高二第5课时化学电源

第2课时化学电源[目标要求]1.了解依据原电池原理开发的技术产品——化学电池。2.了解一次电池、二次电池、燃料电池的基本构造、工作原理、性能和适用范围。3.正确书写原电池的电极反应式和电池反应方程式。一、电极方程式的书法（满足所有守恒）1、锌、铜和硫酸铜构成的电池2、铁、铜和氯化铁溶液构成的电池3、镁、铝和稀硫酸电池4、镁、铝和氢氧化钠溶液形成的电池5、氢氧燃料电池（以稀硫酸为电解液）6、氢氧燃料电池（以氢氧化钠为电解液）7、甲烷燃料电池（以稀硫酸为电解液）8、甲烷燃料电池（以氢氧化钠为电解液）8、甲醇燃料电池（以稀硫酸为电解液）9、甲醇燃料电池（以氢氧化钠为电解液）二、化学电源1．电池的分类化学电池化学能转变为电能一次电池：如普通锌锰干电池、碱性锌锰电池、银锌钮扣电池二次电池：如铅蓄电池等燃料电池：如氢氧燃料电池2．一次电池与二次电池的不同点(1)一次电池的活性物质(发生氧化还原反应的物质)消耗到一定程度就不能使用了，如普通的锌锰干电池、碱性锌锰干电池。(2)二次电池又称充电电池或蓄电池。放电后可以再充电使活性物质获得再生。这类电池可以多次重复使用，如铅蓄电池等。三、一次电池1．锌银电池锌银电池电池总反应式：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。负极是，正极是，电解质是K溶液，其电极反应如下：负极：正极：2．碱性锌锰电池碱性锌锰电池电池总反应式：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2。负极是，正极是，电解质是溶液，其电极反应为：负极：正极：四、燃料电池燃料电池是利用燃料和氧化剂之间发生的氧化还原反应，将化学能直接转化为电能的化学电池。燃料电池的氧化剂和还原剂不是全部储藏在电池内，而是在工作时不断从外界输入，同时将电极反应产物不断排出电池，因此，燃料电池能连续不断地提供电能。练习1、据媒体报道：以氢氧燃料电池为动力的公交车即将在北京试运行。质子交换膜燃料电池（PEMFC）常作为电动汽车的动力源。该燃料电池以氢为燃料，空气为氧化剂，铂做催化剂，导电离子是H+。该燃料电池:（1、正极反应为：___________________。（2、负极反应为：______________________。（3、总的化学反应为：___________________。（4、氢离子通过电解质向_______移动。（正极、负极）2.有人设计将两根铂丝做电极插入到KOH溶液中，然后在两极上分别通过甲烷和氧气而构成燃料电池。该电池中反应的化学方程式为：CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O，则关于此燃料电池的下列说法中错误的是（）A.通过甲烷的电极为电池的负极，通过氧气的电极为正极B.在标准状况下，每消耗5.6LO2，需转移1moL的电子C.通过甲烷电极的电极反应为：CH4+10OH－－8e－=CO32-+7H2OD.放电一段时间后，溶液的pH升高五、铅蓄电池铅蓄电池是最常见的二次电池，铅蓄电池由两组栅状极板交替排列而成，正极板上覆盖有PbO2，负极板上覆盖有Pb，电解质是H2SO4溶液。Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。工作原理：放电时：负极：正极：充电时：阳极：阴极工作过程中H2SO4溶液的浓度（增大、减小）1．碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。碱性锌锰电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为Zn＋MnO2＋H2O===ZnO＋Mn(OH)2下列说法中，错误的是()[来源:学科网]A．电池工作时，锌失去电子B．电池正极的电极反应式为MnO2＋2H2O＋2e－===Mn(OH)2＋2OH－C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极D．外电路中每通过0.2mol电子，锌的质量理论上减少6.5g2．最近，科学家研制出一种纸质电池，这种“软电池”采用薄层纸片作为载体和传导体，在一边附着锌，在另一边附着二氧化锰。电池总反应为Zn＋2MnO2＋H2O===ZnO＋2MnOOH。下列说法不正确的是()A．该电池Zn为负极，MnO2为正极B．该电池的正极反应为MnO2＋e－＋H2O===MnOOH＋OH－C．导电时外电路电子由Zn流向MnO2，内电路电子由MnO2流向ZnD．电池工作时水分子和OH－都能通过薄层纸片3．生产铅蓄电池时，在两极板上的铅、锑合金棚架上均匀涂上膏状的PbSO4，干燥后再安装，充电后即可使用，发生的反应是2PbSO4＋2H2OPbO2＋Pb＋2H2SO4下列对铅蓄电池的说法错误的是()A．需要定期补充硫酸B．工作时铅是负极，PbO2是正极C．工作时负极上发生的反应是Pb－2e－＋SO2－4===PbSO4D．工作时电解质的密度减小4．某新型可充电电池，能长时间保持稳定的放电电压。该电池的总反应式为3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH，以下说法不正确的是()A．放电时负极反应式为Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2B．放电时正极反应式为FeO2－4＋4H2O＋3e－===Fe(OH)3＋5OH－C．放电时每转移3mol电子，正极有1molK2FeO4被氧化D．充电时阳极附近的溶液的碱性减弱5．固体氧化物燃料电池是以固体氧化锆—氧化钇为电解质，这种固体电解质在高温下允许氧离子(O2－)在其间通过。该电池的工作原理如下图所示，其中多孔电极a、b均不参与电极反应。下列判断正确的是()[来源:学科网]A．有O2参加反应的a极为电池的负极B．b极的电极反应式为H2－2e－＋O2－===H2OC．a极对应的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－放电充电放电充电放电充电D．该电池的总反应式为2H2＋O2=====高温2H2O6．一种新型燃料电池，它以多孔镍板为电极插入KOH溶液中，然后分别向两极通入乙烷和氧气，则有关此电池推断正确的是()A．通入乙烷的电极为正极B．参加反应的乙烷与氧气的物质的量之比为7∶2C．放电一段时间后，KOH的物质的量浓度减少D．负极反应式为C2H6＋6H2O－14e－===2CO2－3＋18H＋7、熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为阳极燃气，空气与CO2的混合气体为阴极助燃气，制得在650℃下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式：阳极反应式：2CO+2CO32-→4CO2+4e-阴极反应式：________________________总电池反应式：______________________1．电池是人类生产和生活中的重要能量来源，各式各样电池的发明是化学对人类的一项重大贡献。下列有关电池的叙述正确的是()A．锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细B．氢氧燃料电池可将热能直接转变为电能C．氢氧燃料电池工作时氢气在负极被氧化D．太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅答案C2．下列有关电池的说法不正确的是()A．手机上用的锂离子电池属于二次电池B．铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极C．甲醇燃料电池可把化学能转化为电能D．锌锰干电池中，锌电极是负极答案B3.氢氧燃料电池用于航天飞机，电极反应产生的水经冷凝后可作为航天员的饮用水，其电极反应式如下：负极：2H2＋4OH－－4e－===4H2O正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－当得到1.8L饮用水时，电池内转移的电子数约为()A．1.8molB．3.6molC．100molD．200mol答案D4．蓄电池在放电时起原电池的作用，在充电时起电解池的作用。下面是爱迪生蓄电池分别在充电和放电时发生的反应：Fe＋NiO2＋2H2OFe(OH)2＋Ni(OH)2下列有关爱迪生蓄电池的推断错误的是()A．放电时，Fe是负极，NiO2是正极B．蓄电池的电极可以浸入某种酸性电解质溶液中C．放电时，负极上的电极反应为Fe＋2OH－－2e－===Fe(OH)2D．放电时，电解质溶液中的阴离子向负极方向移动答案B5．如图是甲醇燃料电池的结构示意图。甲醇在催化剂作用下提供质子(H＋)和电子，电子经外电路、质子经内电路到达另一极与氧气反应，电池总反应式为2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O。下列说法正确的是()A．左电极为电池的正极，a处通入的物质是甲醇B．右电极为电池的负极，b处通入的物质是空气C．负极反应式为CH3OH＋H2O－6e－===CO2↑＋6H＋D．正极反应式O2＋2H2O＋4e－===4OH－答案C6．LiFePO4电池具有稳定性高、安全、对环境友好等优点，可用于电动汽车。电池反应为FePO4＋LiLiFePO4，电池的正极材料是LiFePO4，负极材料是石墨，含Li＋导电固体为电解质。下列有关LiFePO4电池说法正确的是()A．可加入硫酸以提高电解质的导电性B．放电时电池内部Li＋向负极移动C．充电过程中，电池正极材料的质量增加D．放电时电池正极反应为：FePO4＋Li＋＋e－===LiFePO4答案D7.在下图装置中，通电后可观察到Cu极溶解，则下列说法中不正确的是()A.直流电源中，A是正极B.两池内CuSO4溶液浓度均不改变C.两铁极上最初析出物相同D.P池内溶液的质量逐渐减小答案B8．乙醇燃料电池中采用磺酸类质子溶剂，在200℃左右时供电，电池总反应式为C2H5OH＋3O2===2CO2放电充电放电充电＋3H2O，电池示意图，下列说法中正确的是()A．电池工作时，质子向电池的负极迁移B．电池工作时，电流由b极沿导线流向a极[来源:学,科,网Z,X,X,K]C．a极上发生的电极反应是C2H5OH＋3H2O＋12e－===2CO2＋12H＋D．b极上发生的电极反应是2H2O＋O2＋4e－===4OH－答案B9．科学家预言，燃料电池将是21世纪获得电力的重要途径，美国已计划将甲醇燃料电池用于军事。一种甲醇燃料电池是采用铂或碳化钨作为电极催化剂，在稀硫酸电解质中直接加入纯化后的甲醇，同时向一个电极通入空气。回答下列问题：(1)这种电池放电时发生的化学反应方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)此电池的正极发生的电极反应：________________________________________________________________________，负极发生的电极反应：________________________________________________________________________。(3)电解液中H＋向________极移动，向外电路释放电子的电极是________。(4)使用该燃料电池的另一个好处是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。10．氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。下图为电池示意图，该电池电极表面镀了一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定。请回答：(1)氢氧燃料电池的能量转化主要形式是____________，在导线中电子流动方向为________(用a、b表示)。(2)负极反应式为__________________________________________________。(3)电极表面镀铂粉的原因为_________________________________________(4)该电池工作时，H2和O2连续由外部供给，电池可连续不断地提供电能。因此，大量安全储氢是关键技术之一。[来源:Z|xx|k.Com]金属锂是一种重要的储氢材料，