資源簡介 課時26 化學電源1. 認識常見的化學電源。2. 掌握一次電池和二次電池的工作原理,會書寫電極反應式。一、 能力打底 概念辨析判斷下列說法的正誤(正確的畫“√”,錯誤的畫“×”)。(1) 鋅銀電池中負極是鋅,工作時發生還原反應。( × )(2) 二次電池的充電反應和放電反應互為可逆反應。( × )(3) 鎳鎘電池的工作原理是Cd+2NiO(OH)+2H2O2Ni(OH)2+Cd(OH)2,所以電解質可以是硫酸。( × )(4) 廢舊電池中含汞、鎘、鉛、鎳等重金屬,隨意丟棄會污染環境,應對廢舊電池分類回收,集中處理。( √ )[解析] (2) 二次電池的充電反應和放電反應條件不同,不是可逆反應。二、 一次電池1. 堿性鋅錳干電池負極反應: Zn+2OH--2e-===Zn(OH)2 。正極反應: 2MnO2+2H2O+2e-===2MnOOH+2OH- 。總反應:Zn+2MnO2+2H2O===2MnOOH+Zn(OH)2。2. 鋅銀電池負極反應: Zn+2OH--2e-===Zn(OH)2 。正極反應:Ag2O+H2O+2e-===2Ag+2OH-。總反應: Zn+Ag2O+H2O===Zn(OH)2+2Ag 。三、 二次電池(可充電電池)鉛蓄電池是最常見的二次電池,負極材料是 Pb ,正極材料是 PbO2 。總反應為Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O1. 放電時的反應——原電池負極: Pb(s)+SO(aq)-2e-===PbSO4(s)(氧化反應) 。正極: PbO2(s)+4H+(aq)+SO(aq)+2e-===PbSO4(s)+2H2O(l)(還原反應) 。2. 充電時的反應——電解池陰極: PbSO4(s)+2e-===Pb(s)+SO(aq)(還原反應) 。陽極: PbSO4(s)+2H2O(l)-2e-===PbO2(s)+4H+(aq)+SO(aq)(氧化反應) 。3. 充、放電時各電極上發生的反應類型1 一次電池原理應用 微型鋅銀電池可用作電子儀器的電源,其電極分別是Ag/Ag2O和Zn,電解質為KOH溶液,電池總反應為Ag2O+Zn+H2O===2Ag+Zn(OH)2。下列說法正確的是( C )A. 電池工作過程中,KOH溶液的濃度減小B. 電池工作過程中,電解液中的OH-向正極遷移C. 負極發生反應Zn+2OH--2e-===Zn(OH)2D. 正極發生反應Ag2O+2H++2e-===2Ag+H2O[解析] 由電池總反應Ag2O+Zn+H2O===2Ag+Zn(OH)2可知,反應中n(KOH)不變,但電池反應消耗了H2O,所以電池工作過程中,KOH溶液的濃度增大, A錯誤;電池工作過程中,電解質溶液中陰離子向負極移動、陽離子向正極移動,所以電解液中的OH-向負極遷移, B錯誤;由電池總反應可知,Zn失電子、發生氧化反應作負極,電極反應式為Zn+2OH--2e-===Zn(OH)2, C正確;Ag2O得到電子、發生還原反應作正極,電極反應式為Ag2O+H2O+2e-===2Ag+2OH-,D錯誤。類型2 二次電池原理應用 鉛蓄電池是一種典型的可充電電池,其放電時的電池總反應式為Pb+PbO2+4H++2SO===2PbSO4+2H2O。下列說法中錯誤的是( A )A. 電池工作時,負極反應式為Pb-2e-===Pb2+B. 鉛蓄電池是二次電池,充電時電能轉化為化學能C. 電池工作時,電子由Pb板通過導線流向PbO2板D. 電池工作時,溶液中的H+移向PbO2板[解析] 電池工作時,負極反應式為Pb-2e-+SO===PbSO4,A錯誤;鉛蓄電池是可充電電池、二次電池,充電時作為電解池,將電能轉化為化學能儲存,B正確;電池工作時,電子從負極Pb沿導線流向正極PbO2,C正確;電池工作時,內電路中陽離子H+移向正極PbO2,陰離子SO移向負極Pb,D正確。類型3 濃差電池 某熱再生濃差電池的工作原理如右下圖所示,通入NH3時電池開始工作,左側電極質量減少,右側電極質量增加,中間A為陰離子交換膜,放電后可利用廢熱進行充電再生。已知:Cu2++4NH3??[Cu(NH3)4]2+。下列說法錯誤的是( B )A. 放電時,左側電極發生氧化反應:Cu+4NH3-2e-===[Cu(NH3)4]2+B. 放電時,電池的總反應為Cu2++4NH3??[Cu(NH3)4]2+ ΔH>0C. 放電時,NO經離子交換膜由右側向左側遷移D. 上述原電池的形成說明,相同條件下,[Cu(NH3)4]2+的氧化性比Cu2+的氧化性弱[解析] 電池開始工作時,左側電極質量減少,右側電極質量增加,則左側電極為負極,發生氧化反應,電極反應式為Cu+4NH3-2e-===[Cu(NH3)4]2+,A正確;右側電極反應式為Cu2++2e-===Cu,則電池的總反應為Cu2++4NH3??[Cu(NH3)4]2+,ΔH<0,B錯誤;A為陰離子交換膜,則放電時,NO經離子交換膜由右側向左側遷移,C正確;由原電池的總反應為氧化還原反應可知,氧化性:Cu2+>[Cu(NH3)4]2+,D正確。1. 堿性電池具有容量大、放電電流大的特點,因而得到廣泛應用。堿性鋅錳電池以KOH溶液為電解質溶液,電池總反應式為Zn+2MnO2+2H2O===Zn(OH)2+2MnOOH。下列說法中錯誤的是( C )A. 電池工作時,鋅失去電子B. 電池正極的電極反應式為2MnO2+2H2O+2e-===2MnOOH+2OH-C. 電池工作時,電子由正極通過外電路流向負極D. 外電路中每通過0.2 mol電子,鋅的質量理論上減少6.5 g[解析] 由所給的電池總反應式可知,電池工作時,每有1 mol Zn參與反應,則會有2 mol 電子從負極Zn經外電路流向正極,Zn在負極失去電子,正極發生反應:2MnO2(s)+2H2O(l)+2e-===2MnOOH(s)+2OH-(aq)。外電路中每通過0.2 mol電子,Zn的質量減少6.5 g。故C錯誤。2. (2023·泰州模擬)鋰(Li)—空氣電池的工作原理如右圖所示,下列說法錯誤的是( C )A. 金屬鋰作負極,發生氧化反應B. Li+通過有機電解質向水溶液處移動C. 正極的反應式:O2+4e-===2O2-D. 電池總反應式:4Li+O2+2H2O===4LiOH[解析] 在鋰空氣電池中,金屬鋰失去電子,發生氧化反應,為負極,A正確;Li在負極失去電子變成了Li+,會通過有機電解質向水溶液處(正極)移動,B正確;正極處的氧氣得到了電子后與氫結合形成氫氧根,電極反應式為O2+4e-+2H2O===4OH-,C錯誤;負極的反應式為Li-e-===Li+,正極反應式為O2+4e-+2H2O===4OH-,電池的總反應式為4Li+O2+2H2O===4LiOH,D正確。3. 科學家研制的一種新型“微生物電池”可以將污水中的有機物轉化為H2O和CO2,同時產生電能,其原理如右圖所示。下列有關該電池的說法正確的是( D )A. 氧化銀電極上的反應為Ag2O+2e-===2Ag+O2-B. 石墨電極上的反應為C6H12O6+6H2O+24e-===6CO2↑+24H+C. 每轉移4 mol電子,氧化銀電極產生22.4 L CO2氣體(標準狀況)D. 30 g C6H12O6參與反應,有4 mol H+經質子交換膜進入正極區[解析] C6H12O6在微生物作用下轉化為CO2和H2O,C6H12O6被氧化,即石墨電極為負極,氧化銀電極為正極,Ag2O發生還原反應,電極反應式為Ag2O+2H++2e-===2Ag+H2O, A錯誤;石墨電極為負極,C6H12O6在負極發生氧化反應:C6H12O6+6H2O-24e-===6CO2↑+24H+,B錯誤;根據負極的電極反應式可知,每轉移4 mol電子,石墨電極產生22. 4 L CO2(標準狀況), C錯誤;30 g C6H12O6的物質的量為=mol,根據負極的電極反應式可知,有4 mol H+經質子交換膜進入正極區, D正確。4. 鉛蓄電池的主要構造如右下圖所示,它是目前使用量最大的二次電池(設工作時固體生成物附集在電極板上)。(1) 當某一電極反應式為PbO2+2e-+SO+4H+===PbSO4+2H2O時,電池中的能量轉化形式為 化學能轉化為電能 ,此時另一個電極發生反應的反應類型為 氧化反應 。(2) 充電時PbO2(s)電極應與電源的 正 極相連,充電時總反應式為 2PbSO4+2H2OPbO2+Pb+2H2SO4 。(3) 放電生成的固體會附集在電極表面,若工作中正極質量增加96 g時,理論上電路中轉移的電子數為 3 mol,此過程中電池消耗 3 mol H2SO4。[解析] (1) 由電池構造圖知,Pb是負極,PbO2是正極,故當PbO2得到電子時,表明此時電池處于放電過程,化學能轉化為電能;此過程中,負極發生氧化反應。(3) 放電時正極反應為PbO2+2e-+SO+4H+===PbSO4+2H2O,當有1 mol PbO2發生反應生成1 mol PbSO4時,正極質量增加64 g,同時電路中轉移2 mol電子,當正極質量增加96 g時,表明有1.5 mol PbO2發生了反應,轉移的電子數為3 mol,由電池總反應式知共消耗3 mol H2SO4。1.(2023·蘇州期中)下列有關原電池的說法錯誤的是( A )A. 圖甲所示裝置中,鹽橋中的K+向盛有ZnSO4溶液的燒杯中移動B. 圖乙所示裝置中,正極的電極反應式為Ag2O+2e-+H2O===2Ag+2OH-C. 圖丙所示裝置中,使用一段時間后,鋅筒會變薄D. 圖丁所示裝置中,使用一段時間后,電解質溶液的酸性減弱,導電能力下降[解析] 甲裝置構成原電池,鋅作負極,銅作正極,鉀離子移向正極,即裝有硫酸銅溶液的燒杯,A錯誤;氧化銀得電子發生還原反應,即Ag2O+2e-+H2O===2Ag+2OH-,B正確;鋅筒作負極被消耗,故使用一段時間后,鋅筒會變薄,C正確;鉛酸蓄電池總反應為Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O,消耗了硫酸同時生成水和難溶的硫酸鉛,故電解質溶液的酸性減弱,導電能力下降,D正確。2. 普通鋅錳干電池在放電時電池總反應式可以表示為Zn+2MnO2+2NH===Zn2++Mn2O3+2NH3+H2O。該電池放電時,正極(碳棒)上發生反應的物質是( A )A. MnO2和NH B. Zn2+和NHC. Zn D. 碳棒3.(2023·淮安期末改編)下列為三個常用的電化學裝置,關于它們的敘述正確的是( D )A. 圖(a)中,MnO2的作用是催化劑B. 圖(b)電池放電過程中,負極板的質量不斷減小,正極板的質量不斷增加C. 圖(b)裝置工作過程中,電解質溶液的pH始終不變D. 圖(c)電池放電過程中,Ag2O是氧化劑,電池工作過程中還原為Ag4. 右圖是一種酸性燃料電池酒精檢測儀,具有自動吹氣流量偵測與控制的功能,非常適合進行現場酒精檢測。下列說法中錯誤的是( A )A. 該電池的負極反應式:CH3CH2OH +3H2O-12e-===2CO2↑+12H+B. 該電池的正極反應式:O2 +4e-+4H+===2H2OC. 電流由O2所在的鉑電極經外電路流向另一電極D. 微處理器通過檢測電流的大小計算被測氣體中酒精的含量[解析] 由圖示可知,呼氣時進去的是 CH3CH2OH,出來的是CH3COOH,負極的電極反應式為CH3CH2OH-4e-+H2O===CH3COOH+4H+,A錯誤;氧氣由正極通入,酸性條件下生成H2O,B正確;電流由正極流向負極,C正確;酒精含量高,轉移的電子數多,電流大,D正確。5. 濃差電池有多種:一種是利用物質的氧化性或還原性強弱與濃度的關系設計的原電池;一種是根據電池中存在濃度差會產生電動勢而設計的原電池。圖1所示原電池能在一段時間內形成穩定電流;圖2所示原電池既能從濃縮海水中提取LiCl,又能獲得電能。下列說法中錯誤的是( B )A. 圖1電流計指針不再偏轉時,左右兩側溶液的濃度恰好相等B. 圖1電流計指針不再偏轉時,向左側加入NaCl或AgNO3或Fe粉,指針又會偏轉且方向相同C. 圖2中Y極每生成1 mol Cl2,a極區得到2 mol LiClD. 兩個原電池外電路中電子流動方向均為從右到左[解析] 圖1左邊AgNO3溶液濃度大,為正極,右邊濃度小,為負極。NO從左向右不斷移動,當兩邊濃度相等時,則指針不再偏轉,A正確;開始時圖1左邊為正極,右邊為負極,圖1電流計指針不再偏轉時,向左側加入NaCl或Fe,左側Ag+的濃度減小,則左邊為負極,右邊為正極,加入AgNO3,左側Ag+的濃度增加,則左邊為正極,右邊為負極,因此指針又會偏轉但方向不同,B錯誤;圖2中Y極每生成1 mol Cl2,轉移2 mol電子,因此2 mol Li+移向a極得到2 mol LiCl,C正確;兩個電極左邊都為正極,右邊都為負極,因此兩個原電池外電路中電子流動方向均為從右到左,D正確。6. Mg-H2O2燃料電池可用于驅動無人駕駛的潛航器。該電池以海水為電解質溶液,原理如右圖所示。該電池工作時,下列說法中正確的是( C )A. Mg電極是該電池的正極B. H2O2在Pt電極上發生氧化反應C. Pt電極附近溶液的pH增大D. 溶液中Cl-向正極移動[解析] Mg易失電子發生氧化反應,作負極, A錯誤;H2O2在Pt電極上得電子發生還原反應, B錯誤;Pt電極反應式為H2O2+2H++2e-===2H2O,H+的濃度減小,則溶液pH增大, C正確;放電時,Cl-向負極移動, D錯誤。7.(2023·沭陽模擬)負載有Pt和Ag的活性炭,可選擇性去除Cl-實現廢酸的純化,其工作原理如右圖。下列說法正確的是( B )A. Ag作原電池正極B. 電子由Ag經活性炭流向PtC. Pt表面發生的電極反應:O2+2H2O+4e-===4OH-D. 每消耗標準狀況下11.2 L的O2,最多去除1 molCl-[解析] O2在Pt表面得電子發生還原反應,Pt為正極,Cl-在Ag極失去電子發生氧化反應,Ag為負極。由分析可知,Ag為負極,A錯誤;電子由負極Ag經活性炭流向正極Pt,B正確;溶液為酸性,故Pt表面發生的電極反應為O2+4H++4e-===2H2O,C錯誤;每消耗標準狀況下11.2 L的O2,轉移電子2 mol,而2 molCl-失去2 mol電子,故最多去除2 molCl-,D錯誤。8. 肼(N2H4)-空氣燃料電池是一種環保型堿性燃料電池,電解質為20%~30%的KOH溶液,電池總反應式為N2H4+O2===N2+2H2O。下列關于該電池工作時的說法中正確的是( D )A. 溶液的pH保持不變B. 溶液中的陰離子向正極移動C. 正極的反應為O2+4H++4e-===2H2OD. 負極的反應為N2H4+4OH--4e-===4H2O+N2↑[解析] 因為有水生成,溶液的pH會減小,A錯誤;原電池中,溶液中的陰離子總是移向電池的負極,B錯誤;溶液介質為堿性,正極的電極反應式是O2+2H2O+4e-===4OH-,C錯誤;負極上發生燃料失電子的氧化反應,即N2H4+4OH--4e-===4H2O+N2↑,D正確。9. 利用反應6NO2+8NH3===7N2+12H2O構成電池的方法,既能實現有效消除氮氧化物的排放,減輕環境污染,又能充分利用化學能,裝置如右圖所示。下列說法中錯誤的是( C )A. 電流從右側電極經過負載后流向左側電極B. 為使電池持續放電,離子交換膜需選用陰離子交換膜C. 電極A的反應為2NH3-6e-===N2+6H+D. 當有4.48 L NO2(標準狀況)被處理時,轉移電子為0.8 mol[解析] 電極A為負極,電極B為正極。負極電極反應式為8NH3-24e-+24OH-===4N2+24H2O,正極電極反應式為6NO2+24e-+12H2O===3N2+24OH-。因為為堿性介質,所以應選用陰離子交換膜。根據正極反應式,轉移電子為×24 mol=0.8 mol。故選C。10.一種利用電化學方法處理弱酸性溶液中NO的原理如右圖所示。下列說法錯誤的是( D )A. Fe作負極、Fe3O4作正極B. Fe所發生的電極反應為3Fe-8e-+4H2O===Fe3O4+8H+C. 溶液酸性不能過大,酸性過大可能會導致處理的NO偏少D. 反應結束后溶液的pH降低[解析] 據圖可知Fe將溶液中的NO轉化為NH以消除污染,N元素的化合價由+5轉化為-3,被還原,則Fe被氧化,Fe作負極、Fe3O4作正極,A正確;Fe作還原劑,失去電子發生氧化反應,生成Fe3O4,負極反應式為3Fe-8e-+4H2O===Fe3O4+8H+,B正確;Fe3O4能與酸反應,酸性過大可能會導致Fe3O4生成率降低,導致轉移電子數減少,根據電子守恒,可能會導致處理的NO偏少,C正確;該裝置中的總反應為3Fe+NO+2H++H2O===Fe3O4+NH,消耗氫離子,氫離子的濃度減小,pH增大,D錯誤。11. Mg-空氣電池的工作原理如右圖所示。下列說法中錯誤的是( C )A. 電池工作時,電極N上會生成少量氣體,該氣體可能是H2B. 電池工作時,電子由電極M經外電路流向電極NC. 若采用陰離子交換膜,能防止負極區形成Mg(OH)2沉淀D. 電池工作時的主要反應為2Mg+O2+2H2O===2Mg(OH)2[解析] 分析題圖,Mg-空氣電池的電極N通入了空氣,得到電子,則電極M為負極,N為正極。電池工作時,電極N上會生成少量氣體,可能是溶液中的H+得到電子產生的H2,A正確;電池工作時,電子由負極(電極M)經外電路流向正極(電極N),B正確;若采用陰離子交換膜,則負極區形成Mg(OH)2沉淀,所以應采用陽離子交換膜,C錯誤;電池工作時的主要反應為2Mg+O2+2H2O===2Mg(OH)2,D正確。12. 鉛酸蓄電池是化學電源,其電極材料分別是Pb和PbO2,電解質溶液為稀硫酸,工作時該電池的總反應式為Pb+PbO2+2H2SO4===2PbSO4+2H2O。試根據上述情況判斷:(1) 蓄電池的負極材料是 Pb 。(2) 工作時,正極反應式為 PbO2+4H++SO+2e-===PbSO4+2H2O 。(3) 工作時,電解質溶液的pH 增大 (填“增大”“減小”或“不變”)。(4) 工作時,電解質溶液中陰離子移向 負 極。(5) 電流方向從 正 極流向 負 極。13. (1) 近幾年開發的甲醇燃料電池采用鉑作電極,電池中的質子交換膜只允許質子和水分子通過,其工作原理示意圖如圖1。請回答下列問題:①Pt(a)電極反應式為 CH3OH+H2O-6e-===CO2↑+6H+ 。②如果該電池工作時,電路中通過2 mol電子,則消耗的CH3OH有 mol。(2) 某科研單位利用電化學原理用SO2制備硫酸,裝置如圖2所示。電極為多孔的材料,能吸附氣體,同時也能使氣體與電解質溶液充分接觸。①通入SO2的電極,其電極反應式為 SO2-2e-+2H2O===SO+4H+ 。②電解質溶液中的H+通過質子交換膜 向右 (填“向左”“向右”或“不”)移動。③電池總反應式為 2SO2+O2+2H2O===2H2SO4(或2SO2+O2+2H2O===4H++2SO) 。[解析] (1) ①燃料電池中通入燃料的一極為負極,通入氧氣的一極為正極,電解質溶液為稀硫酸,則Pt(a)電極為負極,據此寫出負極反應式;②根據負極反應式可知,如果該電池工作時,電路中通過2 mol電子,則消耗的 CH3OH 有 mol。 (2)①該裝置為原電池裝置,欲用SO2制備硫酸,根據S元素化合價的變化可知,通入SO2的一極為負極,則通入氧氣的一極為正極,在負極上SO2中的S元素化合價升高,產物為SO,電解質溶液呈酸性,則寫出電極反應式;②原電池中,陽離子移向正極,則電解質溶液中的H+通過質子交換膜向右移動;③正極的電極反應式為O2+4H++4e-===2H2O,可寫出電池總反應式。(共18張PPT)高中化學人教版 選擇性必修1第一節 原電池課時26 化學電源第四章 化學反應與電能目錄Contents關鍵能力舉題說法關鍵能力一、 能力打底 概念辨析判斷下列說法的正誤(正確的畫“√”,錯誤的畫“×”)。(1) 鋅銀電池中負極是鋅,工作時發生還原反應。( )(2) 二次電池的充電反應和放電反應互為可逆反應。( )(4) 廢舊電池中含汞、鎘、鉛、鎳等重金屬,隨意丟棄會污染環境,應對廢舊電池分類回收,集中處理。( )[解析] (2) 二次電池的充電反應和放電反應條件不同,不是可逆反應。×××√二、 一次電池1. 堿性鋅錳干電池負極反應:___________________________________。正極反應:____________________________________________。總反應:Zn+2MnO2+2H2O===2MnOOH+Zn(OH)2。Zn+2OH--2e-===Zn(OH)22MnO2+2H2O+2e-===2MnOOH+2OH-2. 鋅銀電池負極反應:__________________________________。正極反應:Ag2O+H2O+2e-===2Ag+2OH-。總反應:______________________________________。Zn+2OH--2e-===Zn(OH)2Zn+Ag2O+H2O===Zn(OH)2+2Ag三、 二次電池(可充電電池)鉛蓄電池是最常見的二次電池,負極材料是________,正極材料是____________。PbPbO21. 放電時的反應——原電池負極:________________________________________________________________。正極:________________________________________________________________。2. 充電時的反應——電解池陰極:________________________________________________________________。陽極:________________________________________________________________。3. 充、放電時各電極上發生的反應舉題說法1類型1 一次電池原理應用 (2022·南京一中)微型鋅銀電池可用作電子儀器的電源,其電極分別是Ag/Ag2O和Zn,電解質為KOH溶液,電池總反應為Ag2O+Zn+H2O===2Ag+Zn(OH)2。下列說法正確的是( )A. 電池工作過程中,KOH溶液的濃度減小B. 電池工作過程中,電解液中的OH-向正極遷移C. 負極發生反應Zn+2OH--2e-===Zn(OH)2D. 正極發生反應Ag2O+2H++2e-===2Ag+H2OC[解析] 由電池總反應Ag2O+Zn+H2O===2Ag+Zn(OH)2可知,反應中n(KOH)不變,但電池反應消耗了H2O,所以電池工作過程中,KOH溶液的濃度增大, A錯誤;電池工作過程中,電解質溶液中陰離子向負極移動、陽離子向正極移動,所以電解液中的OH-向負極遷移, B錯誤;由電池總反應可知,Zn失電子、發生氧化反應作負極,電極反應式為Zn+2OH--2e-===Zn(OH)2, C正確;Ag2O得到電子、發生還原反應作正極,電極反應式為Ag2O+H2O+2e-===2Ag+2OH-,D錯誤。2類型2 二次電池原理應用A. 電池工作時,負極反應式為Pb-2e-===Pb2+B. 鉛蓄電池是二次電池,充電時電能轉化為化學能C. 電池工作時,電子由Pb板通過導線流向PbO2板D. 電池工作時,溶液中的H+移向PbO2板A3類型3 濃差電池B 展開更多...... 收起↑ 資源列表 4.1.2 化學電源.pptx 第四章 化學反應與電能 第一節 原電池 課時26 化學電源.doc 縮略圖、資源來源于二一教育資源庫