第三单元化学能与电能的转化.doc

第三单元 化学能与电能的转化
第二课时 化学电源
【学习目标】
1. 认识化学电源的分类及常见的化学电源；
2. 了解废旧电池的处理，培养可持续发展的环保意识。
【学习过程】
化学电源
一、化学电源的分类：一次电池、二次电池和燃料电池。
1、一次电池：用过之后不能复原，如：各种干电池。
（1）锌锰干电池 优点：制作简单、价格便宜。
缺点：放电时间短，电压下降快。
（2）银锌钮扣电池
银锌纽扣电池的容量比普通的干电池大得多， 电流大，放电电压平稳，工作电压是1.6伏。 银锌电池体积小、重量轻，已广泛用于小型电子计算器、高级仪表、宇航、火箭、潜艇等方面。
2、二次电池：在充电后能继续多次使用，如：蓄电池。
铅蓄电池
优点：可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉
缺点：比能量低、笨重、废弃电池污染环境
3.燃料电池
燃料电池：不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内，而是在工作时不断从外界输入氧化剂和还原剂，同时将电极反应产物不断排出电池。它是把能源中燃料燃烧反应的化学能直接转化为电能的“能量转换器”。
如：氢气、烃、肼、甲醇、氨、煤气燃料电池……
优点：效率高、无污染。装置可持续使用
【例题】航天技术上使用的氢—氧燃料电池具有高能、轻便和不污染环境的优点，氢—氧燃料电 池有酸式和碱式两种，它们放电时的电池总反应的化学方程式均可表示为：
2H2 + O2 = 2H2O,
酸式氢—氧燃料电池中的电解质是酸，其负极反应为2H2 — 4e- = 4H+，
则其正极反应为 ，
碱式氢—氧燃料电池中的电解质是碱，其正极反应为O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-,
则其负极反应为 。
【联想与启迪】
有资料显示，一节一号电池烂在地里，能使大片的土壤永远失去利用价值；一粒纽扣电池可使600吨水受到污染，相当于一个人一生的饮水量。若将旧电池混入生活垃圾一起填埋或随手丢弃，渗出的汞及重金属物质会渗透于土壤，污染地下水，进而进入鱼类、农作物中，破坏人类的生存环境。人体吸收到这些重金属后，汞会破坏人体中枢神经，铬易引起人体慢性中毒，主要病症有肺气肿、骨质钙化、贫血甚至造成人体瘫痪；而铅进入人体最难排泄，它会干扰肾功能、生殖功能等。
1. 看了以上资料，你有何感想？

2. 废旧电池应当如何处理？______________________________

【思考】如何根据电池反应判断电极性质？
名称
放电反应
负极
锌锰电池
Zn+2MnO2+2NH4Cl=ZnCl2+2MnO(OH)+2NH3

锌汞电池
Zn+HgO+H2O=Zn(OH)2 +Hg

铅蓄电池
Pb+PbO2+2H2SO4═2PbSO4+2H2O

镍镉电池
Cd+2NiO(OH)+2H2O=Cd(OH)2 +2Ni(OH)2

总结：判断原电池电极的方法
方法一：根据电极反应的本身确定。
失电子的反应→氧化反应→_____极；得电子的反应→还原反应→______极。
方法二：电子方向或电流方向。
方法三：根据电极材料的性质确定。通常是
（1）对于金属——金属电极，活泼金属是________，不活泼金属是_______；
（2）对于金属——非金属电极，金属是_____，非金属是_______，如干电池等；
（3）对于金属——化合物电极，金属是_____，化合物是________。
（4）对于燃料电池，燃料在 极反应，氧气在 极反应。
方法四：反应现象。
【典型例题】
1.银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源，它的充电和放电过程可表示为 ，
此电池放电时，负极上发生反应的物质是 （ ）

2.（海水电池）1991年我国首创以铝－空气－海水电池作为能源的新型海水标志灯，以海水为电解质，靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流，只要把灯放入海水中数分钟，就会发出耀眼的白光，其总反应方程式为：4Al + 3O2 + 6H2O = 4Al(OH)3,则该电源的
负极材料为 ，正极材料为 ，负极反应 ，
正极反应 。
【随堂检测】
1. 随着人们生活质量的不断提高,废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程,其首要原因是
A．利用电池外壳的金属材料
B．防止电池中汞、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它物品
D．回收其中石墨电极

充电
放电
2. Li-Cd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
A．Cd(OH)2 B．Ni(OH)2 C．Cd D．NiO(OH)
3. 将两个铂电极插入氢氧化钾溶液中，向两极分别通入甲烷和氧气，即构成甲烷燃料电池，已知通入甲烷的一极，其电极反应为：CH4 + 10OH- - 8e- = CO32- + 7H2O;通入氧气的另一极，其电极反应式是2O2 + 4H2O + 8e- = 8OH-,下列叙述正确的是
A．通入甲烷的电极为正极 B．正极发生氧化反应
C．该电池使用一段时间后应补充氢氧化钾
D．燃料电池工作时，溶液中的阴离子向正极移动
【课后习题】
1.关于化学电源的说法正确的是
A．化学电源是依据原电池原理设计的
B．化学电源能量转化率比燃料燃烧能量转化率高
C. 化学电源有一次电池与二次电池之分
D. 普通干电池是二次电池
2．下列装置能够组成原电池的是
G
Zn
Znn
G
G
Zn
C
G
Ag
Cu

稀硫酸 AgNO3（aq） 蔗糖 稀硫酸[来源:学科网ZXXK]
A B C D
3.关于锌、铜和稀硫酸构成的原电池的下列说法中正确的是
A．锌是负极、铜是正极 B．电子从铜片经导线流向锌片
C．负极的反应式为2H++2e—=H2↑ D．负极附近c(SO42－)逐渐增大
4.将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是
A．两烧杯中铜片表面均无气泡产生
B．甲中铜片是正极，乙中铜片是负极
C．两烧杯中溶液的酸性均减弱
D．产生气泡的速度甲比乙慢
5．X、Y、Z、W四种金属，X、Y组成的原电池两极插入稀H2SO4，Y上有气泡产生；把Y放在Z的硝酸盐溶液中，Y表面有Z析出；W放在冷水中剧烈反应，产生气体。其活动顺序为
A．W＞X＞Y＞Z B．W＞Z＞Y＞X
C．X＞Y＞Z＞W D．Y＞X＞Z＞W
6.一个原电池总反应为：Zn+Cu2+==Zn2++Cu，该原电池材料及电解质可能是

A
B
C
D
正极
Zn
Cu
Cu
Fe
负极
Cu
Zn
Zn
Zn[来源:学#科#网]
电解质溶液
CuCl2
H2SO4
CuSO4
CuCl2
7．下列事实不能用电化学理论解释的是
A．轮船触水线以下的般壳上装一定数量的锌块 B．铝片不用特殊方法保存
C．切咸菜后的菜刀不刷易生锈 D．镀锌铁板比镀锡铁板耐用
8.下列关于实验现象的描述不正确的是
A．把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面出现气泡
B．用锌片和铁片相连，一起浸入氯化锌溶液，铁片表面出现一层锌
C．把铜片插入三氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁
D．把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，气泡放出速率加快
9．等质量的两份锌粉a、b，分别加入过量的稀H2SO4中，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，下图表示产生H2的体积（V）与时间（t）的关系，其中正确的是

10．氢氧燃料电池可以使用在航天飞机上，其反应原理示意图如图。下列有关氢氧燃料电池的说法不正确的是
A. A电极是负极
B. 外电路中电子由B电极通过导线流向A电极
C. 产物为无污染的水，属于环境友好电池
D. 该电池的总反应：2H2＋O2===2H2O
11.利用镁条、锌片、铜片、导线、电流计、橙汁、烧杯等用品和下图装置，探究原电池的原理。下列结论错误的是
A．a为镁条、b为锌片时，镁条为负极
B．a为镁条、b为锌片时，导线中会产生电流
C．a为锌片、b为铜片时，铜极上发生还原反应
D．a为锌片、b为铜片时，电子由铜片通过导线流向锌片
12.铁及铁的化合物应用广泛，如FeCl3可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。（1）写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式 。
（2）若将（1）中的反应设计成原电池，请画出原电池的装置图，标出正、负极，并写出电极反应式。指出电解质溶液是___________，
负极是____，电极反应式为 ；
正极是____，电极反应式为 。

13.（1）2Fe3＋＋Cu＝2Fe2＋＋Cu2＋；[来源:学+科+网]
（2） FeCl3；Cu；Cu—2e—=Cu2+；石墨；2Fe3++2e—=2Fe2+。
解析：（1）2Fe3＋＋Cu＝2Fe2＋＋Cu2＋；
（2）根据原电池的原理，负极发生氧化反应材料应是Cu，则正极为比铜的活泼性差的如石墨等作电极材料，电解质溶液为FeCl3溶液，其中的Fe3+在石墨上得到电子发生还原反应；