高中化学 1.3.2化学电源 学案 鲁科版选修4.doc

第2课时化学电源

[目标要求]1.了解常见化学电源的种类。2.掌握常见化学电源的工作原理。

一、化学电源
1．根据原电池的反应原理，人们设计和生产了多种化学电源，包括一次电池、可充电电池和燃料电池等。可充电电池也称为二次电池。可充电电池放电时是一个原电池，充电时是一个电解池。锂电池是一种高能电池。
2．目前常见的一次锌锰干电池分为酸性和碱性两种。碱性锌锰电池比普通锌锰干电池性能优越，它单位质量所输出的电能多，能提供较大电流并连续放电。碱性锌锰电池的负极是锌粉，正极是二氧化锰和石墨，电解质溶液是KOH溶液。其电极反应为：负极：Zn＋2OH－―→ZnO＋H2O＋2e－，正极：MnO2＋2H2O＋2e－―→Mn(OH)2＋2OH－，总反应为：Zn＋MnO2＋H2O===ZnO＋Mn(OH)2。
3．铅蓄电池是常见的二次电池。它由两组栅状极板交替排列而成，正极板上覆盖有PbO2，负极板上覆盖有Pb，电解质溶液是30%H2SO4溶液。放电时电极反应：负极：Pb＋SOeq\o\al(2－,4)―→PbSO4＋2e－，正极：PbO2＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋2e－―→PbSO4＋2H2O，放电时总反应式：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。铅蓄电池充电时电极反应：阴极：PbSO4＋2e－―→Pb＋SOeq\o\al(2－,4)，阳极：PbSO4＋2H2O―→PbO2＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋2e－，充电时总反应式：2PbSO4＋2H2O===Pb＋PbO2＋2H2SO4。可见充电过程和放电过程是可逆的，可用一个反应表示为：Pb＋PbO2＋2H2SO4放电
充电

2PbSO4＋2H2O。
4．氢氧燃料电池正极通入O2，负极通入H2。其电极反应为负极：2H2＋4OH－―→4H2O＋4e－，正极：O2＋4e－＋2H2O―→4OH－，总反应：2H2＋O2===2H2O。燃料电池的能量转换效率远高于普通燃料的燃烧的能量转换效率。
二、废旧电池的危害及处理
1．危害
废弃电池中的重金属和酸碱等有害物质会造成土壤和水污染，会对生态环境和人体健康造成很大危害。
2．回收利用
(1)回收重金属；
(2)回收填充材料；
(3)对无用物质集中进行无害处理。

知识点一化学电池
1．碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。碱性锌锰电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为Zn＋MnO2＋H2O===ZnO＋Mn(OH)2
下列说法中，错误的是()
A．电池工作时，锌失去电子
B．电池正极的电极反应式为MnO2＋2H2O＋2e－―→Mn(OH)2＋2OH－
C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极
D．外电路中每通过0.2mol电子，锌的质量理论上减少6.5g
答案C
解析本题要求利用原电池的原理，分析碱性锌锰电池：锌为负极，在反应中失去电子，故A正确；电池工作时，电流由正极通过外电路流向负极，而电子定向移动方向与电流方向相反，故C错误；由电子守恒知D项正确；由该电池反应的总反应式和原电池的原理写出正极反应式知B正确。
2．生产铅蓄电池时，在两极板上的铅、锑合金棚架上均匀涂上膏状的PbSO4，干燥后再安装，充电后即可使用，发生的反应是
2PbSO4＋2H2O放电
充电

PbO2＋Pb＋2H2SO4
下列对铅蓄电池的说法错误的是()
A．需要定期补充硫酸
B．工作时铅是负极，PbO2是正极
C．工作时负极上发生的反应是Pb＋SOeq\o\al(2－,4)―→PbSO4＋2e－
D．工作时电解质的密度减小
答案A
解析铅蓄电池放电时相当于原电池，Pb是负极，PbO2是正极，负极发生的反应是Pb失去电子生成Pb2＋，Pb2＋与溶液中的SOeq\o\al(2－,4)生成PbSO4沉淀，放电时消耗的硫酸与充电时生成的硫酸相等，在电池制备时，PbSO4的量是一定的，制成膏状，干燥后再安装，说明H2SO4不用补充；放电时，H2SO4被消耗，溶液中的H2SO4的物质的量浓度减小，所以溶液的密度也随之减小。
3．某新型可充电电池，能长时间保持稳定的放电电压。该电池的总反应式为3Zn＋2K2FeO4＋8H2O放电
充电

3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH，以下说法不正确的是()
A．放电时负极反应式为Zn＋2OH－―→Zn(OH)2＋2e－
B．放电时正极反应式为FeOeq\o\al(2－,4)＋4H2O＋3e－―→Fe(OH)3＋5OH－
C．放电时每转移3mol电子，正极有1molK2FeO4被氧化
D．充电时阳极附近溶液的碱性减弱
答案C
解析选项A，放电时，在碱性条件下，Zn失去电子为电池的负极：Zn＋2OH－―→
Zn(OH)2＋2e－