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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+2H2SO42PbSO4+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 ACd(OH)2 BNi(OH)2 CCd DNiO(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 D3.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5X、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AWXYZBWZYXCXYZWDYXZW6.一个原电池总反应为：Zn+Cu2+=Zn2+Cu，该原电池材料及电解质可能是ABCD正极ZnCuCuFe负极CuZnZnZn来源:学#科#网电解质溶液CuCl2H2SO4CuSO4CuCl27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：2H2O2=2H2O11.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 Aa为镁条、b为锌片时，镁条为负极Ba为镁条、b为锌片时，导线中会产生电流Ca为锌片、b为铜片时，铜极上发生还原反应Da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）2Fe3Cu2Fe2Cu2；来源:学+科+网（2） FeCl3；Cu；Cu2e=Cu2+；石墨；2Fe3+2e=2Fe2+。解析：（1）2Fe3Cu2Fe2Cu2；（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；