高中化学 第4章 电化学基础 第2节 化学电源导学案 新人教版选修4-新人教版高二选修4化学学案VIP免费

第二节化学电源目标与素养：1.了解常见化学电源的种类、工作原理及应用。(变化观念与社会责任)2.掌握一次电池、二次电池和燃料电池的反应原理，会书写电极反应式。(科学探究与模型认知)一、化学电池的分类与优劣1．化学电池的分类及其特点2．化学电池的优点具有能量转换效率高，供能稳定可靠，使用方便，易于维护等优点。3．判断电池优劣的主要标准(1)比能量：单位质量或单位体积所能输出电能的多少。(2)比功率：单位质量或单位体积所能输出功率的大小。(3)电池的可储存时间的长短。二、化学电源的分类及工作原理1．一次电池(以碱性锌锰电池为例)(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。(3)特点：碱性锌锰电池比普通锌锰电池性能好，它的比能量和可储存时间均有提高，适用于大电流和连续放电。2．二次电池(以铅蓄电池为例)(1)组成负极：Pb；正极：PbO2；电解质：H2SO4溶液。(2)工作原理①放电过程负极：Pb(s)＋SO(aq)－2e－===PbSO4(s)(氧化反应)；正极：PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO(aq)＋2e－===PbSO4(s)＋2H2O(l)；总反应：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)===2PbSO4(s)＋2H2O(l)。②充电过程阴极：PbSO4(s)＋2e－===Pb(s)＋SO(aq)；阳极：PbSO4(s)＋2H2O(l)－2e－===PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO(aq)；总反应：2PbSO4(s)＋2H2O(l)===Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)。(3)铅蓄电池的优缺点①优点：可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉，在生产、生活中应用广泛。②缺点：比能量低、笨重，废弃的电池污染环境。3．燃料电池(以H2O2燃料电池为例)(1)构成(2)工作原理酸性电解质(H2SO4)碱性电解质(KOH)负极反应H2－2e－===2H＋H2－2e－＋2OH－===2H2O正极反应O2＋2e－＋2H＋===H2OO2＋2e－＋H2O===2OH－总反应2H2＋O2===2H2O(3)特点①连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能。②电极材料本身不参与氧化还原反应。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，生成物不断地被排除。④能量转化率高(＞80%)，排放废物少。1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)废旧电池中含汞、镉、铅、镍等重金属，随意丢弃会污染环境，应对废旧电池分类回收，集中处理。()(2)二次电池的充电反应和放电反应互为可逆反应。()(3)燃料电池工作时负极应不断充入燃料，正极充入氧化剂如O2。()(4)铅蓄电池的负极反应为Pb－2e－===Pb2＋。()[答案](1)√(2)×(3)√(4)×2．锂电池是新一代高能电池，目前已研发出多种锂电池。某种锂电池的总反应式为：Li＋MnO2===LiMnO2。下列说法中正确的是()A．Li是正极，MnO2是负极B．放电时负极的反应：Li－e－===Li＋C．放电时正极的反应：MnO＋e－===MnO2D．电池放电时，产生高锰酸根离子[答案]B3．已知锌银电池的总反应为Zn＋Ag2O＋H2O=====Zn(OH)2＋2Ag，请写出电极反应式：负极：________________________________________________，正极：_______________________________________________。[答案]Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－二次电池的工作原理1．放电、充电反应及充电连接2．二次电池放电原理模型认知：二次电池电极反应书写的一般模式(1)明确两极的反应物。(2)明确直接产物：根据负极氧化、正极还原，明确两极的直接产物。(3)确定最终产物：根据介质环境和共存原则，找出参与的介质粒子，确定最终产物。(4)配平：根据电荷守恒、原子守恒配平电极反应式。注意：①H＋在碱性环境中不存在；②O2－在水溶液中不存在，在酸性环境中结合H＋，生成H2O，在中性或碱性环境结合H2O，生成OH－；③若已知总反应式时，可先写出较易书写的一极的电极反应式，然后在电子守恒的基础上，总反应式减去较易写出的一极的电极反应式，即得到较难写出的另一极的电极反应式。【典例】锌—空气燃料电池可用作电动车动力电源，电池的电解质溶液为KOH溶液，反应为2Zn＋O2＋4OH－＋2H2O===2Zn(OH)。下列说法正确的是()A．充电时，电解质溶液中K＋向阳极移动B．充电时，电解质溶液...