人教版高中化学选修四：第四章 第二节化学电源(附答案)

电池。
()
(9)普通锌锰电池以及蓄电池都是一次电池。
()
(10)铅蓄电池放电时,电解液的密度增大。
()
(11)铅蓄电池在放电过程中,负极质量减小,正极质量增加。
() (12)铅蓄电池充电时,负极与电源的正极相接,正极与电源的负
极相接。
()
(13)氢氧燃料电池的电极方程式书写,与电解质溶液的酸碱性
无关。
第二节
化学电源
目标导航
1.了解化学电源的种类及其工作原理,知道化学电源在生产、生 活和国防中的实际应用。 2.认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要作用。 3.掌握一次电池、二次电池、燃料电池的反应原理,会书写电极 反应式。
掌握常见电源正、负极的判断及电极反应式的书写。
激趣诱思
当一个人的心脏跳动过慢时,医生会建议他安装一个心脏起搏 器,借助化学反应产生的电流来延长生命。该用什么材料制作这样的 电池呢?经过科学家的长期研究,发明的这种电池叫做锂电池。除了 这种电池外,还有其他的一些电池。让我们一起来了解化学电源的多 样性吧!
()
答案:(1)× (2)√ (3)√ (4)× (5)× (6)× (7)× (8)×× (13)×
一、 二次电池
知识精要 1.一次电池与二次电池的不同点 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,如普通的锌锰电池、碱性锌锰电池等都是一次电 池。 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。
(2)工作原理。
放电时,
负极:Pb(s)+SO42-(aq)-2e- PbSO4(s) 正极:PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq)+2e充电时,
PbSO4(s)+2H2O(l)
阴极:PbSO4(s)+2e- Pb(s)+SO42-(aq) 阳极:PbSO4(s)+2H2O(l)-2e- PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq) 铅蓄电池放电和充电的总反应式:
2.一次电池 (1)碱性锌锰电池——干电池: 碱性锌锰电池——干电池是用锌筒外壳作负极,正极是 MnO2, 电解质是氢氧化钾。
(2)银锌电池——纽扣电池: 正极 Ag2O,负极锌,电解质溶液为 KOH 溶液,电池总反 应:Ag2O+Zn+H2O 2Ag+Zn(OH)2。
3.二次电池——铅蓄电池
(1)组成:正极是 PbO2,负极是铅,两极均浸入 H2SO4 溶液中,且两 极间用微孔橡胶或微孔塑料隔开。
预习导引
1.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 部分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。
①一次电池(如普通锌锰电池——干电池)
(2) ②二次电池(如铅蓄电池)
③燃料电池(如氢氧燃料电池)
(3)电池优劣的判断标准。 ①单位质量或单位体积所输出的电能的大小:比能量;或者输出 的功率的大小:比功率。 ②电池储存时间的长短。
()
(3)铅蓄电池属于二次电池。
()
(4)氢氧燃料电池工作时,发出淡蓝色火焰。
()
(5)废旧电池应集中回收,并填埋处理。
()
(6)二次电池的性能一定比一次电池优良。
()
(7)二次电池放电后可以再充电使活性物质获得再生,因此废弃
的二次电池对环境不会造成污染。
()
(8)手机上使用的电池应该是二次电池,而录音机上只能用一次
PbO2+Pb+2H2SO4 2PbSO4+2H2O
思考探究 通过铅蓄电池放电和充电时电极反应式的书写,你发现放电时 负极反应与充电时阴极电极反应有什么关系?放电时正极反应与充 电时阳极反应有什么关系?
答案:铅蓄电池充电时阴极反应是放电时负极反应的逆过程;充 电时阳极反应是放电时正极反应的逆过程。(注:只是逆过程,整个反 应并非可逆反应)
当放电进行时硫酸的浓度降低,溶液的密度达 1.18 g·cm-3 时应 停止使用,需充电,充电时发生电解池的反应,电极反应为:
阳极:PbSO4+2H2O-2e- PbO2+4H++SO42阴极:PbSO4+2e- Pb+SO42当溶液的密度增加至 1.28 g·cm-3 时,应停止充电。 铅蓄电池充电和放电的总化学方程式为:
典题例解
【例 1】 关于铅蓄电池的说法正确的是( )
A.在放电时,正极发生的反应是 Pb(s)+SO42-(aq)-2eB.在放电时,该电池的负极材料是铅板
PbSO4(s)
C.在充电时,电池中硫酸的浓度不断变小
D.在充电时,阳极发生的反应是 PbSO4(s)+2e-
Pb(s)+SO42-(aq) 解析:在放电时,正极反应为 PbO2+2e-+SO42-+4H+
PbO2(s)+Pb(s)+2H2SO4(aq) 2PbSO4(s)+2H2O(l)
4.氢氧燃料电池 (1)构造:
(2)工作原理:
酸性电解质(H2SO4)
碱性电解质(KOH)
负极反应 2H2-4e- 4H+
2H2-4e-+4OH- 4H2O
正极反应 O2+4e-+4H+ 2H2O
O2+4e-+2H2O 4OH-
总反应 2H2+O2 2H2O
(3)燃料:
除 H2 外,烃、肼、甲醇、氨、煤气等液体或气体。 氧化剂:除纯氧气外,空气中的氧气也可。
(4)燃料电池的优点:
①能量转换率高;
②污染小。
深度思考
判断下列描述的正误(正确的画“√”,错误的画“×”)。
(1)化学电源是把电能转化为化学能的装置。
()
(2)干电池中碳棒为正极。
PbSO4+2H2O,故 A 项错误;充电时总反应为 2PbSO4+2H2O PbO2+Pb+2H2SO4,所以充电时电池中硫酸的浓度会变大,C 项错误;
2.铅蓄电池 最常见的二次电池是铅蓄电池,它可放电也可充电。 两极材料是 Pb 和 PbO2,电解质溶液是稀硫酸,放电时,PbO2和 Pb
发生氧化还原反应,PbO2+Pb+4H++2SO42- 2PbSO4+2H2O(铅的+2 价态稳定,PbSO4 难溶于水),由上可知电极上发生的反应:
负极:Pb+SO42--2e- PbSO4 发生氧化反应; 正极:PbO2+4H++SO42-+2e- PbSO4+2H2O 发生还原反应。 负极上的氧化产物是 PbSO4,正极上的还原产物是 PbSO4。 原电池工作过程中,电解质溶液的 pH 增大。