高中化学 2.2 化学能与电能导学案2(无答案)新人教版必修2

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第二章 化学反应与能量
第二节 化学能与电能（第2课时）
【学习目标】
1. 了解生活中常用的化学电池和新型化学电池；
2. 引导学生从电子转移角度理解化学能向电能转化的本质以及这种转化的综合利用价值。
3. 感悟研制新型电池的重要性以及化学电源可能会引起的环境问题，初步形成较为客观、
正确的能源观。
学习重点：通过对常用的化学电源和新型化学电池原理的了解，巩固原电池原理。
【自主预习】梳理知识，夯实基础
一．发展中的化学电源
我们上节课所认识的原电池因其结构简单而不能提供持续、稳定的电流，没有太大的使用价
值。但是，人们可以根据原电池的反应原理研制出各种有使用价值的化学电源。
1. 干电池
锌锰电池（一次性电池，放电之后 充电）
（1）普通锌锰电池
正极材料： ，电极反应式为：2NH4++2e–=2NH3↑+H2↑ ；
负极材料： ，电极反应式为： ；
电解质： 。
（2）碱性锌锰电池
为了延长电池寿命和提高其性能，人们将电池内的电解质 换成湿的 ，并在
构造上作了改进，制成了 电池。
探究案（比一比，争当优胜小组）
要求：认真思考，积极参与讨论交流，踊跃发言，大胆展示讨论成果。加油，你能行！
【合作探究一】充电电池
充电电池又称 ，它放电时所进行的 反应，在充电时可以 ，
使电池恢复到放电前的状态。这样可以实现 转变为 ，再由 转变
为 。最早使用的充电电池是 。
（1）铅蓄电池
负极反应式： ；
正极反应式：PbO2 ＋SO42－＋4H+ +2e－＝PbSO4＋2H2O
电池总反应式：Pb + PbO2 + 2H2SO4 ＝2PbSO4 + 2H2O
（2）新型充电电池
①镍镉电池，以 为负极， 为正极，以 为电解质，寿命比铅蓄电
池 ，
但镉是致癌物质，废弃镍镉电池如不回收，会严重 环境。
② 电池的面世会初步解决镍镉电池的环境污染问题。
③碱金属中的 ，是最轻的金属，活动性 ，是制造电池的理想物质。 电
池是新一代可充电的绿色电池。
【随堂检测】
1. 日常所用干电池其电极分别为碳棒和锌皮，以糊状NH4Cl和ZnCl2作电解质（其中加入
MnO2氧化吸收H2），电极反应可简化为：Zn－2e－＝Zn2＋ 、2NH4＋＋2e－＝2NH3＋H2（NH3再用于
结合Zn2＋。）根据上述叙述判断下列说法中正确的是（ ）
Ａ.干电池中Zn为正极，碳为负极
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Ｂ.干电池可以实现化学能向电能的转化和电能向化学能的转化
Ｃ.干电池长时间连续使用时内装糊状物可能流出腐蚀电器
Ｄ. 干电池工作时，电子由碳极经外电路流向Zn极
2. 下列关于充电电池叙述，不正确的是（ ）
A.充电电池的化学反应原理是氧化还原反应
B.充电电池可以无限制地反复放电、充电
C.充电是使放电时的氧化还原反应逆向进行
D.较长时间不使用电器时，最好从电器中取出电池，并妥善存放
【合作探究二】燃料电池
燃料燃烧是一种剧烈的 反应，通过燃料燃烧所释放的 再转化为 ，其
能量转化率 。
燃料电池是一种 、 的发电装置。以H2为燃料时，产物为 ；
以CH4为燃料时，产物为 和 。
燃料电池与干电池或蓄电池的主要差别在于
。
氢氧燃料电池：电池反应总式为 2H2 + O2 = 2H2O，写出下列电极反应式
电解质为H2SO4时，正极： ， 负极：2H2－4e－= 4H+
电解质为KOH时，正极： ， 负极：2H2+4OH－－4e－= 4H2O
【随堂检测】
3. 氢氧燃料电池是将H2和O2分别通入电池，穿过浸入20％－40％的KOH溶液的多孔碳电极，
其电池反应为2H2 + 4OH－ ― 4e－ = 4H2O和O2 + 2H2O + 4e－ = 4OH－，则下列叙述正确的（ ）
A、通氢气的一极是正极，通氧气的一极是负极
B、通氢气的一极发生的是氧化反应
C、工作一段时间后电解质溶液的pH值增大
D、工作时负极区附近的pH值增大
4．(广东化学卷)科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池，利用细菌将有机物转化为氢
气，
氢气进入以磷酸为电解质的燃料电池发电。电池负极反应为（ ）
A．H2 ― 2e－＋2OH－ ＝2H2O B．O2＋4H＋＋4e－ ＝2H2O
C．H2 ―2e－＝2H+ D．O2＋2H2O＋4e－ ＝4OH－
训练案（练一练，学习再上新台阶）
【达标检测】
1．废电池的污染引起人们的广泛重视，废电池中对环境形成污染的主要物质是（ ）
A．锌 B．汞 C．石墨 D．二氧化锰
2.某原电池反应的离子方程式为：Fe +2H＋＝Fe2＋＋H2↑，则下列说法正确的是 （ ）
A.HNO3为电解质溶液 B.锌为原电池正极
C.铁极质量不变 D.铜为原电池正极
3. 二次电池又叫可逆电池，下列电池属于二次电池的是（ ）
A.酸性锌锰干电池和碱性锌锰干电池 B.铅蓄电池
C.氢气燃料电池和甲烷燃料电池 D.镍镉电池和锂电池
4. 锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、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式是Li＋MnO2 ＝ LiMnO2。下列说法正确的是（ ）
A. Li是负极，电极反应为Li－e－＝Li+
B. Li是正极，电极反应为Li＋e－＝Li－
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C. MnO2是负极，电极反应为MnO2＋e－＝MnO2－
D.锂电池能量高的原因是它所含电子多
5. 人造地球卫星用到的一种高能电池——银锌蓄电池，其电池的电极反应式为Zn+2OH－－
2e－= ZnO+H2↑，Ag2O+H2O +2e－=2Ag+2OH－。据此判断氧化银是（ ）
A.负极，被氧化 B.正极，被还原
C.负极，被还原 D.正极，被氧化
6．（广东理科基础34）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
7. (上海理综11)茫茫黑夜中，航标灯为航海员指明了方向。航标灯的电源必须长效、稳定。
我国科技工作者研制出以铝合金、Pt-Fe合金网为电极材料的海水电池。在这种电池中
（ ）
①铝合金是阳极 ②铝合金是负极
③海水是电解液 ④铝合金电极发生还原反应
A．②③ B．②④
C．①② D．①④
8．（宁夏理综·10）一种燃料电池中发生的化学反应为：在酸性溶液中甲醇与氧作用生成水
和二氧化碳。该电池负极发生的反应是（ ）
A．CH3OH(g) —2e－+O2(g)=H2O(1)+CO2(g)+2H+(aq)
B．O2(g)+4H＋(aq)+4e－=2H2O(1)
C．CH3OH(g)— 6e－+H2O(1)=CO2(g)+6H＋(aq)+
D．O2(g)+2H2O(1)+4e－=4OH－
9．（广东理基·20）电池是人类生产和生活中重要的能量来源。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
12．（海南化学·7）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) —2e— +SO42—(aq)= PbSO4(s)
B．在放电时，该电池的负极材料是铅板
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)
13．某可充电的锂离子电池以LiMn2O4为正极，嵌入锂的碳材料为负极，含Li+导电固体为电
解质。放电时的电池反应为：Li+LiMn2O4==Li2Mn2O4。下列说法正确的是 （ ）
A．放电时，LiMn2O4发生氧化反应
B．放电时，正极反应为：Li++LiMn2O4+e-==Li2Mn2O4
C．充电时，LiMn2O4发生氧化反应
D．充电时，阳极反应为：Li++e-==Li
14．镍镉（Ni—Cd）可充电电池在现代生活中有广泛应用，它的充放电反应按下式进行：
Cd(OH)2+2Ni(OH)2 Cd+2NiO(OH)+2H2O
由此可知，该电池放电时的负极材料是 （ ）
充电

放电
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A．Cd(OH)2 B．Ni(OH)2 C．Cd D．NiO(OH)
15．埋在地下的输油铸铁管道，在下列各种情况下，被腐蚀的速度最慢的是 （ ）
A．在潮湿疏松透气的土壤中 B．在干燥致密不透气的土壤中
C．在含铁元素较多的酸性土壤中 D．在含碳粒较多，潮湿透气的土壤中
16．氢氧燃料电池。
①酸性介质时，电极反应：
负极：
正极：
总反应：
②碱性介质时，电极反应：
负极：
正极：
总反应：
17．甲烷—氧气燃料电池
①酸性介质时，电极反应：
负极：
正极：
总反应：
②碱性介质时，电极反应：
负极：
正极：
总反应：

【学生反馈】我学完本节课后还存在的疑问：

【教师评价】