高中化學 專題2 化學反應與能量轉化 第三單元 化學能與電能的轉化 第2課時 化學電源課件 蘇教必修2

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1、第2課時化學電源專題2第三單元化學能與電能的轉化學習目標1.知道干電池、充電電池、燃料電池等發(fā)展中的化學電源的特點。2.能正確書寫簡單化學電源的電極反應式。3.了解研制新型電池的重要性。核心素養(yǎng)1.宏觀辨識與微觀探析：會分析物質化學變化中的能量變化與物質微觀結構的關系。2.模型認知：能利用原電池工作原理分析常見簡單的化學電源。新知導學達標檢測內容索引新知導學1.鋅錳干電池鋅錳干電池(1)結構鋅錳干電池是以鋅筒為 極，石墨棒為 極，在石墨棒周圍填充糊狀的MnO2和NH4Cl作 。(2)原理鋅錳電池是一次性電池，放電之后不能充電，內部的氧化還原反應是不可逆的。負一、常見的化學電源正電解質(3)電極

2、反應負極發(fā)生的電極反應為 ，正極發(fā)生的電極反應為2MnO2 2e=Mn2O32NH3H2O。(4)缺陷與改進措施鋅錳干電池電量小，而且在放電過程中容易發(fā)生氣漲或漏液，會導致電器設備的腐蝕。改進措施：在外殼套上防腐金屬筒或塑料筒制成防漏電池；將電池內的電解質NH4Cl換成濕的KOH，并在構造上進行改進，制成堿性鋅錳電池。Zn2e=Zn2相關視頻2.充電電池充電電池(1)充電電池又稱二次電池。其能量的轉化關系是化學能 電能。(2)常見的充電電池鉛蓄電池常作汽車電瓶，電壓穩(wěn)定，使用方便安全。負極材料是 ，正極材料是 ，電解質溶液是 。PbPbO2硫酸溶液鎳鎘電池以Cd為負極，NiO(OH)為正極，以

3、KOH為電解質，壽命比鉛蓄電池長，但鎘是致癌物質，廢棄的鎳鎘電池如不回收，會嚴重污染環(huán)境。堿金屬中的Li是最輕的金屬，活動性極強，是制造電池的理想物質。鋰離子電池是新一代可充電的綠色電池。相關視頻3.燃料電池燃料電池(1)燃料電池是通過燃料氣體與氧氣分別在兩個電極上發(fā)生氧化、還原反應，將化學能直接轉化為電能的裝置。(2)燃料電池與火力發(fā)電相比，其燃料的利用率高、能量轉化率高。與干電池或者蓄電池的主要差別在于反應物不是儲存在電池內部，而是由外設裝備提供燃料和氧化劑等。(3)以30%的KOH溶液為電解質溶液的氫氧燃料電池的電極反應如下：負極： (氧化反應)；正極： (還原反應)；總反應： 。2H2

4、4OH4e=4H2OO22H2O4e=4OH2H2O2=2H2O相關視頻從電極反應認識化學電池類型從電極反應認識化學電池類型(1)活潑金屬作負極，被腐蝕或消耗，發(fā)生氧化反應，如鋅錳干電池。(2)兩電極都參加反應，如鉛蓄電池。(3)兩電極均為惰性電極，電極本身不發(fā)生反應，而是由引入到兩極上的物質發(fā)生反應，如燃料電池。歸納總結歸納總結例例1下列電池工作時，O2在正極得電子的是答案ABCD鋅錳電池鉛蓄電池氫氧燃料電池鎳鎘電池解析例例2汽車的啟動電源常用鉛蓄電池，其放電時的原電池反應如下：PbO2Pb2H2SO4=2PbSO42H2O，根據此反應判斷，下列敘述中正確的是A.Pb是正極B.PbO2得電子

5、，被氧化C.負極反應是Pb 2e=PbSO4D.電池放電時，溶液的酸性增強答案解析解析從鉛蓄電池的放電反應可以看出：放電過程中Pb失去電子變?yōu)镻b2，發(fā)生氧化反應，因而Pb是負極；PbO2得到電子發(fā)生還原反應，被還原；反應過程中消耗了H2SO4，使溶液的酸性減弱。思維啟迪二次電池的放電、充電是相反的過程，如鉛蓄電池放電時，Pb電極上發(fā)生氧化反應，充電時Pb電極上發(fā)生還原反應，PbO2電極亦是如此。1.充電電池電極反應式的書寫方法充電電池電極反應式的書寫方法(1)先標出原電池總反應式電子轉移的方向和數目，指出參與負極和正極反應的物質。(2)寫出一個比較容易書寫的電極反應式(書寫時一定要注意電極產

6、物是否與電解質溶液共存)。(3)在電子守恒的基礎上，總反應式減去寫出的電極反應式即得另一電極反應式。二、電池中電極反應式的書寫例例3鉛蓄電池是化學電源，其電極材料分別是Pb和PbO2，電解液為稀硫酸。工作時該電池總反應式為PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O。根據上述情況判斷：(1)工作時，電解質溶液的pH_(填“增大”“減小”或“不變”)。(2)工作時，電解質溶液中的陰離子移向_極。(3)電流方向從_極流向_極。(4)寫出負極的電極反應式：_。(5)當鉛蓄電池向外電路提供1 mol電子時，理論上負極板的質量增加_ g。增大負正負48答案解析2.燃料電池電極反應式的書寫方法燃料電池電

7、極反應式的書寫方法(1)寫出電池總反應式。燃料電池的總反應與燃料的燃燒反應一致，若產物能和電解質反應則總反應為加合后的反應。甲烷燃料電池(電解質溶液為NaOH溶液)的總反應為CH42O22NaOH=Na2CO33H2O。(2)寫出電池的正極反應式。根據燃料電池的特點，一般在正極上發(fā)生還原反應的物質都是O2，隨著電解質溶液的不同，其電極反應有所不同，其實，我們只要熟記以下兩種情況：酸性電解質溶液環(huán)境下的電極反應式： 。堿性電解質溶液環(huán)境下的電極反應式： 。(3)根據電池總反應式和正極反應式寫出電池的負極反應式。O24H4e=2H2OO22H2O4e=4OH例例4如圖所示，可形成氫氧燃料電池。通常

8、氫氧燃料電池有酸式(當電解質溶液為硫酸時)和堿式當電解質溶液為NaOH(aq)或KOH(aq)時兩種。試回答下列問題：(1)酸式電池的電極反應：負極：_，正極：_；電池總反應：_；電解質溶液pH的變化為_(填“變大”“變小”或“不變”)。答案解析2H24e=4HO24e4H=2H2O2H2O2=2H2O變大解析解析正極上，O2得電子變?yōu)镺2，溶液中O2不能單獨存在，酸性條件下與H結合成H2O。負極上，H2失電子變?yōu)镠，H進入電解質溶液。電池總反應相當于H2在O2中燃燒的反應，由于有水生成，溶液將逐漸變稀，故pH變大。(2)堿式電池的電極反應：負極：_，正極：_；電池總反應：_；電解質溶液pH的

9、變化為_(填“變大”“變小”或“不變”)。答案解析2H24e4OH=4H2OO24e2H2O=4OH2H2O2=2H2O變小解析解析正極上，O2得電子變?yōu)镺2，溶液中O2不能單獨存在，堿性條件下與H2O結合成OH。負極上，H2失電子變?yōu)镠，堿性條件下H不能大量存在，與OH結合成H2O。電池總反應相當于H2在O2中燃燒的反應。同樣，由于有水生成，c(OH)變小，pH變小。學習小結達標檢測1.下列幾種化學電池中，不屬于可充電電池的是A.堿性鋅錳電池 B.手機用鋰電池C.汽車用鉛蓄電池 D.玩具用鎳氫電池123456答案解析解析解析A項，堿性鋅錳電池屬于一次電池，不屬于可充電電池，正確；B項，手機用

10、鋰電池屬于可充電電池，錯誤；C項，汽車用鉛蓄電池屬于可充電電池，錯誤；D項，玩具用鎳氫電池屬于可充電電池，錯誤。2.下列有關鋅錳干電池的說法中正確的是A.鋅外殼是負極，石墨碳棒是正極材料B.在外電路中電子從碳棒流向鋅外殼C.電流從鋅流到碳棒上D.在電池內部陽離子從碳棒向鋅片移動答案解析123456解析解析A項，在鋅錳干電池中，鋅外殼是負極，石墨碳棒是正極，故正確；B項，在外電路中電子從鋅外殼流向碳棒，故錯誤；C項，電流的方向與電子的流向相反，應從碳棒流向鋅，故錯誤；D項，電池內部，陽離子向正極碳棒移動，故錯誤。A.a處通入氧氣，b處通入氫氣B.通入H2的電極發(fā)生反應：H22e=2HC.通入O2

11、的電極為電池的正極D.該裝置將化學能最終轉化為電能3.(2017北京101中學期中)LED產品的使用為城市增添色彩。下圖是氫氧燃料電池驅動LED發(fā)光的一種裝置示意圖。下列有關敘述正確的是答案解析123456解析解析A項，由電子流向可知a為負極，b為正極，負極上發(fā)生氧化反應，通入的是氫氣，正極上發(fā)生還原反應，通入的是氧氣，故錯誤；B項，a為正極，通入氫氣，電解質溶液為堿性，因此發(fā)生的電極反應為H22e2OH=2H2O，故錯誤；C項，氧氣得電子，因此通入氧氣的電極為電池的正極，故正確；D項，該裝置的能量轉換是化學能 電能 光能，故錯誤。1234564.茫茫黑夜中，航標燈為航海員指明了方向。航標燈的

12、電源必須長效、穩(wěn)定。我國科技工作者研制出以鋁合金、PtFe合金網為電極材料的海水電池。在這種電池中鋁合金是負極海水是電解質溶液鋁合金電極發(fā)生還原反應A. B.C. D.答案1234565.銀鋅電池是一種常見化學電源，其反應原理：ZnAg2OH2O=Zn(OH)22Ag。其工作示意圖如圖所示。下列說法不正確的是123456答案解析A.Zn電極是負極B.Ag2O電極發(fā)生還原反應C.Zn電極的電極反應式： Zn2e2OH=Zn(OH)2D.放電前后電解質溶液的pH保持不變解析解析反應中鋅失去電子，Zn電極是負極，A正確；Ag2O得到電子，發(fā)生還原反應，B正確；電解質溶液顯堿性，Zn電極的電極反應式：Zn2e2OH=Zn(OH)2，C正確；根據方程式可知消耗水，且產生氫氧化鋅，氫氧根濃度增大，放電后電解質溶液的pH升高，D錯誤。1234566.有一種微型電池，其電極分別為Zn和Ag2O，電解質溶液是KOH溶液，試回答下列問題：(1)原電池是把_能轉化成_能的裝置。(2)該電池中Zn極為_極。(3)當金屬Zn消耗了16.25 g時，轉移電子的物質的量為_。123456答案化學電負0.5 mol