高中化學(xué) 第1章第3節(jié) 第2課時(shí) 化學(xué)電源課件同步導(dǎo)學(xué) 魯科版選修4

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1、第2課時(shí)化學(xué)電源 1會(huì)寫典型原電池的電極反應(yīng)式。 2了解電源分類和用途。 一、一次電池 1酸性鋅錳電池 (1)負(fù)極材料為 ，正極材料為 。 (2)電解質(zhì)溶液： 。 (3)負(fù)極反應(yīng)式： 正極反應(yīng)式：2MnO22NH42e=Mn2O32NH3H2O (4)總反應(yīng)式為：Zn2MnO22NH4=Zn2Mn2O32NH3H2O鋅筒鋅筒石墨石墨氯化銨和氯化鋅糊狀物氯化銨和氯化鋅糊狀物ZnZn22e 2堿性鋅錳電池 (1)電解質(zhì)溶液： (2)電極反應(yīng)式 負(fù)極： 正極： (3)電池反應(yīng)：KOH溶液溶液Zn2OHZn(OH)22e2MnO2H2O2eMn2O32OHZn2MnO2H2O=Zn(OH)2Mn2O3

2、 二、鉛蓄電池 1電池構(gòu)成 (1)負(fù)極材料： (2)正極材料： (3)電解質(zhì)溶液：鉛鉛(Pb)PbO230%H2SO4溶液溶液 2電極反應(yīng)式 負(fù)極： 正極： 3電池反應(yīng)為：PbSO42PbSO42ePbO24HSO422ePbSO42H2OPbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O 開(kāi)放探究1.鉛蓄電池為二次電池，充電時(shí)應(yīng)如何與直流電源連接？ 三、氫氧燃料電池 1電池構(gòu)成 (1)電解質(zhì)溶液： (2)負(fù)極材料為 ，通入的氣體為 (3)正極材料為 ，通入的氣體為KOH溶液溶液石墨石墨H2O2(或空氣或空氣)石墨石墨 2電極反應(yīng) (1)負(fù)極： (2)正極： (3)電池反應(yīng)：2H24OH4H2O4

3、eO22H2O4e4OH2H2O2=2H2O 開(kāi)放探究2.(1)氫氧燃料堿性電池的負(fù)極反應(yīng)能不能寫為2H24H4e？ (2)燃料電池的燃料還有哪些？為什么說(shuō)燃料電池是很有發(fā)展前景的一種化學(xué)電源？ 提示：(1)不能。因?yàn)殡娊赓|(zhì)溶液為KOH溶液，生成的H會(huì)迅速與OH生成H2O。 (2)常用的燃料還有甲烷、甲醇和乙醇等，燃料電池具有能量利用率高、可連續(xù)使用、污染小等優(yōu)點(diǎn) 1隨著人們生活質(zhì)量的不斷提高，廢電池必須進(jìn)行集中處理的問(wèn)題被提到議事日程。其首要原因是() A利用電池外殼的金屬材料 B防止電池中汞、鎘和鉛等重金屬離子對(duì)土壤和水源的污染 C不使電池中滲泄的電解液腐蝕其他物品 D回收其中石墨電極 解

4、析：回收廢電池的首要原因是防止廢電池中滲漏出的重金屬離子對(duì)土壤和水源產(chǎn)生污染，而對(duì)廢電池的綜合利用是第二位。 答案：B 2下列說(shuō)法正確的是(雙選)() A堿性鋅錳電池是二次電池 B鉛蓄電池是一次電池 C二次電池又叫做蓄電池，它放電后可以再充電使活性物質(zhì)獲得再生 D燃料電池的活性物質(zhì)沒(méi)有儲(chǔ)存在電池內(nèi)部 解析：鋅錳電池都是一次電池，鉛蓄電池是二次電池，既可充電又可放電。燃料電池的活性物質(zhì)可在工作時(shí)再充入電池內(nèi)部。 答案：CD 3電池是人類生產(chǎn)和生活中的重要能量來(lái)源，各式各樣電池的發(fā)明是化學(xué)對(duì)人類的一項(xiàng)重大貢獻(xiàn)。下列有關(guān)電池的敘述正確的是() A鋅錳干電池工作一段時(shí)間后碳棒變細(xì) B氫氧燃料電池可將熱

5、能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?C氫氧燃料電池工作時(shí)氫氣在負(fù)極被氧化 D太陽(yáng)能電池的主要材料是高純度的二氧化硅 解析：A中碳棒是正極，工作中不會(huì)消耗；原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，B錯(cuò)誤；原電池工作時(shí)，氫氣在負(fù)極上失去電子被氧化，C正確；SiO2是制造光導(dǎo)纖維的材料，太陽(yáng)能電池的主要材料是晶體硅。 答案：C 一、原電池電極反應(yīng)式和電池反應(yīng)式的書寫 1書寫方法 (1)根據(jù)給出的化學(xué)方程式或圖示裝置確定原電池的正、負(fù)極，弄清正、負(fù)極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)。 題目給定總反應(yīng)式：分析有關(guān)元素的化合價(jià)變化情況，化合價(jià)升高的物質(zhì)發(fā)生氧化反應(yīng)即負(fù)極反應(yīng)；化合價(jià)降低的物質(zhì)發(fā)生還原反應(yīng)即正極反應(yīng)。 題目給定圖示裝置：先確定正、

6、負(fù)極，再根據(jù)正、負(fù)極反應(yīng)規(guī)律書寫電極反應(yīng)式。 (2)注意電解質(zhì)溶液的成分及其對(duì)正、負(fù)極反應(yīng)產(chǎn)物的影響，正、負(fù)極產(chǎn)物可根據(jù)題意或根據(jù)化學(xué)方程式確定。 考慮電解質(zhì)溶液中的陽(yáng)離子是否能與負(fù)極材料反應(yīng)，若能則是溶液中的陽(yáng)離子得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，若不能與負(fù)極材料反應(yīng)，則考慮空氣中的氧氣得電子，發(fā)生還原反應(yīng)。 考慮電解質(zhì)溶液中的成分能否與物質(zhì)得失電子后的產(chǎn)物相反應(yīng)。若反應(yīng)，電極產(chǎn)物則為反應(yīng)之后的新產(chǎn)物。如Pb電極在不含SO42離子的溶液中放電，電極產(chǎn)物為Pb2；若在含SO42離子的溶液中放電，電極產(chǎn)物為PbSO4。 2原電池電極反應(yīng)的書寫原則 如果題目給定的是圖示裝置，先分析正、負(fù)極，再根據(jù)正、負(fù)極反應(yīng)

7、規(guī)律去寫電極反應(yīng)式；如果題目給定的是總反應(yīng)式，可分析此反應(yīng)中的氧化反應(yīng)或還原反應(yīng)(即分析有關(guān)元素的化合價(jià)變化情況)，再結(jié)合電解質(zhì)溶液的實(shí)際情況去寫電極反應(yīng)式，另一電極反應(yīng)式可直接寫或?qū)⒏鞣磻?yīng)式看作數(shù)學(xué)中的代數(shù)式，用總反應(yīng)式減去易寫出的電極反應(yīng)式，即得結(jié)果。 (1)書寫電極反應(yīng)和電池反應(yīng)時(shí)首先要準(zhǔn)確判斷裝置是電解池還是原電池。 (2)如果溶液中存在多種離子時(shí)，還要根據(jù)放電順序判斷什么離子放電，再寫電極方程式。熔融鹽燃料電池具有高的發(fā)電效率，因而受到重視。可用Li2CO3和Na2CO3的熔融鹽混合物作電解質(zhì)，CO為負(fù)極燃?xì)?，空氣與CO2的混合氣為正極助燃?xì)猓频迷?50 下工作的燃料電池。請(qǐng)完成有

8、關(guān)的電池反應(yīng)式： 負(fù)極反應(yīng)式：2CO2CO324CO24e 正極反應(yīng)式：_； 總電池反應(yīng)式：_。 思路點(diǎn)撥：此題中直接書寫正極的電極反應(yīng)式較困難，而總反應(yīng)式的書寫比較容易，在此不妨打破常規(guī)，先寫出難度較小的總反應(yīng)式，再根據(jù)題給條件的負(fù)極反應(yīng)式書寫正極反應(yīng)式。 由于負(fù)極燃料和正極助燃?xì)夥磻?yīng)后生成的CO2不和Li2CO3與Na2CO3的熔融鹽混合物反應(yīng)，所以總反應(yīng)式就是2COO2=2CO2，又負(fù)極反應(yīng)式：2CO2CO324CO24e，兩式相減就能得到正極電極反應(yīng)式：O22CO24e2CO32。 答案：O22CO24e2CO322COO2=2CO2 誤區(qū)警示：電極反應(yīng)式的書寫注意事項(xiàng)：(1)正確判斷

9、原電池的正負(fù)極；(2)牢牢抓住電池的總反應(yīng)式；(3)不能忽視電解質(zhì)溶液的酸堿性。注意電極產(chǎn)物在電解質(zhì)溶液中的主要存在形式，如：酸性中OH應(yīng)結(jié)合H寫出H2O；堿性中H應(yīng)結(jié)合OH寫為H2O。 1(2011無(wú)錫高二質(zhì)檢)如圖所示，X為單質(zhì)硅，Y為金屬鐵，a為NaOH溶液，組裝成一個(gè)原電池，下列說(shuō)法正確的是(已知Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2) 解析：硅、鐵、NaOH溶液組成原電池時(shí)，Si為負(fù)極：Si6OHSiO323H2O4e；鐵為正極：4H2O4e4OH2H2。 答案：C 二、二次電池在充、放電時(shí)的反應(yīng) 1鉛蓄電池放電的電極反應(yīng) 負(fù)極：Pb(s)SO42(aq)PbSO4(s)2e 正

10、極：PbO2(s)4H(aq)SO42(aq)2ePbSO4(s)2H2O(l) 電池反應(yīng)： Pb(s)PbO2(s)2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)2H2O(l) 2鉛蓄電池充電的電極反應(yīng) 鉛蓄電池充電的反應(yīng)是上述反應(yīng)的逆過(guò)程，陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，陰極發(fā)生還原反應(yīng)。 陰極：PbSO4(s)2ePb(s)SO42(aq) 陽(yáng)極：PbSO4(s)2H2O(l)PbO2(s)4H(aq)SO42(aq)2e 電解反應(yīng)： 2PbSO4(s)2H2O(l)=Pb(s)PbO2(s)2H2SO4(aq) 以可充電電池為載體，同時(shí)考查電解池、原電池工作原理是化學(xué)試題中最常見(jiàn)的題型之一，其中，判斷充、

11、放電時(shí)電極反應(yīng)式的正誤為熱考形式。某蓄電池放電、充電時(shí)的反應(yīng)為： 下列推斷中正確的是() 放電時(shí)，F(xiàn)e為正極，Ni2O3為負(fù)極充電時(shí)，陰極上的電極反應(yīng)式是：Fe(OH)22eFe2OH充電時(shí)，Ni(OH)2為陽(yáng)極蓄電池的電極必須是浸在某種堿性電解質(zhì)溶液中 AB C D 放電時(shí)Fe被氧化，Ni被還原，F(xiàn)e作負(fù)極，Ni2O3為正極。充電時(shí)，Ni(OH)2Ni2O3，Ni被氧化，Ni(OH)2為陽(yáng)極，F(xiàn)e(OH)2在陰極被還原。 反應(yīng)式為Fe(OH)22eFe2OH，因反應(yīng)中有OH的消耗和生成，故應(yīng)用堿性電解質(zhì)溶液。 答案：D 2(2011南通高二質(zhì)檢)某可充電的鋰離子電池以LiMn2O4為正極，嵌

12、入鋰的碳材料為負(fù)極，含Li導(dǎo)電固體為電解質(zhì)。放電時(shí)的電池反應(yīng)為：LiLiMn2O4=Li2Mn2O4。下列說(shuō)法正確的是() A放電時(shí)，LiMn2O4發(fā)生氧化反應(yīng) B放電時(shí)，正極反應(yīng)為：LiLiMn2O4eLi2Mn2O4 C充電時(shí)，LiMn2O4發(fā)生氧化反應(yīng) D充電時(shí)，陽(yáng)極反應(yīng)為：LieLi答案：答案：B 1(2009廣東理基)下列有關(guān)電池的說(shuō)法不正確的是() A手機(jī)上用的鋰離子電池屬于二次電池 B銅鋅原電池工作時(shí)，電子沿外電路從銅電極流向鋅電極 C甲醇燃料電池可把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 D鋅錳干電池中，鋅電極是負(fù)極 解析：B項(xiàng)中電子應(yīng)沿外電路從鋅電極流向銅電極。 答案：B 2(2011商州高二質(zhì)檢

13、)據(jù)媒體報(bào)道：以氫氧燃料電池為動(dòng)力的公交車已在北京試運(yùn)行。質(zhì)子交換膜燃料電池常作為電動(dòng)汽車的動(dòng)力源。該燃料電池以氫為燃料，空氣為氧化劑，鉑作催化劑，導(dǎo)電離子是H。下列對(duì)該燃料電池的描述中正確的是() AB C D 解析：根據(jù)原電池負(fù)極發(fā)生的是氧化反應(yīng)，正極發(fā)生的是還原反應(yīng)，且導(dǎo)電離子是H可得正極反應(yīng)為O24H4e2H2O，負(fù)極反應(yīng)為2H24H4e，總反應(yīng)式為2H2O2=2H2O；負(fù)極產(chǎn)生的H通過(guò)電解質(zhì)向正極移動(dòng)。中的反應(yīng)條件“點(diǎn)燃”是錯(cuò)誤的，應(yīng)去掉。 答案：C 3鈕扣電池可用于計(jì)算器、電子表等的電源。有一種鈕扣電池，其電極分別為Zn和Ag2O，以KOH溶液為電解質(zhì)溶液，電池的總反應(yīng)為ZnAg2

14、O=2AgZnO。關(guān)于該電池的敘述正確的是(雙選)() A使用時(shí)電子由Zn極經(jīng)外電路流向Ag2O極，Zn是負(fù)極 B使用時(shí)電子由Ag2O極經(jīng)外電路流向Zn極，Ag2O是負(fù)極 C正極的電極反應(yīng)為Ag2O2eH2O2Ag2OH DZn極發(fā)生還原反應(yīng)，Ag2O極發(fā)生氧化反應(yīng) 解析：由總方程式可以看出，負(fù)極為Zn，正極為Ag2O，使用時(shí)電子由負(fù)極流向正極，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案：AC 4(2011東莞高二質(zhì)檢)關(guān)于鉛蓄電池的說(shuō)法正確的是() A 在 放 電 時(shí) ， 正 極 發(fā) 生 的 反 應(yīng) 是 P b ( s ) S O42 (aq)PbSO

15、4(s)2e B在放電時(shí)，該電池的負(fù)極材料是鉛板 C在充電時(shí)，電池中硫酸的濃度不斷變小 D在充電時(shí)，陽(yáng)極發(fā)生的反應(yīng)是PbSO4(s)2e=Pb(s)SO42(aq) 解析：因?yàn)殂U蓄電池在放電時(shí)為原電池，正極材料為PbO2，正極反應(yīng)為PbO2(s)SO42(aq)4H(aq)2ePbSO4(s)2H2O(l)，負(fù)極材料為Pb，負(fù)極反應(yīng)為Pb(s)SO42(aq)PbSO4(s)2e，由此判斷A錯(cuò)誤，B正確；在充電時(shí)為電解池，陽(yáng)極反應(yīng)為PbSO4(s)2H2O(l)PbO2(s)SO42( a q ) 4 H( a q ) 2 e， 總 反 應(yīng) 式 為 2 P b S O4( s ) 2H2O(l)=PbO2(s)Pb(s)2H2SO4(aq)，因此，在充電時(shí)，電池中硫酸的濃度不斷增大，C、D錯(cuò)誤。 答案：B 5依據(jù)甲、乙、丙三圖回答下列問(wèn)題： (1)甲裝置為_(kāi)，乙裝置為_(kāi)，丙裝置為_(kāi)。 (2)甲、乙裝置中，鋅極上分別發(fā)生_反應(yīng)、_反應(yīng)，電極反應(yīng)分別為_(kāi) _、_。 (3)乙裝置中，Cu2濃度_，原因_ _。