高中化学 人教版选修4 第四章第二节 化学电源 教学设计、教案、学案

第二节化学电源

1．了解常见化学电源的种类及其工作原理。 2.熟练书写常见化学电源的电极反应式和总反应方程式。

3．知道废弃电池对环境的危害，设想处理废旧电池的办法。

化学电池

1．化学电池的分类

(1)一次电池：又叫干电池，活性物质消耗到一定程度就不能再使用。

(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再生。

(3)燃料电池：一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。

2．电池优劣的判断标准

(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。

3．化学电池的回收利用

废旧电池中含重金属和酸碱等有害物质，随意丢弃，对生态环境和人体健康有很大危害。如果把它当成一种资源，加以回收利用，既可减少污染，又可节约资源。

正误判断：正确的打“√”，错误的打“×”，并阐释错因或列举反例。

语句描述正误阐释错因或列举反例

(1)化学电池是将电能转变成化学能的装置

(2)化学电池的种类包括一次电池、二次电池和燃料电

池等

(3)化学电池供能稳定可靠，可以制成各种形状和大小

的电池及电池组，使用方便，易于维护

(4)废旧电池可以随意丢弃

答案：(1)×化学电池是将化学能转变成电能的装置

(2)√

(3)√

(4)×废旧电池中含有重金属和酸碱等污染环境的物质，不可随意丢弃

1．废电池必须进行集中处理的首要原因是()

A．利用电池外壳的金属材料

B．防止汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染

C．不使电池中渗泄的电解液腐蚀其他物品

D．回收其中的石墨电极

解析：选B。废电池中汞、镉和铅等重金属离子能对土壤和水源造成污染，必须进行集中处理。

2．电池在生产、生活中应用越来越广泛。下列说法错误的是()

A．化学电池有一次电池、二次电池和燃料电池等，一次电池只能放电，不能充电

B．铅蓄电池应用广泛，主要优点是单位质量的电极材料释放的电能大

C．燃料电池具有能量转换率高、可连续使用和污染轻等优点

D．锂电池是一种高能电池，体积小、质量轻、比能量大

解析：选B。A项，化学电池有一次电池、二次电池和燃料电池等，一次电池只能放电，不能充电反复使用，正确；B项，铅蓄电池应用广泛，主要优点是电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉，缺点是笨重、单位质量的电极材料释放的电能小，废弃电池污染环境，错误；C项，任何可燃性燃料，只要把燃料失去电子的氧化反应和氧化剂得到电子的还原反应分开进行，都可以设计成燃料电池，燃料电池具有能量转化率高、可连续使用和污染轻等优点，正确；D项，锂的相对原子质量为7，每产生1 mol电子，消耗金属的质量只有7 g，所以相同质量时提供的能量要比其他电池大得多，故锂电池是一种高能电池，具有体积小、质量轻、比能量大的优点，正确。

一次电池和二次电池

1．一次电池

碱性锌锰电池锌银电池

基本构造

负极：Zn；

正极：MnO2

负极：Zn；

正极：Ag2O

电解质：KOH

负极反应Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2

正极反应

2MnO2＋2H2O＋2e－

===2MnO(OH)＋2OH－

Ag2O＋H2O＋2e－

===2Ag＋2OH－

总反应

Zn＋2MnO2＋2H2O

===2MnO(OH)＋Zn(OH)2

Zn＋Ag2O＋H2O

===Zn(OH)2＋2Ag 2.

铅蓄电池是最常见的二次电池。

电池结构

负极：Pb，正极：PbO2

电解质溶液：H2SO4溶液

放电

反应

负极Pb(s)＋SO2－4(aq)－2e－===PbSO4(s)

正极

PbO2(s)＋SO2－4(aq)＋4H＋(aq)＋2e－

===PbSO4(s)＋2H2O(l)

充电

反应

阴极PbSO4(s)＋2e－===Pb(s)＋SO2－4(aq)

阳极

PbSO4(s)＋2H2O(l)－2e－===PbO2(s)＋4H＋(aq)

＋SO2－4(aq)

总反应

Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)放电

充电

2PbSO4(s)＋2H2O(l)

正误判断：正确的打“√”，错误的打“×”，并阐释错因或列举反例。

语句描述正误阐释错因或列举反例(1)Zn具有还原性和导电性，可用作锌锰干电池的负极

材料

(2)铅蓄电池在放电过程中，负极质量减少，正极质量

增加

(3)可充电电池中的放电反应和充电反应互为可逆反应

(4)锂碘电池的电池反应为2Li(s)＋I2(s)===2LiI(s)，则碘

电极做该电池的负极

(5)碱性锌锰电池比普通锌锰电池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)×铅蓄电池在放电过程中，正、负极质量都增加

(3)×放电反应和充电反应的反应条件不相同

(4)×锂元素的化合价升高，失电子，锂电极做该电池的负极

(5)√

训练一一次电池

1．锌锰干电池在放电时，总反应方程式可以表示为Zn(s)＋2MnO2＋2NH＋4===Zn2＋＋Mn2O3(s)＋2NH3↑＋H2O，在此电池放电时正极(碳棒)上发生反应的物质是()

A．Zn B．碳

C．MnO2和NH＋4D．Zn2＋和NH3

解析：选C。Zn在负极上被氧化，MnO2和NH＋4在正极上反应得到Mn2O3、NH3和H2O。要注意题中问的是正极上发生反应的物质，不要考虑成被还原的物质。

2．(2019·宜昌高二检测)锂电池是新型高能电池，它以质量轻、比能量高而受到了普遍重视，目前已研制成功多种锂电池。某种锂电池的总反应为Li＋MnO2===LiMnO2，下列说法正确的是()

A．锂是正极，电极反应为Li－e－===Li＋

B．锂是负极，电极反应为Li－e－===Li＋

C．锂是负极，电极反应为MnO2＋e－===MnO－2

D．锂是负极，电极反应为Li－2e－===Li2＋

解析：选B。在原电池中负极失去电子，被氧化，因此锂做负极；锂位于第ⅠA族，只能生成Li＋。