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2019-2020年高中化学 第四章 第2节 化学电源化学电池练* 新人教版选修4

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2019-2020 年高中化学 第四章 第 2 节 化学电源化学电池练* 新人

教版选修 4

化学电池是将________能变成________能的装置。 1.化学电池的分类

?? 化学电池?
??

电池(普通锌锰电池、碱性锌锰电池) 电池(铅蓄电池) 电池(氢氧燃料电池)

2.优点 (1)化学电池的____________________较高,供能稳定可靠。 (2)可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的电池及电池组。 (3)使用方便,易于维护,并可在各种环境下工作。 3.判断电池优劣的主要标准 (1) 比 能 量 : 即 单 位 质 量 或 单 位 体 积 所 能 ________ 的 多 少 , 单 位 是 (W·h)/kg 或 (W·h)/L。 (2)比功率:即单位质量或单位体积所能________的大小,单位是 W/kg 或 W/L。 (3)电池的________的长短。 4.化学电池回收利用 废旧电池中含________和________等有害物质,应回收利用,既减少污染,又节约资源。
化学 电 1.一次 二次 燃料 2.(1)能量转换效率 3.(1)输出电能 (2)输出功率 (3)可储存时间 4.重金属 酸碱

要点二 一次电池 一次电池的电解质溶液制成________,不流动,也叫做干电池。 1.特点 一次电池不能充电,不能反复使用。 2.常见的一次电池

种类 特点

碱性锌锰电池

银锌电池

基本构造

负极:________ 正极:________ 电解质:________

负极:________ 正极:________ 电解质:________

负极 工 反应 作 正极 原 反应 理
总反应

____________________

Zn+2OH--2e-=== Zn(OH)2

2MnO2 + 2H2O + 2e - ===2MnOOH + Zn(OH)2 Zn+2MnO2+2H2O======2MnOOH+ 2 Zn(OH)2

Ag2O+H2O+2e-===2Ag+2OH- Ag2O+Zn+H2O=== Zn(OH)2+2Ag

性能与适 用范围

比能量和可储存时间比普通锌锰电 池 均 有 提 高 , 适 用 于 ________ 和 比能量大,电压稳定,储存时间长,
适宜________________________ ________

胶状 2.Zn MnO2 KOH Zn Ag2O KOH Zn+2OH--2e-===Zn(OH)2 大电流 连续放电 小电流连续放电

要点三

二次电池放电后可以再________使活性物质获得再生,又称________或________。

1.铅蓄电池的构造

负极:________,正极:________,电解质溶液:______溶液。

2.铅蓄电池的工作原理

(1)放电时:

负极:

________________________________________________________________________; 正极:PbO2(s)+4H+(aq)+SO24-(aq)+2e-===PbSO4(s)+2H2O(l); 总反应:Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)===2PbSO4(s)+2H2O(l)。 (2)充电时:

铅蓄电池的充电反应是放电反应的逆过程

阴极:

________________________________________________________________________; 阳极:PbSO4(s)+2H2O(l)-2e-===PbO2(s)+4H+(aq)+SO24-(aq); 总反应:2PbSO4(s)+2H2O(l)===Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)。 上述充放电反应可写成一个可逆反应方程式:

Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)

放电 充电

2PbSO4(s)+2H2O(l)。

3.铅蓄电池的特点

电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉、生产生活中应用广泛,缺点是比能量低、

笨重、废弃电池污染环境。

充电 充电电池 蓄电池

1.Pb PbO2 H2SO4 2.(1)Pb(s)+SO24-(aq)-2e-===PbSO4(s) (2)PbSO4(s)+2e-===Pb(s)+SO24-(aq)

要点四 燃料电池

1.氢氧燃料电池

负极反应

酸性电解质(H2SO4) ____________________

碱性电解质(KOH) ___________________

正极反应

____________________

___________________

总反应

______________________________

2.燃料电池的优点

(1)能量转换率高:燃料电池的能量转换率超过 80%,普通燃烧过程能量转换率仅 30%

多。

(2)污染________。

1.H2-2e-===2H+ 12O2+2e-+2H+===H2O

H2-2e-+2OH-===2H2O 12O2+2e-+H2O===2OH-

2H2+O2===2H2O 2.(2)小

常见化学电池有哪些? 化学电池按工作性质可分为:一次电池(原电池);二次电池(可充电电池);铅酸蓄电池;

燃料电池。其中:一次电池可分为:糊式锌锰电池、纸板锌锰电池、碱性锌锰电池、扣式锌 银电池、扣式锂锰电池、扣式锌锰电池、锌空气电池、一次锂锰电池等。二次电池可分为:

镍镉电池、氢镍电池、锂离子电池、二次碱性锌锰电池等。铅酸蓄电池可分为:开口式铅酸 蓄电池、全密闭铅酸蓄电池等。

?基础训练

1.(xx·高考北京卷)下列电池工作时,O2 在正极放电的是( )

A.锌锰电池 B.氢燃料电池 C.铅蓄电池 D.镍镉电池 解析:A 项,锌锰电池负极为锌,正极为石墨棒,主要是二氧化锰、氯化铵等物质得电 子,错误;B 项,氢燃料电池,总反应为氢气与氧气反应生成水,氢气在负极反应,氧气在 正极放电,正确;C 项,铅蓄电池负极为 Pb,正极为 PbO2 放电,电解质为硫酸,错误;D 项, 镍镉电池负极 Cd,正极为 NiOOH,电解质为 KOH,错误。 答案:B 2.(xx·广东肇庆四中高二月考)将铜纳米颗粒和银纳米颗粒相隔一定距离固定在石墨

片上,然后浸在 AgNO3 溶液中,可构成一种纳米型原电池。该电池负极发生的反应为( ) A.Ag++e-===Ag B.Cu—2e-===Cu2+

C.Cu2++2e-===Cu D.2H++2e-===H2↑ 解析:该电池负极材料为铜,发生的反应为 Cu-2e—===Cu2+,故答案为 B。

答案:B

3.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

解析:较活泼的铝合金为负极(②对),Pt?Fe 合金网为正极,海水是电解液(③对),负

极上发生氧化反应(④错)。

答案:A

4.已知蓄电池在充电时作电解池,放电时作原电池。铅蓄电池上有两个接线柱,一个

接线柱旁标有“+”,另一个接线柱旁标有“-”。关于标有“+”的接线柱,下列说法中

正确的是( )

A.充电时作阳极,放电时作正极

B.充电时作阳极,放电时作负极

C.充电时作阴极,放电时作负极

D.充电时作阴极,放电时作正极

解析:铅蓄电池是最常见的二次电池,充电时电极反应是放电时电极反应的逆反应。放

电时正极得到电子发生还原反应,充电时则失去电子发生氧化反应作阳极。

答案:A

5.Mg?AgCl 电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池,电池反应方程式为 2AgCl+

Mg===Mg2++2Ag+2Cl-。有关该电池的说法正确的是( )

A.Mg 为电池的正极

B.负极反应为 AgCl+e-===Ag+Cl-

C.不能被 KCl 溶液激活

D.可用于海上应急照明供电

解析:根据氧化还原判断,Mg 为还原剂是负极、失电子,所以 A、B 两项都错;电解质

溶液可用 KCl 溶液代替,C 项错;显然 D 项正确,故选 D 项。

答案:D

6.氯铝电池是一种新型的燃料电池,电解质溶液是 KOH 溶液,试回答下列问题:

(1) 通 入 氯 气 的 电 极 是 ________ 极 ( 填 “ 正 ” 或 “ 负 ” ) , 电 极 反 应 式 为

________________________________________________________________________。

(2) 加 入 铝 的 电 极 是 ________ 极 ( 填 “ 正 ” 或 “ 负 ”) , 电 极 反 应 式 为

________________________________________________________________________。

(3)电子从________极流向________极(填“Al”或“Cl2”)。 (1)正 3Cl2+6e-===6Cl- (2)负 2Al-6e-+8OH-===2AlO-2 +4H2O

(3)Al Cl2

?能力提升

7.(xx·云南玉溪一中高三月考)锂电池的构造如图所示,电池内部“―→”表示放电

时 Li+的迁移方向,电池总反应可表示为 Li1-xCoO2+LixC6LiCoO2+6C,下列说法错误的是

()

A.该电池的负极为 LiCoO2 B.电池中的固体电解质可以是熔融的氯化钠、干冰等 C.充电时的阴极反应:Li1-xCoO2+xLi++xe-===LiCoO2 D.外电路上的“―→”表示放电时的电子流向 解析:根据锂离子的移动方向,确定 LiCoO2 是负极,碳电极是正极,电子从负极经外 电路移向正极,充电时为电解池,阴极发生得电子的还原反应,故 A、C、D 三项均正确。干 冰是固体二氧化碳,属于非电解质,故 B 错误;故答案选 B。 答案:B 8.(xx·北京市魏善庄中学高三上学期期中考 )新一代电动汽车因其“技术含量 高”“节能环保”而倍受关注。锂离子电池是一种被采用的车载电池,该电池的电极反应如 下:正极 6C+xLi++xe-===LixC6,负极:LiNiO2-xe-===Li1-xNiO2+xLi+,则有关该电池的 下列说法中正确的是( ) A.放电时,电子从正极流向电源的负极 B.放电时,Li+向负极移动 C.该电池的总反应为 LiNiO2+6C Li1﹣xNiO2+LixC6 D.充电时,阳极发生的电极反应为 Li1﹣xNiO2+xLi++xe-===LiNiO2 解析:A 项,放电时,电子从电池的负极流向电池的正极,故 A 错误;B 项,放电时, Li+应向正极移动,阴离子向负极移动,故 B 错误;C 项,得失电子相同的条件下,将正负 极电极反应式相加即得电池反应式,则电池反应式为 LiNiO2+6CL i1-xNiO2+LixC6,故 C 正 确;D 项,充电时,阳极应失去电子发生氧化反应,电极反应式为 LixC6-xe-===6C+xLi+, 故 D 错误;故选 C。 答案:C 9.(xx·宁波市模拟)*几年开发的甲醇燃料电池采用铂作电极催化剂,电池中的质子 交换膜只允许质子和水分子通过。其工作原理的示意图如下:

请回答下列问题: (1)Pt(a) 电 极 是 电 池 的 __ 极 , 电 极 反 应 式 为 __________________ ; Pt(b) 电 极 发 生 ________ 反 应 ( 填 “ 氧 化 ” 或 “ 还 原 ”) , 电 极 反 应 式 为 ________________________________________________________________________。 (2)电池的总反应方程式为 ______________________________________________________。 (3)如果该电池工作时电路中通过 2 mol 电子,则消耗的 CH3OH 有________mol。 解析:从示意图中可以看出电极 Pt(a)原料是 CH3OH 和水,反应后产物为 CO2 和 H+,CH3OH 中碳元素化合价为-2,CO2 中碳元素化合价为+4,说明 Pt(a)电极上 CH3OH 失去电子,电极 Pt(a)是负极,则电极 Pt(b)是正极,Pt(b)电极原料是 O2 和 H+,反应后的产物为 H2O,氧元 素化合价由 0 降为-2,发生还原反应,因为电解质溶液是稀 H2SO4,可以写出电池总反应式 为 2CH3OH+3O2===2CO2+4H2O,再写出较为简单的正极反应式:3O2+12e-+12H+===6H2O,用 总反应式减去正极反应式即可得到负极反应式为 2CH3OH+2H2O-12e-===2CO2↑+12H+。 答案:(1)负 2CH3OH+2H2O-12e-===2CO2↑+12H+ 还原 3O2+12H++12e-===6H2O (2)2CH3OH+3O2===2CO2+4H2O
1 (3)3
10.(xx·高考海南卷)锂锰电池的体积小、性能优良,是常用的一次电池。该电池反应 原理如图所示,其中电解质 LiClO4。溶于混合有机溶剂中,Li+通过电解质迁移入 MnO2 晶格 中,生成 LiMnO2。

回答下列问题: (1)外电路的电流方向是由__极流向__极(填字母)。 (2)电池正极反应式为 ________________________________________________________________________。 (3)是否可用水代替电池中的混合有机溶剂?________(填“是”或“否”),原因是 ________________________________________________________________________。 解析:(1)外电路的电流方向是由正极 b 流向负极 a。 (2)在电池正极 b 上发生的电极反应式为 MnO2+e-+Li+===LiMnO2; (3)由于负极材料 Li 是活泼的金属,能够与水发生反应,所以不可用水代替电池中的混 合有机溶剂。 答案:(1)b a (2)MnO2+e-+Li===LiMnO2 (3)否 电极 Li 是活泼金属,能与水反应



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