2019-2020年高三化學一輪復習《化學電源》學案.doc

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2019-2020年高三化學一輪復習《化學電源》學案 班級 組別 姓名 【學習目標】 1、掌握常見化學電源的種類及其工作原理。 2、小組合作探究新型電池的工作原理并能書寫電極反應式和電池反應方程式。 3、以極度的熱情投入課堂，體驗學習的快樂。 【使用說明】 利用一節(jié)課，認真閱讀課本完成學案，下課收齊。下節(jié)課修改10 分鐘后結合錯題統(tǒng)計討論10分鐘，師生探究、學生展示20分鐘，鞏固落實5分鐘。標有★★的B層可不做，標有★或★★的C層可不做 【課前導學】 一、常見化學電源 1、鋅錳干電池 （1）酸性干電池是鋅筒外殼為 _____極，位于中央的頂蓋有銅帽的石墨為 _____極，在石墨的周圍填充 ______________混合液為電解質溶液，用淀粉糊固定化 。并還填有MnO2黑色粉末，吸收正極放出的H2，防止產生極化現象。 該干電池的工作原理是：Zn+ 2MnO2+ 2NH4+= Zn2++Mn2O3+2NH3+H2O 寫出該干電池放電時的電極反應式：負極：________________________________ （2）堿性鋅錳干電池以氫氧化鉀做電解質，其電極反應式是：正極_________________________ 負極______________________________電池反應是____________________________________ 2、鉛蓄電池 鉛蓄電池可放電亦可充電，它是用硬橡膠或者透明塑料制成長方形外殼，在正極版上有一層棕褐色的 ________,負極板是海綿狀的________ ，兩極均浸入 ________溶液中，且兩極間用微孔橡膠或微孔塑料隔開。 (1) 放電時可看作是_______池，電極反應式為：_____________________________________ 負極：_____________________________；正極：______________________________。 ⑵ 放電進行到硫酸的濃度較低時需充電，充電時可以看作是 池，電極反應式為： 陰極： ；陽極： 。 ⑶ 電池總反應方程式： 。 3、氫氧燃料電池 （1）若以KOH溶液為電解質溶液 負極： ； 正極： 總反應方程式： （2） 若以H2SO4為電解質溶液 負極： ；正極： 總反應方程式： 【小結】1、總反應式=___________________________________ 2、注意：若正極或負極電子得失后的產物能與電解質溶液反應，一定要寫完整。 練習1、堿性電池具有容量大、放電電流大的特點，因而得到廣泛應用。鋅-錳堿性電池以氫氧化鉀溶液為電解質，電池總反應式為：Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)=Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s)。下列說法錯誤的是（ ） A、電池工作時，鋅失去電子 B、電池正極的電極反應式：2MnO2(s)+H2O(l)+2e—→Mn2O3(s)+2OH—(aq) C、電池工作時，電子由正極通過外電路流向負極 D、外電路中每通過0.2mol電子，鋅的質量理論上減少6.5g 練習2、阿波羅號宇宙飛船上使用的氫氧燃料電池，其電池反應為：2H2+O2=2H2O，電解質溶液為KOH溶液，反應保持在較高溫度，使水分蒸發(fā)，則下列敘述正確的是（ ） A、此電池能發(fā)出藍色光焰 B、H2為正極，O2為負極 C、工作時，電解質溶液的pH不斷減小 D、電極反應式為：負極 2H2+4OH—→4H2O+4e— 正極 O2+2H2O+4e—→4OH— 二、新型化學電源 1、海水電池 1991年我國首創(chuàng)以鋁—海水為能源的新型電池，用作航海標志燈，該電池以取之不盡的海水作為電解質，靠空氣中的氧氣使鋁不斷被氧化而產生電流，電極反應式為： 負極： __ 正極： 總反應方程式： 2、銀鋅電池—紐扣式電池 它是用不銹鋼制成的一個由正極殼和負極蓋組成的小圓盒，形似紐扣，盒內正極殼一端填充由氧化銀和石墨組成的正極活性材料，負極蓋一端填充由鋅汞合金組成的負極活性材料，電解質溶液為氫氧化鉀濃溶液， 總的化學方程式：H2O+Ag2O + Zn = Zn(OH)2 +2Ag 寫出電極反應式為： 負極： ； 正極： 3、燃料電池 （1）今有甲烷、空氣、氫氧化鉀溶液構成燃料電池，則負極通入氣體是________，正極通入氣體是_______，電極反應式為：負極________________________ _正極_______________________， 電池反應為 ____________________________________________ （2）如把KOH改為稀H2SO4作電解質，則電極反應式為？負極：_____________________________ 正極__________________________________;（1）和（2）的電解液不同，反應進行后，其溶液的pH各有何化?___________________________________________________________________ 【合作探究】 1、下圖2004年批量生產的筆記本電腦所用甲醇燃料電池的結構示意圖。甲醇在催化劑作用下提供質子（H+）和電子，電子經外電路、質子經內電路到達另外一極與氧氣反應，電池總反應為2CH3OH+3O2→2CO2+4H2O下列說法正確的是（ ） A、左電極為電池的陰極，a處通入的物質是甲醇 B、右電極為電池的負極，b處通入的物質是空氣 C、負極反應式：CH3OH+H2O→ CO2+6H++6e— D、正極反應式：O2+2H2O+4e— → 4OH- 2、有一種新型燃料電池，一極通入空氣，另一極通入丁烷氣體；電解質是摻雜氧化釔（Y2O3）的氧化鋯（ZrO2）晶體，在熔融狀態(tài)下能傳導O2—。下列對該燃料電池說法正確的是（ ） A、在熔融電解質中，O2—由負極移向正極 B、電池的總反應是：2C4H10+13O2 = 8CO2+10H2O C、通入空氣的一極是正極，電極反應為：O2+2H2O+4e—→4OH— D、通入丁烷的一極是正極，電極反應為：C4H10+13O2+26e—→4CO2+5H2O 3、以丙烷為燃料制作新型燃料電池，電池的正極通入O2和CO2，負極通入丙烷，電解質是熔融碳酸鹽。電池反應方程式為 ________________________________________；放電時，CO32—移向電池的 _________（填“正”或“負”）極。 【課堂訓練】 1、某可充電的鋰離子電池以LiMn2O4為正極，嵌入鋰的碳材料為負極，含Li+導電固體為電解質。放電時的電池反應為：Li+LiMn2O4= Li2Mn2O4 , 下列說法正確的是（ ） A、放電時，LiMn2O4發(fā)生氧化反應 B、放電時，正極反應：Li++LiMn2O4+ e- → Li2Mn2O4 C、充電時，LiMn2O4發(fā)生氧化反應 D、充電時，陽極反應為：Li++e— → Li 2、（1）肼（N2H4）又稱聯(lián)氨，是一種可燃性的液體，可用作火箭燃料。已知在273K、101kPa時，32.0gN2H4在氧氣中完全燃燒生成氮氣和水，放出熱量624KJ，N2H4完全燃燒反應的熱化學方程式是 。 （2）肼—空氣燃料電池是一種堿性燃料電池，電解質溶液是20%~30%的KOH溶液。 肼—空氣燃料電池放電時：正極的電極反應式 。 負極的電極反應式 。 ★3、有甲乙兩位同學均想利用原電池反應檢測金屬的活動性順序，兩人均使用鎂片和鋁片作電極，但甲同學將電極放入6mol/L的硫酸溶液，乙同學將電極放入6mol/L的氫氧化鈉溶液中，如圖所示 （1）寫出甲電池中正極的電極反應式 ____________ （2）寫出乙池中負極的電極反應式 ： 負極： 總反應的離子方程式： ___________________________________________ （3）如果甲與乙同學均認為“構成原電池的電極材料如果都是金屬，則構成負極材料的金屬活潑”，則甲會判斷出 活動性更強，而乙會判斷出 活動性更強（填名稱） （4）由此實驗，可得到如下哪些正確結論（ ） A、利用原電池反應判斷金屬活動性順序時應注意選擇合適的介質 B、鎂的金屬性不一定比鋁的強 C、該實驗說明金屬活動性順序表已過時，已沒有利用價值 D、該實驗說明化學研究對象復雜，反應受條件影響較大，因此應具體問題具體分析 （5）上述實驗也反過來證明了“直接利用金屬活動順序表判斷原電池中的正負極”這種做法 ___________________（填“可靠”或“不可靠”）。如不可靠，請你提出另一個判斷原電池正負極的可行實驗方案 _______（如可靠，可不填） 【當堂檢測】 ★★1、可用于電動汽車的鋁-空氣燃料電池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液為電解液，鋁合金為負極，空氣電極為正極。下列說法正確的是（ ） A．以NaCl溶液或NaOH溶液為電解液時，正極反應都為：O2＋2H2O＋4e－→4OH－ B．以NaOH溶液為電解液時，負極反應為：Al＋3OH－→Al(OH)3↓+3e— C．以NaOH溶液為電解液時，電池在工作過程中電解液的pH保持不變 D．電池工作時，電子通過外電路從正極流向負極 高三化學一輪復習學案26答案 一、常見化學電源 1、鋅錳干電池 （1）負 正 氯化銨、氯化鋅 負極：Zn → Zn2++2e- （2）正極：MnO2+2H2O +2e-→2OH—+Mn (OH)2 負極：Zn +2OH-→ZnO +H2O +2e- 總反應式： Zn+ MnO2+ H2O = ZnO + Mn (OH)2 2、鉛蓄電池 PbO2 Pb 30%H2SO4 (1) 原電池 負極：Pb+SO42- → PbSO4 +2e- 正極：PbO2+SO42-+2e-+ 4H+→ PbSO4 +2H2O ⑵ 電解池 負極：PbSO4 +2e- → Pb+SO42- 正極：PbSO4+2H2O→ PbO2+SO42-+2e-+ 4H+ 放電 充電 (3) 總反應式：PbO2+ Pb+2H2SO4 2PbSO4 +2H2O 3、氫氧燃料電池 （1）負極： 2H2+4OH- →4H2O+ 4 e- 正極：O2+2H2O+4 e- →4OH- 總反應式： 2 H2+ O2 = 2H2O （2）負極： 2H2 →4H++4 e- 正極：O2+4H++4 e- →2H2O 總反應式： 2 H2+ O2 = 2H2O 【小結 】 總反應式= 正極反應式+負極反應式 練習1 C 練習2 D 二、新型化學電源 1、海水電源 負極：4Al → 4Al3++12 e- 正極：3O2+6H2O+12 e-→ 12OH- 總反應式：4Al+3O2+6H2O=4Al（OH）3 2、銀鋅電池——鈕扣式電池 負極：Zn +2OH- → Zn(OH)2+2e- 正極： Ag2O+H2O +2e- → 2OH-+2Ag 3、 燃料電池 （1）甲烷 空氣 負極：CH4+10OH- → CO32-+7H2O+8 e- 正極：2O2+4H2O+8 e- → 8OH- 總反應式：2CH4+2 O2+2KOH=K2CO3+3H2O （2）負極：CH4+2H2O → CO2+8H++8 e- 正極：2O2+8H++8 e- → 4H2O (1)中PH值變小，（2）中PH值變大 【合作探究】1、C 2、B 3、C3H8+5O2 = 3CO 2+4H2O 負 【課堂訓練】 1、B 2、（1）熱化學方程式是N2H4（l）+ O2（g）= N2（g）+ 2H2O（l） △H（273K）= —624KJ/mol （2）正極：O2+2H2O+4 e— →4OH— 負極：N2H4 +4OH— → N2+4 e—+4H2O 3、（1）正極：2H++2 e- →H2 （2）Al+4OH— → Al[(OH)4] —+3 e— 2 Al+2OH-+6H2O=2Al[(OH)4] — +3H2↑ （3）鎂 鋁 （4）AD （5）不可靠 在電路中接入電流計，觀察指針偏轉方向 【當堂檢測】A