2017-2018学年度高中化学 第四章 电化学基础 第二节 化学电源学案 新人教版选修4.docVIP

第四章 电化学基础 第二节 化学电源 [目标导航]　1.了解化学电源的分类。2.熟悉几种常见化学电源的组成及工作原理，会熟练书写电极反应式。3.了解化学电源的广泛应用及废旧电池对环境的危害及处理方法。 一、化学电池 1．概念：是将化学能直接转化为电能的装置。化学电池的主要组成是电解质溶液和浸在溶液中的正极和负极，使用时将两极用导线接通，就有电流产生，因而获得电能。 2．分类 【合作探究】 1．化学电池与其他能源相比有哪些优点？ 答案　化学电池的优点是：①能量转换效率高，供能稳定可靠。②可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的电池和电池组，使用方便。③易维护，可在各种环境下工作。 2．判断电池优劣的主要标准是什么？ 答案　(1)比能量：即单位质量或单位体积所能输出电能的多少，单位是“(W·h)/kg”或“(W·h)/L”。 (2)比功率：即单位质量或单位体积所能输出功率的大小，单位是“W/kg”或“W/L”。 (3)电池可储存时间的长短。 二、常见的化学电池 1．一次电池 (1)碱性锌锰电池 ①组成： 正极：MnO2；负极：Zn；电解质：KOH。 ②工作原理： 负极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2； 正极反应：2MnO2＋2e－＋2H2O===2MnOOH＋2OH－。 总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2。 (2)锌银电池 ①组成： 负极：Zn，正极：Ag2O，电解质：KOH。 ②工作原理： 负极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2； 正极反应：Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－。 总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。 2．二次电池(以铅蓄电池为例) (1)组成： 正极：PbO2；负极：Pb；电解质：H2SO4溶液。 (2)工作原理： 铅蓄电池是最常见的二次电池，其电极反应分为放电和充电两个过程，电极反应式如下： ①放电 负极：Pb－2e－＋SO===PbSO4； 正极：PbO2＋2e－＋4H＋＋SO===PbSO4＋2H2O； 总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O ②充电 阴极：PbSO4＋2e－===Pb＋SO(还原反应)； 阳极：PbSO4－2e－＋2H2O===PbO2＋4H＋＋SO(氧化反应)。 总反应：2PbSO4＋2H2O===Pb＋PbO2＋2H2SO4。 ③铅蓄电池的充、放电过程： Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。 3．燃料电池 (1)工作原理 ①连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能。 ②燃料电池的电极本身不参与氧化还原反应，只是一个催化转化元件。 ③工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给，在电极上不断地进行反应，生成物不断地被排出。 (2)氢氧燃料电池 ①电池组成：氢氧燃料电池以氢气为燃料，氧气为氧化剂，铂作电极。 ②工作原理：如图所示，在负极室通入H2，它在Pt电极上被催化分解为H原子，再失去电子成为H＋进入电解质溶液，透过隔膜，进入正极室；在正极室通入O2，经过Pt电极的催化，O2、H＋在正极上放电生成H2O。 (3)电极方程式书写 介质 电池反应：2H2＋O2===2H2O 酸性(H＋) 负极 2H2－4e－===4H＋ 正极 O2＋4H＋＋4e－===2H2O 中性(Na2SO4) 负极 2H2－4e－===4H＋ 正极 O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 碱性(OH－) 负极 2H2－4e－＋4OH－===4H2O 正极 O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 【合作探究】 1．如何给可充电电池充放电？其充放电过程的区别与联系是什么？ 答案　(1)可充电电池充放电时电池的接法： 联系：电池充电时发生的电极反应和总反应是放电时发生反应的逆过程。 2．(1)氢氧燃料电池以KOH溶液作电解质溶液时，工作一段时间后，电解质溶液的浓度将________，溶液的pH_____________________________________________________________ (填“减小”、“增大”或“不变”)。 (2)氢氧燃料电池以H2SO4溶液作电解质溶液时，工作一段时间后，电解质溶液的浓度将________，溶液的pH____________________________________________________________ (填“减小”、“增大”或“不变”)。 答案　(1)减小　减小　(2)减小　增大 3．阅读教材，判断下列关于“化学电池”的叙述是否正确。 (1)化学电池都是将化学能直接转化为电能的装置(　　) (2)化学电池通常可分为一次电池、二次电池和燃料电池等几大类(　　) (3)放电后不能再使用的电池称为一次