化學(xué)魯科版選修4課件：第1章 第3節(jié) 第2課時(shí)化學(xué)電源

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歡迎進(jìn)入化學(xué)課堂 第2課時(shí)化學(xué)電源 1 會(huì)寫(xiě)典型原電池的電極反應(yīng)式 2 了解電源分類(lèi)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 2MnO2 2NH4 2e Mn2O3 2NH3 H2O 4 總反應(yīng)式為 Zn 2MnO2 2NH4 Zn2 Mn2O3 2NH3 H2O 鋅筒 石墨 氯化銨和氯化鋅糊狀物 Zn Zn2 2e 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 Zn 2OH Zn OH 2 2e 2MnO2 H2O 2e Mn2O3 2OH Zn 2MnO2 H2O Zn OH 2 Mn2O3 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 Pb PbO2 30 H2SO4溶液 2 電極反應(yīng)式負(fù)極 正極 3 電池反應(yīng)為 Pb SO42 PbSO4 2e PbO2 4H SO42 2e PbSO4 2H2O Pb PbO2 2H2SO4 2PbSO4 2H2O 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 石墨 H2 O2 或空氣 石墨 2 電極反應(yīng) 1 負(fù)極 2 正極 3 電池反應(yīng) 2H2 4OH 4H2O 4e O2 2H2O 4e 4OH 2H2 O2 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(xiě)為2H2 4H 4e 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(lèi)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(lèi)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能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔蹸 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(shū)寫(xiě)1 書(shū)寫(xiě)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 負(fù)極 再根據(jù)正 負(fù)極反應(yīng)規(guī)律書(shū)寫(xiě)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(shū)寫(xiě)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)規(guī)律去寫(xiě)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(xiě)電極反應(yīng)式 另一電極反應(yīng)式可直接寫(xiě)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(xiě)出的電極反應(yīng)式 即得結(jié)果 1 書(shū)寫(xiě)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(xiě)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)?制得在650 下工作的燃料電池 請(qǐng)完成有關(guān)的電池反應(yīng)式 負(fù)極反應(yīng)式 2CO 2CO32 4CO2 4e 正極反應(yīng)式 總電池反應(yīng)式 思路點(diǎn)撥 此題中直接書(shū)寫(xiě)正極的電極反應(yīng)式較困難 而總反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)比較容易 在此不妨打破常規(guī) 先寫(xiě)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(shū)寫(xiě)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2CO O2 2CO2 又負(fù)極反應(yīng)式 2CO 2CO32 4CO2 4e 兩式相減就能得到正極電極反應(yīng)式 O2 2CO2 4e 2CO32 答案 O2 2CO2 4e 2CO32 2CO O2 2CO2 誤區(qū)警示 電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)注意事項(xiàng) 1 正確判斷原電池的正負(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(xiě)出H2O 堿性中H 應(yīng)結(jié)合OH 寫(xiě)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Si 2NaOH H2O Na2SiO3 2H2 解析 硅 鐵 NaOH溶液組成原電池時(shí) Si為負(fù)極 Si 6OH SiO32 3H2O 4e 鐵為正極 4H2O 4e 4OH 2H2 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 正極 PbO2 s 4H aq SO42 aq 2e PbSO4 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 2e Pb 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 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) Fe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 2 2e Fe 2OH 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A B C D 放電時(shí)Fe被氧化 Ni被還原 Fe作負(fù)極 Ni2O3為正極 充電時(shí) Ni OH 2 Ni2O3 Ni被氧化 Ni OH 2為陽(yáng)極 Fe OH 2在陰極被還原 反應(yīng)式為Fe OH 2 2e Fe 2OH 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L(fǎng)iMn2O4為正極 嵌入鋰的碳材料為負(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 Li LiMn2O4 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 Li LiMn2O4 e Li2Mn2O4C 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 Li e Li 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 據(jù)媒體報(bào)道 以氫氧燃料電池為動(dòng)力的公交車(chē)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(chē)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 A B 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O2 4H 4e 2H2O 負(fù)極反應(yīng)為2H2 4H 4e 總反應(yīng)式為2H2 O2 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Zn Ag2O 2Ag ZnO 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Ag2O 2e H2O 2Ag 2OH D Zn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Pb s SO42 aq PbSO4 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 2e PbSO4 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 aq 4H aq 2e 總反應(yīng)式為2PbSO4 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 乙裝置為 丙裝置為 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 3 乙裝置中 Cu2 濃度 原因 練考題 驗(yàn)?zāi)芰?輕巧奪冠 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全