（通用）高中化學 第二章 化學反應與能量 第二節(jié) 化學能與電能 第2課時 發(fā)展中的化學電源課件 新人教必修2

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1、第2課時發(fā)展中的化學電源第二章第二節(jié)化學能與電能學習目標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，制成堿性鋅錳干電池。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，

3、以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：。2H24OH

4、4e=4H2OO22H2O4e=4OH2H2O2=2H2O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(jù)此反應判斷，下列敘述中正確的是A.Pb是正極B.PbO2得電子，被氧化C.負

5、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(shù)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物是否與電解質

6、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(jù)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極反應式的書寫

7、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(jù)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(jù)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。通常氫氧燃料電池有酸式

8、(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的變化為_(填“變大

9、”“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，手機用鋰電池屬于可充電電

10、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的電極為電池的正極

11、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。航標燈的電源必須長效、穩(wěn)定。我

12、國科技工作者研制出以鋁合金、PtFe合金網(wǎng)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123456答案解析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(jù)方程式可知消耗水，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