1、第2课时 化 学 电 源 一、化学电源 1.分类(1)一次电池：不能充电，用过之后不能复原。(2)二次电池：可充电，可多次重复使用。(3)燃料电池：是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。必备知识自主学习 2.常见的化学电源 电池电池组成电池反应锌锰 干电池锌筒为_极，石墨棒为_极，_作电解质Zn+2NH4Cl+2MnO2=Zn(NH3)2Cl2+2MnO(OH)银锌纽扣电池负极是_，正极是_，电解质溶液是_溶液Zn+Ag2O+H2O Zn(OH)2+2Ag铅蓄电池负极是_，正极是_，电解质溶液是_溶液Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O 负 正 NH4C
2、l 锌 氧化银 氢氧化钾 放电充电Pb PbO2 硫酸 放电充电电池电池组成电池反应镍氢电池负极是_，正极是_ _，电解质溶液是_溶液NiO(OH)+MH NiO+M+H2O(MH表示贮氢合金M中吸收结合 的氢)氢氧燃料电池负极通_，正极通_，_ 溶液为电解质溶液_甲醇-空气燃料电池负极通_，正极通入_，电解质溶液是_溶液2CH3OH+3O2+4OH-=2 +6H2O贮氢合金 泡沫 氧化镍 KOH 放电充电氢气 氧气 KOH 2H2+O2=2H2O 甲醇 空气 KOH 23CO【自主探索】(1)判断下列说法是否正确。(正确的打“”，错误的打“”)可充电电池，放电与充电都是自发进行氧化还原反应。
3、()提示：。对于可充电电池，放电时为原电池，是自发进行的氧化还原反应，充电时为电解池，是被迫进行的氧化还原反应。太阳能电池不属于原电池。()提示：。太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应把光能转化成电能的装置。以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池，放电过程中，H+从正极区向负极区迁移。()提示：。放电过程中，H+从负极区向正极区迁移。(2)(知识关联)燃料电池两电极反应有何特点？提示：两个电极均为惰性电极，本身不参与反应。燃料电池常用的燃料有H2、CH4、C2H4、CH3OH等可燃性物质，在反应中燃料一般表现为失去电子，在电源负极通入。常用的氧化剂是氧气，在反应中表现为得到电子，在电源正极通入。二、
4、电解在物质制备中的应用 1.电解熔融Al2O3制Al 2Al2O3(熔融)4Al+3O2 电极反应：阳极：_；阴极：_。冰晶石的作用是作Al2O3的助熔剂。=电解冰晶石6O2-12e-=3O2 4Al3+12e-=4Al 2.电解熔融氯化钠得到钠 阳极：2Cl-2e-=Cl2 阴极：2Na+2e-=2Na 总反应方程式：_ 2NaCl(熔融)2Na+Cl2 电解=关键能力合作学习 知识点 化学电源 1.电极反应式的书写步骤 2.充电电池电极反应式的书写(1)先标出放电时电池总反应式电子转移的方向和数目，指出参与负极和正极反应的物质。(2)写出一个比较容易书写的电极反应式(书写时一定要注意电极产
5、物是否与电解质溶液共存)。(3)在电子守恒的基础上，总反应式减去写出的电极反应式即得另一电极反应式。3.燃料电池：将燃料燃烧的化学能直接转化为电能的装置。(1)正极：(如通O2的一极即氧化剂)反应式为 碱性电解液：_ 酸性电解液：_ 固体或熔融(固体电解质在熔融状态传导O2-)：_ 熔融碳酸盐：_ 2223O4e2CO2COO2+4e-+2H2O=4OH-O2+4e-+4H+=2H2O O2+4e-=2O2-(2)负极：(可燃性物质即还原剂)负极的电极反应式可将总反应式减去正极反应式后，再将两边相同的项删去，做适当调整即为负极的电极反应式(正极反应式和上面不同介质的正极反应式相同，下面只写对应
6、的负极反应式和总反应式)。例如：氢氧燃料电池：总反应都是：2H2+O2=2H2O 碱性电解液：_ 酸性电解液：_ H22e-+2OH-=2H2O H22e-=2H+【合作探究】(1)(教材二次开发)教材“锌锰干电池”电池反应：Zn+2NH4Cl+2MnO2 Zn(NH3)2Cl2+2MnO(OH)，则电池工作时负极电极反应式是什么？(科学探究与创新意识)提示：负极(锌筒)：Zn-2e-=Zn2+(2)(思维升华)铅蓄电池工作过程中，放电时正极、负极电极反应式分别为 负极反应：Pb(s)+(aq)-2e-=PbSO4(s)；正极反应：PbO2(s)+4H+(aq)+(aq)+2e-=PbSO4(
7、s)+2H2O(l)；当电路中转移0.2 mol电子，负极、正极质量如何变化？(证据推理与模型认知)24SO 24SO(3)(情境思考)充电电池，是充电次数有限的可充电的电池，配合充电器使用。市场上一般卖5号、7号，但是也有1号。充电电池的好处是经济、环保、电量足、适合大功率、长时间使用的电器(如随身听、电动玩具等)。充电电池的电压比型号相同的一次性电池低，AA电池(5号充电)是1.2伏，9 V充电电池实际上是 8.4伏。现在一般充电次数能在1 000次左右。(变化观念与平衡思想)【思考】笔记本电池的工作原理是什么？提示：笔记本电池的工作原理即原电池的工作原理，但正、负极发生反应的物质不同。化
8、学电源分为哪些类型？提示：化学电源分为一次电池、二次电池和燃料电池。【典例示范】【典例】Mg-AgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误的是()A.负极反应式为Mg-2e-=Mg2+B.正极反应式为Ag+e-=Ag C.电池放电时Cl-由正极向负极迁移 D.负极会发生副反应Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2【解题指南】解答本题时应遵循以下思路：【母题追问】(1)该电池能否用KCl溶液激活？提示：能。Mg-AgCl电池能够被海水(主要是含大量的氯化钠)激活，改用KCl溶液作电解质溶液也能够激活电池。(2)该电池能否用于海上应急照明供电？提示：能。该电池相当于原电池。【规律方
9、法】(1)电极判断的方法：分析电池中发生氧化还原反应的方程式，化合价升高失电子的物质(如燃料电池中的可燃物)为负极反应物，化合价降低得电子的物质(如燃料电池中通的空气或氧气)为正极反应物。(2)电极反应式的书写 规律：原电池的两电极反应式之和即为总反应式。介质环境：结合介质环境和电荷守恒，补充适当的微粒，如酸性为H+和H2O、碱性为OH-和H2O。得氧时，酸性溶液反应物中加H2O，碱性或中性时加OH-；失氧时，反应物中酸性加H+，碱性或中性加OH-。注意事项：一看电极材料；二看介质环境；三看附加条件与信息。【素养训练】锂离子电池是目前综合性能最好的电池体系，具有高比能量、高循环寿命、体积小、质
10、量轻、无记忆效应、无污染等特点，并迅速发展成为新一代储能电源，用于信息技术、电动车和混合动力车、航空航天等领域的动力支持。我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系。(1)在此电池工作时，a、b的电极哪一极是电池的正极？提示：锂离子电池中，b电极为Li，放电时，Li失电子为负极，a电极的LiMn2O4得电子为正极，所以a为电池的正极。(2)放电时，电池的反应式为Li1-xMn2O4+xLi=LiMn2O4，a极锂的化合价是否发生变化？提示：不变。放电时，a为正极，正极上Li1-xMn2O4中锰元素得电子，所以锂的化合价不变。(3)放电时，溶液中Li+如何移动？提示：从b向a迁移。【课堂小结
11、】【三言两语话重点】(1)必记的三种电池：一次电池、二次电池、燃料电池。(2)电极反应式的书写三步骤：先分析所给总反应方程式中元素的化合价变化，化合价升高失电子的物质是负极。根据氧化还原反应的电子转移写出负极的电极反应式。利用“总反应方程式减去较简单一极电极反应式即得另一电极反应式”。课堂检测素养达标 1.(2020杭州高一检测)废电池处理不当不仅造成浪费，还会对环境造成严重污染，对人体健康也存在极大的危害。有同学想变废为宝，他的以下想法你认为不正确的是()A.把锌皮取下洗净用于实验室制取氢气 B.碳棒取下洗净用作电极 C.把铜帽取下洗净回收利用 D.电池内部填有氯化铵等化学物质，将废电池中的
12、黑色糊状物直接作化肥用【解析】选D。电池中含有重金属，不能作化肥用。2.下列化学电池不易造成环境污染的是()A.氢氧燃料电池 B.锌锰电池 C.镍镉电池 D.铅蓄电池【解析】选A。氢氧燃料电池反应后产物为水，无污染。3.下面是几种常见的化学电源示意图，有关说法不正确的是()A.上述电池分别属于一次电池、二次电池和燃料电池 B.干电池在长时间使用后，会出现气鼓现象 C.铅蓄电池工作时，电能转化成化学能 D.氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源【加固训练】日常所用的干电池的电极分别为碳棒和锌皮。以糊状NH4Cl、ZnCl2作电解液(其中加入MnO2氧化吸收H2)，电极反应可简化为Zn-2e-=
13、Zn2+，2 +2e-=2NH3+H2(NH3可用于结合Zn2+)，根据以上叙述判断下列说法正确的是()A.干电池中锌为正极，碳为负极 B.干电池工作时，电子由碳极经外电路流向锌极 C.干电池长时间连续工作时，内装糊状物可能外流腐蚀电池 D.该干电池可以实现化学能向电能的转化和电能向化学能的转化 4NH4.(2020衡水高一检测)研究人员研制出一种锂水电池，可作为鱼雷和潜艇的储备电源。该电池以金属锂和钢板为电极材料，以LiOH为电解质，使用时加入水即可放电。关于该电池的下列说法不正确的是()A.水既是氧化剂又是溶剂 B.放电时正极上有氢气生成 C.放电时OH-向正极移动 D.总反应为2Li+2
14、H2O=2LiOH+H2 5.(双选)(教材二次开发教材习题改编)“盐水动力”玩具车的电池以镁片、活性炭为电极，向极板上滴加食盐水后电池便可工作，电池反应为2Mg+O2+2H2O=2Mg(OH)2，下列关于该电池的说法错误的是()A.镁片作为正极 B.正极发生氧化反应 C.电池工作时镁片逐渐被消耗 D.食盐水作为电解质溶液【加固训练】茫茫黑夜中，航标灯为航海员指明了方向。航标灯的电源必须长效、稳定。我国科技工作者研制出以铝合金、Pt-Fe合金网为电极材料的海水电池。在这种电池中()铝合金是正极 铝合金是负极 海水是电解质溶液 铝合金电极发生还原反应 A.B.C.D.【解析】选A。铝的活泼性强于
15、铁，所以铝合金作负极，发生氧化反应，海水是电解液，正确。6.被誉为改变未来世界的十大新科技之一的燃料电池。如图为氢氧燃料电池的结构示意图，电解质溶液为KOH溶液，电极材料为疏松多孔石墨棒。当氧气和氢气分别连续不断地从正、负两极通入燃料电池时，便可在闭合回路中不断地产生电流。试回答下列问题：(1)燃料电池的优点是_；电解质溶液中的OH-移向_(填“负”或“正”)极。(2)写出氢氧燃料电池工作时正极反应式：_。7.微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用，有一种银锌电池，其电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，总反应为Ag2O+Zn+H2O=Zn(OH)2+2Ag，其中一个电极反应为Ag2O
16、+H2O+2e-=2Ag+2OH-。(1)判断正负极的材料。提示：根据电池总反应可知Zn失电子被氧化而溶解，Ag2O得电子被还原发生还原反应。因此Zn为负极材料，Ag2O为正极材料。(2)写出另一电极的电极反应式，并判断反应类型。提示：Zn+2OH-2e-=Zn(OH)2，氧化反应。利用总的电池反应减去一极的电极反应式，就可以得到另一极的电极反应式。(3)判断电池工作时，电子的流动方向和电解质溶液中离子的流动方向。提示：电池工作时，电子由负极经外电路到正极，即电子从Zn极经外电路到Ag2O极。溶液中的阳离子流向电池的正极(Ag2O极)，阴离子流向负极(Zn)。(4)在电池使用的过程中，电解质溶
17、液中KOH的物质的量怎样变化？提示：不变。电池中KOH只起到增强导电的作用，不参与反应，故电池使用过程中KOH的物质的量不变。(5)当电池工作时通过电路对外提供了1 mol电子，计算消耗的负极的质量。提示：32.5 g。根据电极反应式1 mol Zn失2 mol电子，因此当通过电路1 mol电子时，负极消耗Zn的物质的量为0.5 mol，其质量为32.5 g。【素养新思维】8.磷酸铁锂电极材料主要用于各种锂离子电池，其因高倍率性、高比能量、高循环特性、高安全性、低成本、环保等优点而逐渐成为“能源新星”，世界各国正竞相实现产业化生产。(1)磷酸铁锂电池比铅酸锂电池或锰酸锂电池更环保的原因是_。(2)磷酸铁锂电池装置如图所示，其中正极材料橄榄石形LiFePO4通过黏合剂附着在铝箔表面，负极石墨材料附着在铜箔表面，电解质为溶解在有机溶剂中的锂盐。电池工作时的总反应为Li1-xFePO4+LixC6 LiFePO4+6C，则放电时，Li+迁移 方向为_(填“由左向右”或“由右向左”)，图中聚合物隔膜应为 _(填“阳”或“阴”)离子交换膜。放电=