充电；便于携带，价格低 [交流研讨1]　锌锰干电池在使用过程中，锌会逐渐溶解，锌外壳变薄，最后内部的糊状电解质会泄露出来，使电器腐蚀。为了延长电池寿命和提高其性能，人们将电池内的电解质NH4Cl糊换成湿的KOH，制成了碱性锌锰电池。总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===Zn(OH)2＋2MnO(OH)，写出负极的电极反应式。 提示：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2。 2．二次电池——充电电池 (1)特点：二次电池在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行，使电池恢复到放电前的状态，从而实现放电与充电的循环。 (2)能量转化：化学能电能。 (3)常见的充电电池：铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等。 [交流研讨2]　铅酸蓄电池常用作汽车电瓶，其构造如图所示，工作时该电池总反应为Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。 按要求回答下列问题： (1)负极材料是________，正极材料是________，电解质溶液是________。 (2)放电时，电解质溶液中的H＋移向________极。 (3)放电时，电解质溶液中硫酸的浓度________(填“增大”、“减小”或“不变”)。 (4)当铅酸蓄电池向外电路提供2 mol电子时，理论上负极板的质量增加________ g。 提示：(1)Pb　PbO2　稀硫酸　(2)PbO2(或正)　(3)减小　(4)96 学生用书第49页 铅酸蓄电池的电极反应 负极：Pb＋SO－2e－===PbSO4； 正极：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O； 电池总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。　　 1．(2024·桂林市期中)下列有关电池的说法不正确的是(　　) A．汽车所用的铅酸蓄电池可以无限次充、放电 B．锌锰干电池中锌电极是负极 C．水果电池可把化学能转化为电能 D．手机用的锂离子电池属于二次电池 答案：A 解析：A．铅酸蓄电池是常见的二次电池，充电电池的使用有一定的限度，A错误；B．锌锰干电池中，碳棒是正极、锌电极是负极，B正确；C．水果电池为利用水果中的化学物质和金属片发生反应产生电能的一种电池，可把化学能转化为电能，C正确；D．锂离子电池能充、放电，属于二次电池，放电时是将化学能转化为电能，充电时是将电能转化为化学能，D正确；答案选A。 2．某普通锌锰干电池的结构如图所示。下列说法正确的是(　　) A．锌筒是原电池的正极 B．石墨电极上发生氧化反应 C．铵根离子移向石墨电极 D．电子经石墨棒沿电解质溶液流向锌筒 答案：C 解析：锌锰干电池中，锌筒作负极，石墨棒作正极，正极上二氧化锰得电子发生还原反应，A、B错误；原电池中阳离子向正极移动，故铵根离子移向石墨电极，C正确；电子经导线由负极锌筒流向石墨棒，D错误。 3．(2024·济南高一期中)氟离子电池是一种前景广阔的新型电池，其能量密度是目前锂电池的十倍以上。其中一种氟离子电池的工作原理为3Mg＋2BiF33MgF2＋2Bi(MgF2为难溶盐)，电解质为熔融氟化物。下列说法正确的是(　　) A．放电时，负极的电极反应式为Mg－2e－＋2F－===MgF2 B．放电时，电子从镁电极流出，经电解质流向正极 C．放电时，化学能完全转化为电能 D．放电时，F－向正极移动 答案：A 解析：放电时，Mg作负极，失去电子，发生氧化反应，电极反应式为Mg＋2F－－2e－===MgF2，A项正确；放电时，电子从镁电极流出，经导线流向正极，B项错误；原电池是把化学能转化为电能的装置，但化学能不可能100%转化为电能，还有部分转化为热能等，C项错误；放电时，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，故F－向负极移动，D项错误。 任务二　燃料电池 1．概念 一种将燃料(如氢气、甲烷、乙醇)和氧化剂(如氧气)的化学能直接转化为电能的电化学反应装置。 2．特点 (1)清洁、安全、高效等。 (2)能量转化率较高。 (3)反应物不是储存在电池内部，而是从外部提供，供电量易于调节。 3．应用 在航天、军事、交通等领域有广阔的应用前景。 4．氢氧燃料电池 氢氧燃料电池在不同介质中的总反应相同，但正、负极反应与电解质溶液有关。氢氧燃料电池正、负极反应如下： 电解质溶液 负极 正极 酸性(H＋) 2H2－4e－===4H＋ O2＋4H＋＋4e－===2H2O 碱性(OH－) 2H2－4e－＋4OH－===4H2O O2＋2H2O＋4e－===4OH－ [交流研讨]　(1)氢氧燃料电池的总反应方程式如何书写？ 提示：燃料电池相当于燃料的燃烧，氢氧燃料电池的总反应为2H2＋O2===2H2O。 (2)如何判断氢氧燃料电池的正、负极？ 提示：通燃料的一极作负极，通氧气的一极作正极。 1．某课外小组自制的氢氧燃料电池如图所示，a、b均为惰性电极。下列叙述中不正确的是(　　) 学生用书第50页 A．a极是负极，该电极上发生氧化反应 B．b极反应式是O2＋4OH－－4e－===2H2O C．总反应方程式为2H2＋O2===2H2O D．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源 答案：B 解析：A．a极通入氢气，氢气失电子发生氧化反应，a是负极，故A正确；B．b极通入氧气，氧气得电子发生还原反应生成氢氧根离子，反应式是O2＋2H2O＋4e－===4OH－，故B错误；C．氢氧燃料电池，总反应方程式为2H2＋O2===2H2O，故C正确；D．氢氧燃料电池生成物是水，因此是一种具有应用前景的绿色电源，故D正确；故选B。 2．国家电投氢能公司全自主研发的“氢腾”燃料电池系统广泛应用于氢能大巴。某种氢燃料电池的内部结构如图，下列说法正确的是(　　) A．电池工作时，电解质溶液中的H＋向b极移动 B．a极发生的电极反应为H2＋2e－＋2OH－===2H2O C．b极为正极，发生氧化反应 D．当外电路有1 mol电子转移时，b极消耗5.6 L O2 答案：A 解析：电池工作时，H＋移向正极，故A正确；a极发生的电极反应为H2－2e－===2H＋，故B错误；b极为正极，发生还原反应，故C错误；题目中未说明是否是标准状况，无法计算氧气的物质的量，故D错误。 1．(2023·广东江门高一期中)下列说法正确的是(　　) A．锌锰干电池是二次电池 B．燃料电池是一种高效但是会污染环境的新型电池 C．化学电池的反应原理是氧化还原反应 D．铅酸蓄电池放电时正极是Pb 答案：C 解析：锌锰干电池为一次电池，故A错误；燃料电池有氢氧燃料电池、甲烷燃料电池、乙醇燃料电池等，产物多为CO2、H2O等，不污染环境，故B错误；化学电池是将化学能转变为电能的装置，有电子的得失，实质为氧化还原反应，故C正确；铅酸蓄电池放电时，Pb被氧化，为原电池的负极，PbO2被还原，为原电池的正极，故D错误。 2．如图为发光二极管连接柠檬电池装置，下列说法正确的是(　　) A．铁环作为柠檬电池的正极 B．电流由铁环经导线流向发光二极管 C．负极的电极反应式为Fe－2e－===Fe2+ D．可将柠檬替换成盛装乙醇溶液的装置 答案：C 解析：铜线、铁环插入柠檬，制成柠檬电池，由于活泼性：Fe＞Cu，所以铜线是柠檬电池的正极，铁环是柠檬电池的负极，故A项错误；电子由负极铁环经导线流向发光二极管，再由发光二极管流向铜线，故B项错误；负极发生氧化反应，电极反应式为Fe－2e－===Fe2+，故C项正确；乙醇溶液为非电解质溶液，不能将柠檬替换成盛装乙醇溶液的装置，故D项错误。 3．(2024·绵阳市期末)日常生活常用的干电池构造示意图如图。下列说法错误的是(　　) A．电极a为正极，发生氧化反应 B．电池使用过程中锌筒逐渐变薄 C．负极的电极反应式为Zn－2e－===Zn2+ D．电池工作时，MnO2得到电子被还原 答案：A 解析：锌锰干电池为原电池，其中锌筒作负极，发生失电子的氧化反应，石墨棒为正极，二氧化锰发生得电子的还原反应，据此分析解答。A．根据上述分析可知，电极a为正极，发生还原反应，A错误；B．电池使用过程中锌筒作负极，发生失电子的氧化反应生成锌离子，从而使锌筒逐渐变薄，B正确；C．锌筒作负极，其电极反应式为Zn－2e－===Zn2+，C正确；D．电池工作时，石墨棒附近的MnO2得到电子被还原，D正确；故选A。 4．现有如下两个反应： A．NaOH＋HCl===NaCl＋H2O， B．Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2+。 (1)根据上述两反应的本质，________(填字母)反应能设计成原电池，其原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)写出上述反应中能设计成原电池的电解质溶液，正、负极材料、电极反应式、反应类型(“氧化反应”或“还原反应”)： 电解质溶液为________ 。 负极：________，________________ ，____________________________________； 正极：________，________________，_____________________________________。 (3)若导线上通过电子1 mol，则正极质量增加________g。 答案：(1)B　A为非氧化还原反应，没有电子转移；B为氧化还原反应，有电子转移 (2)AgNO3溶液　Cu　Cu－2e－===Cu2+　氧化反应　碳棒(或Ag、铂、金任选其一)　2Ag＋＋2e－===2Ag　还原反应　(3)108 解析：(1)只有自发进行的氧化还原反应才能设计成原电池，B是自发进行的氧化还原反应。(2)根据电池反应式Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2+可知，Cu失电子作负极，负极材料是Cu，正极材料应是比铜不活泼的金属或导电的非金属；Ag＋得电子，所以此电解质溶液只能为AgNO3溶液。(3)由2Ag＋＋2e－===2Ag知导线上通过电子1 mol，生成Ag 1 mol。 学科网（北京）股份有限公司 $$