高中化学2.2发展中的化学电源(第2课时)课时作业 新人教版必修2
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第2课时 发展中的化学电源1、大运会期间,深圳新能源汽车上有一种质子交换膜燃料电池,其工作原理如下图所示,下列叙述正确的是( )A .通入氧气的电极发生氧化反应B .通入氢气的电极为正极C .总反应式为O 2+2H 2=====点燃2H 2OD .正极的电极反应式为:O 2+4H ++4e -===2H 2O2、磷酸燃料电池是目前较为成熟的燃料电池,其基本组成和反应原理如下:下列说法不正确的是( )A .在改质器中主要发生的反应为C x H y +x H 2Ox CO +(x +y 2)H 2 B .移位反应器中CO(g)+H 2O(g)==CO 2(g)+H 2(g)ΔH >0,温度越高,CO 转化速率越大C.负极排出的气体主要是CO2D.该电池正极的电极反应为O2+4H++4e-==2H2O3、锂离子电池已经成为应用最广泛的可充电电池。
某种锂离子电池的结构示意图如图,其中两极区间的隔膜只允许Li+通过。
电池充电时的总反应化学方程式为: LiCoO2===Li1CoO2+x Li。
关于该电池的推论错误的是 ( )-xA.放电时,Li+主要从负极区通过隔膜移向正极区B.放电时,负极反应x Li-x e-===x Li+C.充电时,将电能转化为化学能D.充电时,负极(C)上锂元素被氧化4、化学与生活、社会密切相关。
下列有关说法中,错误的是( )A.利用太阳能等清洁能源代替化石燃料,有利于节约资源、保护环境B.凡含有食品添加剂的食物对人体健康均有害,均不可食用C.为防止电池中的重金属污染土壤和水体,应积极开发废电池的综合利用D.提倡人们购物时尽量不用塑料袋,是为了减少白色污染5、在下列装置中,MSO4和NSO4是两种常见金属的易溶盐。
当K闭合时,SO42—从右到左通过交换膜移向M极,下列分析正确的是( )A. 溶液中c(M2+)减小B. N的电极反应式:N —2e-=N2+C. X电极上有H2产生,发生还原反应D. 反应过程中Y电极周围生成白色胶状沉淀6、可用于电动汽车的铝-空气燃料电池,通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液,铝合金为负极,空气电极为正极。
第2课时发展中的化学电源[目标导航] 1.知道干电池、充电电池、燃料电池等发展中的化学电源的特点.2.认识提高燃料的燃烧效率、开发高能清洁燃料和研制新型电池的重要性.3。
能正确书写简单化学电源的电极反应式。
一、常见的化学电源1.锌锰干电池(1)结构:锌锰干电池是以锌筒为负极,石墨棒为正极,在石墨棒周围填充糊状的MnO2和NH4Cl作电解质。
(2)原理:锌锰电池是一次性电池,放电之后不能充电,内部的氧化还原反应是不可逆的。
负极发生的电极反应为Zn-2e-===Zn2+,正极发生的电极反应为2MnO2+2NH错误!+2e-===Mn2O3+2NH3↑+H2O.(3)缺陷与改进:锌锰干电池电量小,而且在放电过程中容易发生气涨或漏液,会导致电器设备的腐蚀。
改进措施:①在外壳套上防腐金属筒或塑料筒制成防漏电池;②将电池内的电解质NH4Cl 换成湿的KOH,并在构造上进行改进,制成碱性锌锰电池. 2.充电电池(1)充电电池又称二次电池.充电电池在放电时所进行的氧化还原反应,在充电时又逆向进行,生成物重新转化为反应物,使充电、放电可在一定时间内循环进行。
充电电池中能量的转化关系是:化学能错误!电能。
(2)常见的充电电池①铅蓄电池负极是Pb,正极是PbO2,电解质溶液是硫酸溶液,常作汽车电瓶,电压稳定,使用方便安全。
②镍镉电池以Cd为负极,NiO(OH)为正极,以KOH为电解质,寿命比铅蓄电池长,但镉是致癌物质,废弃镍镉电池如不回收,会严重污染环境。
③碱金属中的Li是最轻的金属,活泼性极强,是制造电池的理想物质。
锂离子电池是新一代可充电的绿色电池。
3.燃料电池(1)燃料电池是通过燃料与氧化剂分别在两个电极上发生氧化还原反应,将化学能直接转化为电能的装置。
(2)燃料电池与火力发电相比,其燃料的利用率高、能量转化率高。
与干电池或者蓄电池的主要差别在于反应物不是储存在电池内部,而是由外设装备提供燃料和氧化剂等。
(3)以30%的KOH溶液为电解质溶液的氢氧燃料电池的电极反应如下:负极:2H2+4OH--4e-===4H2O(氧化反应);正极:O2+2H2O+4e-===4OH-(还原反应);总反应:2H2+O2===2H2O.【议一议】1.判断正误(1)锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细。
2014-2015学年高中化学 2-2-2 发展中的化学电源课时作业新人教版必修2一、选择题(每小题4分,共48分,每小题有1-2个正确选项)1.下列有关电池的说法不正确的是()A.手机上用的锂离子电池属于二次电池B.铜锌原电池工作时,电子沿外电路从铜电极流向锌电极C.甲醇燃料电池可把化学能转化为电能D.锌锰干电池中,锌电极是负极2.已知空气-锌电池的电极反应:锌片:Zn-2OH--2e-===ZnO+H2O,石墨:1/2O2+H2O+2e-===2OH-据此推断锌片是()A.负极,被氧化B.负极,被还原C.正极,被氧化D.正极,被还原3.目前,科学家提出了一种经济而且理想的获得氢能源的循环体系(如图)。
关于此循环体系,下列说法中错误的是()A.燃料电池能够使化学反应产生的能量转化为电能B.燃料电池中通入H2的一极作负极,发生氧化反应C.在此循环中发生了反应:2H2O2H2↑+O2↑D.目前化学家急需解决的问题是寻找合适的光照条件下分解水的催化剂4.如图为氢氧燃料电池示意图,按此图的提示,下列叙述不正确的是()A.a电极是负极B.b电极的电极反应为:4OH--4e-===2H2O+O2↑C.氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源D.氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置5.银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源,其电极分别为Ag2O和Zn,电解质溶液为KOH溶液,总反应为Ag2O+Zn+H2O===2Ag+Zn(OH)2,下列说法中不正确的是()A.原电池放电时,负极上发生反应的物质是ZnB.负极发生的反应是Zn+2OH--2e-===Zn(OH)2C.工作时,负极区溶液碱性减弱,正极区溶液碱性增强D.溶液中OH-向正极移动,K+、H+向负极移动6.一种新型燃料电池,一极通入空气,另一极通入丁烷气体;电解质是掺杂氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体,它在熔融状态下能传导O2-。
第2课时发展中的化学电源知识点一化学电源电极的判断及电极反应方程式的书写1.如下图,锌锰干电池在放电时总反应方程式可表示为Zn+2MnO2+2NH+4===Zn2++Mn2O3(s)+2NH3↑+H2O。
在此电池放电时,正极(碳棒)上发生反应的物质是( )A.Zn B.碳C.MnO2和NH+4D.Zn2+和NH32.人造地球卫星用到一种高能电池——银锌蓄电池,其电池电极反应为Zn+2OH--2e-===ZnO+H2O,Ag2O+H2O+2e -===2Ag+2OH-。
据此判断氧化银是( )A.负极,并被氧化B.正极,并被还原C.负极,并被还原D.正极,并被氧化3.2009年奔驰和宝马汽车公司推出锂电池混合动力车。
该锂电池具有高能量、寿命长、可靠性高等优点,即使是在非常低的温度下作业也能有出色的表现。
某种锂电池的总反应为Li+MnO2===LiMnO2,下列说法不正确的是( )A.Li是负极,电极反应为Li-e-===Li+B.Li是正极,电极反应为Li+e-===Li-C.MnO2是正极,电极反应为MnO2+e-===MnO-2D.锂电池是一种环保型电池知识点二燃料电池4.燃料电池是燃料(如CO、H2、CH4等)跟氧气(或空气)起反应将化学能转变为电能的装置,若电解质溶液是强碱溶液,下面关于甲烷燃料电池的说法正确的是( )A.负极反应式:O2+2H2O+4e-===4OH-B.负极反应式:CH4+8OH--8e-===CO2+6H2OC.随着放电的进行,溶液中的氢氧根离子浓度不变D.放电时溶液中的阴离子向负极移动5.科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池,利用细菌将有机物转化为氢气,氢气进入以磷酸为电解质的燃料电池发电。
电池的负极反应为( )A.H2+2OH--2e-===2H2OB.O2+4H++4e-===2H2OC.H2-2e-===2H+D.O2+2H2O+4e-===4OH-练基础落实1.下列有关电池的说法不正确的是( )A.手机上用的锂离子电池属于二次电池B.铜锌原电池工作时,电子沿外电路从铜电极流向锌电极C.甲醇燃料电池可把化学能转化为电能D.锌锰干电池中,锌电极是负极2.日常所用干电池的电极分别为石墨棒(上面有铜帽)和锌皮,以糊状NH4Cl和ZnCl2作电解质(其中加入MnO2吸收H2),电极反应式可简化为:Zn-2e-===Zn2+,2NH+4+2e-===2NH3↑+H2↑(NH3与Zn2+能生成一种稳定的物质)。
第二章第二节第2课时1.下列说法不正确的是()A.根据一次能源和二次能源的划分,氢气为二次能源B.电能是现代社会中应用最广泛、使用最方便、污染最小的一种二次能源C.原电池是将化学能转化为电能的一种装置D.水力发电是将化学能转化为电能的过程D解析水力发电是将机械能转化为电能的过程。
2.电池在生产、生活中应用越来越广泛。
下列说法错误的是()A.化学电源有一次性电池、充电电池和燃料电池等,一次性电池只能放电,不能充电B.铅蓄电池应用广泛,主要优点是单位质量的电极材料释放的电能大C.燃料电池具有能量利用率高、可连续使用和污染轻等优点D.锂电池是一种高能电池,体积小、重量轻,单位质量能量比高B解析铅蓄电池中每转移2 mol e-需要207 g Pb,单位质量的电极材料释放的电能小。
3.有一种新型的碱性锌锰电池,它是在酸性锌锰电池的基础上改进的。
下列对碱性锌锰电池的叙述中不正确的是()A.碱性锌锰电池工作时,电子由Zn极经外电路流向石墨极B.这种电池比酸性锌锰电池使用寿命长C.碱性锌锰电池可以实现化学能向电能的转化和电能向化学能的转化D.这种电池的电解质由传统的NH4Cl换成湿的KOH答案C4.某电化学气敏传感器的工作原理如图所示,下列说法不正确的是()A.a极为负极B.b极的电极反应式为O2+4e-+2H2O===4OH-C.电解质溶液中的OH-移向a极D.该传感器工作一段时间后,电解质溶液的pH将变大D解析A项,a极反应物为NH3,由NH3生成N2时化合价升高,失去电子,故a为负极,正确;B项,b极反应物为氧气,放电时电极反应式为O2+4e-+2H2O===4OH-,正确;C项,原电池内部,阴离子移向负极,即电解质溶液中的OH-移向a极,正确;D项,由于负极氨气放电,电极反应为2NH3+6OH--6e-===N2+6H2O,OH-消耗,且有水生成,pH减小,错误。
5.iPhone 使用的锂电池以质量轻、能量高而备受关注,目前已成功研制出多种锂电池。
第2课时发展中的化学电源1.下列说法正确的是()A.碱性锌锰电池是二次电池B.铅蓄电池是一次电池C.二次电池又叫蓄电池,它放电后可以再充电使活性物质获得再生D.燃料电池的活性物质储存在电池内解析碱性锌锰电池是一次电池,铅蓄电池是二次电池,燃料电池的活性物质没有储存在电池内而是不断被输入。
答案C2.燃料电池不是把还原剂、氧化剂全部贮藏在电池内,而是在工作时,不断从外界输入还原剂和氧化剂,同时将电极反应产物不断排出电池。
下面有4种燃料电池的工作原理示意图,其中正极的反应产物为水的是()解析电解质为能够传导氧离子的固体氧化物,正极上的氧气得电子生成氧离子,故A不符合题意;电解质溶液是酸性溶液,正极上氧气得到电子后和氢离子反应生成水,故B符合题意;电解质为熔融碳酸盐,正极上氧气得电子并结合二氧化碳生成碳酸根离子,故C不符合题意;电解质溶液是氢氧化钾溶液,正极上氧气得电子并结合水生成氢氧根离子,故D不符合题意。
答案B3.一种燃料电池中发生的化学反应为在酸性溶液中甲醇(CH3OH)与氧气作用生成水和二氧化碳。
该电池负极发生的反应是()A.CH3OH+O2-2e-===H2O+CO2+2H+B.O2+4H++4e-===2H2OC.CH3OH+H2O-6e-===CO2+6H+D.O2+2H2O+4e-===4OH-解析该燃料电池的总反应为①2CH3OH+3O2===4H2O+2CO2,由于在酸性溶液中正极反应为②O2+4H++4e-===2H2O,根据得失电子守恒则负极反应为CH3OH+H2O-6e-===CO2+6H+答案C4.燃料电池是目前电池研究的热点之一。
现有某课外小组自制的氢氧燃料电池,如图所示a、b均为惰性电极。
下列叙述不正确的是()A.a极是负极,该电极上发生氧化反应B.b极反应是O2+4OH--4e-===2H2OC.总反应的化学方程式为2H2+O2===2H2OD.氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源解析a极通H2为负极,电极反应式为2H2+4OH--4e-===4H2O发生氧化反应,A正确;b极通O2为正极,电极反应式为O2+2H2O+4e-===4OH-,B不正确;正负极电极反应式相加得总反应为2H2+O2===2H2O,C正确;氢氧燃料电池的能量高,且产物为水,对环境无污染,故是具有应用前景的绿色电源,D正确。
课时作业11发展中的化学电源时间:45分钟一、选择题1.下列设备工作时可以将化学能转化为电能的是(A)解析:手机电池工作时可以将化学能转化为电能,A项正确;硅太阳能电池工作时可以将太阳能转化为电能,B项错误;水力发电是将水的机械能转化为电能,C项错误;电烤箱工作时可以将电能转化为热能等,D项错误。
2.据报道,锌电池可能取代目前广泛使用的铅蓄电池,因为锌电池容量大,而且没有铅污染。
其电池反应为2Zn+O2===2ZnO,原料为锌粒、电解液和空气,则下列叙述正确的是(B) A.锌为正极,空气进入负极反应B.负极反应为Zn-2e-===Zn2+C.正极发生氧化反应D.电解液肯定为强酸解析:根据原电池反应的原理,负极发生氧化反应,较活泼的金属作负极,因此Zn-2e-===Zn2+是负极反应,正极发生还原反应。
再根据电池总反应式,生成物是ZnO,ZnO能与强酸溶液反应,所以D项错误。
3.氢氧燃料电池以氢气为燃料,氧气为氧化剂,电极是多孔镍电极,电解质溶液为质量分数30%的KOH溶液,有关叙述正确的是(B)①负极反应为2H2-4e-===4H+②负极反应为2H2+4OH--4e-===4H2O③工作时正极pH增大,而负极pH减小④工作时负极pH增大,而正极pH减小⑤工作时溶液中阴离子移向正极⑥使用一段时间,KOH溶液质量分数仍为30%A.①②③B.②③C.②③⑥D.④⑤解析:氢氧燃料电池在碱性条件下,负极:2H2-4e-===4H+和4H++4OH-===4H2O(即2H2+4OH--4e-===4H2O),pH减小;正极:O2+4e-+2H2O===4OH-,pH增大。
工作时溶液中OH-移向负极。
使用一段时间,电解质的物质的量保持不变,由于生成了H2O,KOH浓度变小。
4.如图所示是某公司批量生产的笔记本电脑所用的甲醇燃料电池的构造示意图。
甲醇在催化剂作用下提供质子(H+)和电子,电子经外电路、质子经内电路到达另一极与氧气反应,该电池总反应式为2CH3OH+3O2===2CO2+4H2O。
课时作业12发展中的化学电源时间:45分钟满分:100分一、选择题(每小题4分,共48分,每题有1~2个选项符合题意)1.电子表所用钮扣电池的两极材料为锌和氧化银,电解质溶液为KOH溶液,其电极反应为:Zn+2OH--2e-===ZnO+H2OAg2O+H2O+2e-===2Ag+2OH-总反应式为:Ag2O+Zn===2Ag+ZnO下列判断正确的是()A.锌为正极,Ag2O为负极B.锌为负极,Ag2O为正极C.原电池工作时,负极区溶液pH减小D.原电池工作时,负极区溶液pH增大答案:BC解析:锌失电子,为负极,由负极反应Zn+2OH--2e-===ZnO+H2O可知,负极区消耗OH-,溶液pH减小。
2.下列说法中正确的是()A.镍氢电池、锂离子电池和碱性锌锰干电池都是二次电池B.燃料电池是一种高效但是会污染环境的新型电池C.化学电池的反应基础是氧化还原反应D.铅蓄电池放电的时候正极材料是Pb,负极材料PbO2答案:C解析:A项中碱性锌锰干电池是一次电池,A错;燃料电池是一种高效、不会污染环境的新型电池,B错;铅蓄电池放电的时候正极是PbO2,负极是Pb,D错;因此选C项。
3.据报道,锌电池可能取代目前广泛使用的铅蓄电池,因为锌电池容量大,而且没有铅污染。
其电池反应为2Zn+O2===2ZnO,原料为锌粒、电解液和空气,则下列叙述正确的是()A.锌为正极,空气进入负极反应B.负极反应为Zn-2e-===Zn2+C.正极发生氧化反应D.电解液肯定不是强酸答案:BD解析:根据原电池反应的原理,负极发生氧化反应,较活泼的金属作负极,因此Zn-2e-===Zn2+是负极反应,正极发生还原反应。
再根据电池总反应式,生成物是ZnO,ZnO 能与强酸溶液反应,所以D项正确。
4.氢氧燃料电池以氢气为燃料,氧气为氧化剂,电极是多孔镍电极,电解质溶液为质量分数30%的KOH溶液,有关叙述正确的是()①负极反应为2H2-4e-===4H+②负极反应为2H2+4OH--4e-===4H2O③工作时正极pH增大,而负极pH减小④工作时负极pH增大,而正极pH减小⑤工作时溶液中阴离子移向正极⑥使用一段时间,KOH溶液质量分数仍为30%A.①②③B.②③C.②③⑥D.④⑤答案:B解析:氢氧燃料电池在碱性条件下,负极:2H2-4e-===4H+和4H++4OH-===4H2O(即2H2+4OH--4e-===4H2O),pH减小;正极:O2+4e-+2H2O===4OH-,pH增大。
发展中的化学电源一、选择题(每小题4分,共48分,每小题只有一个正确选项)1.下列有关电池的说法不正确的是( B )A.手机上用的锂离子电池属于二次电池B.铜锌原电池工作时,电子沿外电路从铜电极流向锌电极C.甲醇燃料电池可把化学能转化为电能D.锌锰干电池中,锌电极是负极解析:手机上用的电池是可充电电池,A对。
铜锌原电池,Cu为正极,Zn为负极,外电路中电子由负极流向正极,B错。
燃料电池将化学能转化为电能,C对。
锌锰干电池,Zn 为负极,D对。
2.如图所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪,具有自动吹气流量侦测与控制的功能,非常适合进行现场酒精检测。
下列说法不正确的是( A )A.该电池的负极反应式为:CH3CH2OH+3H2O-12e-===2CO2↑+12H+B.该电池的正极反应式为:O2+4e-+4H+===2H2OC.电流由O2所在的铂电极经外电路流向另一电极D.微处理器通过检测电流大小而计算出被测气体中酒精的含量解析:由图示可知,呼气时进去的是CH3CH2OH,出来的是CH3COOH,故A错误;氧气得电子生成H2O,故B正确;电流由正极(通O2)流向负极,故C正确;酒精含量高,转移的电子数多,电流大,故D正确。
3.锂-海水电池常用在海上浮标等助航设备中,其示意图如图所示。
电池反应为2Li +2H2O===2LiOH+H2↑。
电池工作时,下列说法错误的是( B )A.金属锂作负极B.镍电极上发生氧化反应C.可将化学能转化为电能D.电子从锂电极经导线流向镍电极解析:根据电池反应式可知,Li失去电子被氧化,所以金属锂作负极,故A正确;金属镍作正极,正极发生得电子的还原反应,故B错误;该装置是原电池,能将化学能转化为电能,故C正确;电子从负极锂经导线流向正极镍,故D正确。
4.如图为氢氧燃料电池示意图,按此图的提示,下列叙述不正确的是( B )A.a电极是负极B.b电极的电极反应为:4OH--4e-===2H2O+O2↑C.氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源D.氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置解析:燃料电池是一种高效、环境友好的具有应用前景的绿色电源,不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在内部的新型发电装置。
高中化学学习资料金戈铁骑整理制作第 2 课时发展中的化学电源1.(2013·浙江杭州高一检测)以下有关电池表达正确的选项是()A.水果电池是高效环保的家用电池B.锌锰干电池是一种常用的二次电池C.锌锰干电池碳棒是负极,锌片是正极D.锌锰干电池工作一段时间后锌外壳逐渐变薄解析 :水果电池产生的电流特别稍微 ,不能够作为家用电池 ,A 错误 ;锌锰干电池是一种常用的一次电池 ,其中锌作负极,碳棒作正极 ;锌锰干电池工作时 ,Zn 放电耗资 ,故工作一段时间后锌外壳会逐渐变薄 ,故 B、 C 错误 ,D 正确。
答案 :D 2.我国创始的海洋电池以铝板为负极,铂网为正极 ,海水为电解质溶液,空气中的氧气与铝反应产生电流。
电池总反应为 4Al+3O 22O4Al(OH)3,以下说法不正确的选项是()+6HA.正极反应式为 O2+2H 2O+4e-4OH-B.电池工作时 ,电流由铝电极沿导线流向铂电极C.以网状的铂为正极 ,可增大与氧气的接触面积D.该电池平常只需更换铝板就可以连续使用解析 :从电池反应式可知 ,Al 失电子为负极 ,O2为正极上反应的物质 ;电池工作时电子从铝沿导线流向铂,而电流方向则相反 ;铂网面积大 ,C 正确 ;反应耗资铝 ,D 正确。
答案 :B3.以下列图是氢氧燃料电池构造表示图。
关于该电池的说法不正确的()A.a 极是负极B.供电时的总反应为2H2+O22H2OC.电子由 b 经过灯泡流向aD.氢氧燃料电池是环保电池-+解析 :a电极发生反应 :H2-2e2H ,故电子应由 a 经过灯泡流向b。
4.以下说法正确的选项是()A.碱性锌锰电池是二次电池B.铅蓄电池是一次电池C.二次电池又叫蓄电池 ,它放电后能够再充电使活性物质获得再生D.燃料电池的活性物质储蓄在电池内解析 :碱性锌锰电池是一次电池 ,铅蓄电池是二次电池 ,燃料电池的活性物质没有储蓄在电池内而是不断被输入。
答案 :C5.平常所用干电池其电极分别为碳棒4 2 作电解质(其中加入MnO 2 吸(上面有铜帽 )和锌皮 ,以糊状 NH Cl 和 ZnCl收 H2),电极反应可简化为 :Zn-2e-Zn2+,2N+2e -2NH 3+H 2(NH 3与 Zn2+络合 )。
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第2课时发展中的化学电源一、非标准1.下列关于充电电池的叙述,不正确的是()A.充电电池的化学反应原理是氧化还原反应B。
充电电池可以无限制的充电放电C.充电是使放电时的氧化还原反应逆向进行D.较长时间不使用电池时,最好将电池取出并妥善存放解析:充电电池理论上是可以永久重复利用的,但在实际应用中总会因为性能等原因而使电解质溶液或者电极变质而失效。
所以实际情况下充电电池是不能无限制重复使用的.答案:B2。
随着人们生活质量的不断提高,废电池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他的物品D。
回收其中的石墨电极解析:废电池中的汞、镉和铅等重金属离子对环境污染严重,因而必须回收。
答案:B3.关于化学电源的叙述,错误的是()A。
化学电源均是根据原电池的工作原理设计的B。
在干电池中,碳棒只起导电作用,并不参加化学反应C.镍镉电池不能随意丢弃的主要原因是镍、镉的资源有限,价格昂贵D.燃料电池是一种高效、环保的新型化学电源解析:镍镉电池不能随意丢弃的主要原因是镍、镉属于重金属,会对环境造成严重的污染。
必修2 第二章第二节第2课时发展中的化学电源一、选择题1.锌锰干电池在放电时,电池总反应方程式可以表示为Zn+2MnO2+2NH4+=Zn2++Mn2O3+2NH3+H2O,在此电池放电时,正极(碳棒)上发生的物质为()A.ZnB.碳棒C.MnO2和NH4+D.Zn2+和NH4+2.铅蓄电池放电时,PbSO4( )A.在正极上生成B.在负极上生成C.在两极上生成D.在两极上消失3.铅蓄电池的两极分别为Pb、PbO2,电解质溶液为H2SO4,工作时的反应为Pb+PbO2+2H2SO4=PbSO4+2H2O,下列结论正确的是()A.Pb为正极被氧化B.SO42-只向PbO2处移动C.电解质溶液的pH不断减小D.电解质溶液的pH不断增大4.已知空气-锌电池的电极反应:锌片:Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O;碳棒:1/2O2+H2O+2e-=2OH-,据此判断锌片是()A.正极,被还原B.正极,发生氧化反应C.负极,被还原D.负极,发生氧化反应5.图是氢氧燃料电池构造示意图.关于该电池的说法不正确的是()A.a极是负极B.氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置C.电子由b通过灯泡流向aD.氢氧燃料电池是环保电池6.日常所用干电池的电极分别为碳棒(上面有铜帽)和锌皮,以糊状NH4Cl和ZnCl2作电解质(其中加入MnO2氧化吸收H2),电极反应可简化为:Zn-2e-=Zn2+;2NH4++2e-=2NH3+H2(NH3再用于结合Zn2+).根据上述叙述判断下列说法中正确的是()A.干电池中Zn为正极,碳为负极B.干电池工作时,电流由Zn极经外电路流向碳极C.干电池长时间连续使用时内装糊状物可能流出腐蚀电器D.干电池中Zn为负极,碳为正极7.生产铅蓄电池时,在两极板的铅锑合金上均匀涂上膏状的PbSO4,干燥后安装,充电后即可使用,发生的反应为:2PbSO4+2H2OPb+PbO2+2H2SO4.下列说法错误的是()A.该电池需要定期补充H2SO4B.电池工作时,铅是负极,PbO2是正极C.电池工作时,电解质溶液的密度减小D.电池充电时,溶液的pH减小8.科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池,利用细菌将有机物转化为氢气,氢气进入以磷酸为电解质的燃料电池发电.电池负极反应为()A.H2+2OH-=2H2O+2e-B.O2+4H++4e-=2H2OC.H2=2H++2e-D.O2+2H2O+4e-=4OH-9.某燃料电池所用燃料为H2和空气,电解质为熔融的K2CO3.该电池的总反应为2H2+O2=2H2O,负极反应为H2+CO32--2e-=H2O+CO2.下列说法正确的是()A.放电时CO32-向负极移动B.该电池正极反应式为:4OH--4e-=2H2O+O2↑C.电池放电时,电池中CO32-数目逐渐减少D.电池放电时,电子经正极、负极、熔融的K2CO3后再回到正极,形成闭合回路10.茫茫黑夜中,航标灯为航海员指明了方向。
第2课时发展中的化学电源[目标导航] 1.知道干电池、充电电池、燃料电池等发展中的化学电源的特点。
2.认识提高燃料的燃烧效率、开发高能清洁燃料和研制新型电池的重要性。
3.能正确书写简单化学电源的电极反应式。
一、常见的化学电源1.锌锰干电池(1)结构:锌锰干电池是以锌筒为负极,石墨棒为正极,在石墨棒周围填充糊状的MnO2和NH4Cl作电解质。
(2)原理:锌锰电池是一次性电池,放电之后不能充电,内部的氧化还原反应是不可逆的。
负极发生的电极反应为Zn-2e-===Zn2+,正极发生的电极反应为2MnO2+2NH+4+2e-===Mn2O3+2NH3↑+H2O。
(3)缺陷与改进:锌锰干电池电量小,而且在放电过程中容易发生气涨或漏液,会导致电器设备的腐蚀。
改进措施:①在外壳套上防腐金属筒或塑料筒制成防漏电池;②将电池内的电解质NH4Cl换成湿的KOH,并在构造上进行改进,制成碱性锌锰电池。
2.充电电池(1)充电电池又称二次电池。
充电电池在放电时所进行的氧化还原反应,在充电时又逆向进行,生成物重新转化为反应物,使充电、放电可在一定时间内循环进行。
充电电池中放电电能。
能量的转化关系是:化学能充电(2)常见的充电电池①铅蓄电池负极是Pb,正极是PbO2,电解质溶液是硫酸溶液,常作汽车电瓶,电压稳定,使用方便安全。
②镍镉电池以Cd为负极,NiO(OH)为正极,以KOH为电解质,寿命比铅蓄电池长,但镉是致癌物质,废弃镍镉电池如不回收,会严重污染环境。
③碱金属中的Li是最轻的金属,活泼性极强,是制造电池的理想物质。
锂离子电池是新一代可充电的绿色电池。
3.燃料电池(1)燃料电池是通过燃料与氧化剂分别在两个电极上发生氧化还原反应,将化学能直接转化为电能的装置。
(2)燃料电池与火力发电相比,其燃料的利用率高、能量转化率高。
与干电池或者蓄电池的主要差别在于反应物不是储存在电池内部,而是由外设装备提供燃料和氧化剂等。
(3)以30%的KOH溶液为电解质溶液的氢氧燃料电池的电极反应如下:负极:2H2+4OH--4e-===4H2O(氧化反应);正极:O2+2H2O+4e-===4OH-(还原反应);总反应:2H2+O2===2H2O。
第2课时发展中的化学电源基础过关]题组1电池及电极判断1.下列说法正确的是()A.镍氢电池、锂电池和碱性锌锰干电池都是二次电池B.燃料电池是一种高效但是会污染环境的新型电池C.化学电池的反应基础是氧化还原反应D.铅蓄电池放电的时候正极材料是Pb,负极材料是PbO2答案 C解析碱性锌锰干电池是一次电池,燃料电池是一种高效且不会污染环境的新型电池,铅蓄电池放电的时候正极材料是PbO2,负极材料是Pb。
2.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: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答案 D解析由电池反应方程式看出,Mg是还原剂、AgCl是氧化剂,Mg作负极,A错误;Mg作负极,其电极反应式为Mg-2e-===Mg2+,B错误;因为该电池能被海水激活,故KCl溶液也可以激活电池,C错误;电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池,电池工作时将化学能转化为电能,电能的产生可用于海上应急照明供电,D正确。
3.据报道,锌电池可能将会取代目前广泛使用的铅蓄电池,因为锌电池容量更大,而且没有铅污染。
其电池反应为2Zn+O2===2ZnO,原料为锌粒、电解质溶液和空气。
则下列叙述正确的是()A.锌为正极,空气进入负极反应B.负极反应为Zn+2OH--2e-===ZnO+H2OC.正极发生氧化反应D.电解质溶液为强酸答案 B解析 Zn 与O 2反应的电子转移情况为-2===2ZnO ,所以Zn 作负极,负极发生氧化反应,Zn +2OH --2e -===ZnO +H 2O 。
O 2是正极反应物,发生还原反应。
若电解质溶液是强酸,电池的化学反应不是2Zn +O 2===2ZnO ,而是Zn +2H +===Zn 2++H 2↑。
4.已知空气—锌电池的电极反应为锌片:Zn +2OH --2e -===ZnO +H 2O ; 碳棒:12O 2+H 2O +2e -===2OH -, 据此判断,锌片是( )A .正极并被还原B .正极并被氧化C .负极并被还原D .负极并被氧化答案 D解析 Zn 失电子作负极,被氧化。
第2课时发展中的化学电源[目标导航] 1.知道干电池、充电电池、燃料电池等发展中的化学电源的特点。
2.认识提高燃料的燃烧效率、开发高能清洁燃料和研制新型电池的重要性。
3.能正确书写简单化学电源的电极反应式。
一、常见的化学电源1.锌锰干电池(1)结构:锌锰干电池是以锌筒为负极,石墨棒为正极,在石墨棒周围填充糊状的MnO2和NH4Cl作电解质。
(2)原理:锌锰电池是一次性电池,放电之后不能充电,内部的氧化还原反应是不可逆的。
负极发生的电极反应为Zn-2e-===Zn2+,正极发生的电极反应为2MnO2+2NH+4+2e-===Mn2O3+2NH3↑+H2O。
(3)缺陷与改进:锌锰干电池电量小,而且在放电过程中容易发生气涨或漏液,会导致电器设备的腐蚀。
改进措施:①在外壳套上防腐金属筒或塑料筒制成防漏电池;②将电池内的电解质NH4Cl换成湿的KOH,并在构造上进行改进,制成碱性锌锰电池。
2.充电电池(1)充电电池又称二次电池。
充电电池在放电时所进行的氧化还原反应,在充电时又逆向进行,生成物重新转化为反应物,使充电、放电可在一定时间内循环进行。
充电电池中放电电能。
能量的转化关系是:化学能充电(2)常见的充电电池①铅蓄电池负极是Pb,正极是PbO2,电解质溶液是硫酸溶液,常作汽车电瓶,电压稳定,使用方便安全。
②镍镉电池以Cd为负极,NiO(OH)为正极,以KOH为电解质,寿命比铅蓄电池长,但镉是致癌物质,废弃镍镉电池如不回收,会严重污染环境。
③碱金属中的Li是最轻的金属,活泼性极强,是制造电池的理想物质。
锂离子电池是新一代可充电的绿色电池。
3.燃料电池(1)燃料电池是通过燃料与氧化剂分别在两个电极上发生氧化还原反应,将化学能直接转化为电能的装置。
(2)燃料电池与火力发电相比,其燃料的利用率高、能量转化率高。
与干电池或者蓄电池的主要差别在于反应物不是储存在电池内部,而是由外设装备提供燃料和氧化剂等。
(3)以30%的KOH溶液为电解质溶液的氢氧燃料电池的电极反应如下:负极:2H2+4OH--4e-===4H2O(氧化反应);正极:O2+2H2O+4e-===4OH-(还原反应);总反应:2H2+O2===2H2O。
【议一议】1.判断正误(1)锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细。
( )(2)氢氧燃料电池是将热能直接转变为电能。
( )(3)氢氧燃料电池工作时氢气在负极上被氧化。
( )(4)太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅。
( )答案(1)×(2)×(3)√(4)×二、原电池电极反应式的书写方法1.负极反应式的书写先判断负极材料,然后再分析其反应特点,并注意电解质溶液的成分对电极产物的影响。
(1)锌锰干电池(Zn—C—NH4Cl)的负极是Zn,其负极反应特点是锌本身失去电子生成Zn2+,Zn2+与电解质溶液成分不反应,负极反应式是Zn-2e-===Zn2+。
(2)铅蓄电池(Pb—PbO2—H2SO4)的负极是Pb,其负极反应特点是Pb失去电子生成Pb2+,Pb2+与电解质溶液中的SO2-4反应生成PbSO4,负极反应式是Pb-2e-+SO2-4===PbSO4。
(3)氢氧燃料电池(Pt—Pt—KOH)的负极是Pt,其负极反应特点是燃料氢气在惰性电极(Pt)上失去电子生成H+,H+与电解质溶液中的OH-反应生成H2O,负极反应式是H2-2e-+2OH-===2H2O。
2.正极反应式的书写(1)首先判断在正极发生反应的物质①当负极材料与电解质溶液能自发的发生氧化反应时,在正极上发生电极反应的物质是电解质溶液中的某种微粒;②当负极材料与电解质溶液不能自发的发生氧化反应时,在正极上发生电极反应的物质是溶解在电解质溶液中的O2。
(2)然后再根据具体情况写出正极反应式,在书写时也要考虑正极反应产物是否与电解质溶液反应的问题,若参与反应要叠加在一起书写。
(3)甲烷燃料电池用铂作电极插入KOH溶液中,其正极反应式是O2+2H2O+4e-===4OH-;铜锌原电池(Zn-Cu-H2SO4)的正极反应式是2H++2e-===H2↑。
【议一议】2.有人设计以铂和锌为电极材料,植入人体做某种心脏病人的心脏起搏器的能源,它依靠人体血液中有一定浓度的O2和H2O进行工作。
请讨论解答:(1)负极材料是________,电极反应为___________________________________。
(2)正极材料是________,电极反应为__________________________________。
答案(1)锌2Zn-4e-===2Zn2+(2)铂O2+2H2O+4e-===4OH-解析以铂和锌为电极材料,植入人体做某种心脏病人的心脏起搏器的能源,正极是铂,负极是锌,电解质溶液是人体血液,工作时,负极锌被氧化,血液中的O2得到电子被还原。
正极的反应为O2+4e-+2H2O===4OH-;负极的反应为2Zn-4e-===2Zn2+。
一、原电池电极反应式的书写【例1】锂电池是一代新型高能电池,它以质量轻、能量高而受到普遍重视,目前已成功研制多种锂电池。
某种锂电池的总反应为Li+MnO2===LiMnO2,下列说法正确的是( )A.Li是正极,电极反应为Li-e-===Li+B.Li是负极,电极反应为Li-e-===Li+C.MnO2是负极,电极反应为MnO2+e-===MnO-2D.Li是负极,电极反应为Li-2e-===Li2+答案 B解析根据原电池中,负极发生氧化反应,正极发生还原反应,再结合总反应可知,Li 失去电子生成Li+被氧化,为负极;MnO2得到电子被还原,为正极。
归纳总结书写原电池电极反应式时注意的问题:(1)正确判断原电池的负极和正极,确定两极上分别发生的具体反应。
(2)确认电极得失电子后的产物是否与电解质溶液发生反应,若能反应,则应写与电解质溶液反应后的电极反应式。
(3)在正极上,若是电解质溶液中的某种离子被还原,提供该离子的电解质无论电离难易如何,一律写离子符号(而在原电池反应中,要遵循离子方程式的书写规则,只有易溶的强电解质用离子符号表示)。
变式训练1 可用于电动汽车的铝—空气燃料电池,通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解质溶液,铝合金为负极,空气电极为正极。
下列说法正确的是( )A.以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时,正极反应都为:O2+2H2O+4e-===4OH-B.以NaOH溶液为电解液时,负极反应为:Al+3OH--3e-===Al(OH)3↓C.以NaOH溶液为电解液时,电池在工作过程中电解质溶液的碱性保持不变D.电池工作时,电子通过外电路从正极流向负极答案 A解析当电解质溶液显碱性或中性时,该燃料电池的正极发生的反应均为O2+2H2O+4e-===4OH-,A项是正确的;铝作负极,负极反应应该是铝失去电子变为铝离子,在氢氧化钠的溶液中铝离子继续与过量的碱反应生成偏铝酸根,因此负极反应为Al+4OH--3e-===AlO-2+2H2O,B项是错误的;该电池在碱性条件下工作时,消耗了碱,反应的化学方程式为4Al+3O2+4OH-===4AlO-2+2H2O,溶液的碱性减弱,C项是错误的;电池工作时,电子从负极流出来经过外电路流向正极,D项是错误的。
二、燃料电池【例2】燃料电池是燃料(如CO、H2、CH4等)跟氧气(或空气)起反应将化学能转变为电能的装置,若电解质溶液是强碱溶液,下面关于甲烷燃料电池的说法正确的是( )A.负极反应式:O2+2H2O+4e-===4OH-B.负极反应式:CH4+8OH--8e-===CO2+6H2OC.随着放电的进行,溶液的氢氧根浓度不变D.放电时溶液中的阴离子向负极移动答案 D解析O2+2H2O+4e-===4OH-应为正极反应式。
燃料氧化生成的二氧化碳不可能从强碱溶液中逸出,它将进一步反应转化成碳酸根。
所以负极反应式为CH4+10OH--8e-===CO2-3+7H2O。
由于部分碱液和二氧化碳反应,所以溶液的c(OH-)将减小。
归纳总结常见的燃料电池有氢氧燃料电池、甲烷燃料电池、甲醇燃料电池等。
燃料电池的正极反应物一般为氧气。
电解质不同,电极反应就不同,如氢氧燃料电池以碱为电解质,其放电原理为:负极(H2)反应式:2H2-4e-+4OH-===4H2O(氧化反应)正极(O2)反应式:O2+2H2O+4e-===4OH-(还原反应)电池总反应式:2H2+O2===2H2O氢氧燃料电池以酸为电解质,其放电原理为:负极(H2)反应式:2H2-4e-===4H+(氧化反应)正极(O2)反应式:O2+4H++4e-===2H2O(还原反应)电池总反应式:2H2+O2===2H2O变式训练2 燃料电池是目前电池研究的热点之一。
现有某课外小组自制的氢氧燃料电池,如图所示a、b均为惰性电极。
下列叙述不正确的是( )A.a极是负极,该电极上发生氧化反应B.b极反应是O2+4OH--4e-===2H2OC.总反应的化学方程式为2H2+O2===2H2OD.氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源答案 B解析A项a极通H2为负极,电极反应为:2H2+4OH--4e-===4H2O发生氧化反应;B项,b极通O2为正极,电极反应为:O2+2H2O+4e-===4OH-,B项不正确;C项:正负极电极反应式相加得总反应为2H2+O2===2H2O;D项:氢氧燃料电池的能量高,且产物为水,对环境无污染,故是具有应用前景的绿色电源。
1.对化学电源的叙述正确的是( ) A.化学电源比火力发电对化学能的利用率高B.化学电源所提供的电能居于人类社会现阶段总耗电量的首位C.化学电源均是安全、无污染的D.化学电源即为可充电电池答案 A解析由于是化学能与电能的直接转化,节省了许多中转环节,所以化学电源对化学能的利用率比火力发电高得多,但火力发电仍居世界耗电量的首位;化学电源一般较安全,但含重金属的电源如果随意丢弃,将会给环境带来严重的污染;有些化学电源是可充电电源(如镍镉电池),有些是不可充电的(如干电池)。
2.废电池处理不当不仅造成浪费,还会对环境造成严重污染,对人体健康也存在极大的危害。
有同学想变废为宝,他的以下想法你认为不正确的是( )A.把锌皮取下洗净用于实验室制取氢气B.碳棒取出洗净用作电极C.把铜帽取下洗净回收利用D.电池内部填有NH4Cl等化学物质,将废电池中的黑色糊状物作化肥施用答案 D解析虽然氯化铵是一种化学肥料,但电池内部还有其他有害物质,如果用作化肥,会污染土壤,进入生物链后,影响人体健康。
3.右图为生活中常用的锌锰干电池的示意图,下列有关说法中不正确的是( )A.电池内部含有电解质B.锌是负极,石墨棒是正极C.电池用完后可埋入土壤D.锌锰干电池是一次性电池答案 C解析锌锰干电池是一次性电池,负极材料是Zn,正极材料是石墨棒,电解质溶液是NH4Cl 糊。