2019-2020年高中化學(xué)《化學(xué)電源》教案5 新人教版選修4.doc

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2019-2020年高中化學(xué)化學(xué)電源教案5 新人教版選修4知識與技能:1、了解電池的一般分類,2、了解常見的化學(xué)電源的種類及其原理，知道它們在生產(chǎn)生活和國防中的應(yīng)用 3、掌握幾種典型化學(xué)電池的電極反應(yīng)過程與方法：引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，了解有關(guān)化學(xué)電源和新型化學(xué)電池的相關(guān)知識情感態(tài)度與價值觀：感悟研制新型電池的重要性以及化學(xué)電源可能會引起的環(huán)境問題，初步形成較為客觀、正確的能源觀教學(xué)重難點：1、掌握幾種典型電池的用途和特點. 2、掌握幾種典型化學(xué)電池的電極反應(yīng)。情景導(dǎo)入：在日常生活中，你用過那些電池？你知道電池的其它應(yīng)用嗎？交流結(jié)果：干電池、蓄電池、紐扣電池、燃料電池，電池可用于照明、電動車動力、手機電源、手表電源等，那么本節(jié)課我們來學(xué)習(xí)化學(xué)電源的有關(guān)知識。板 書：第二節(jié) 化學(xué)電源指導(dǎo)閱讀：閱讀教材74頁，思考下列問題1、目前化學(xué)電池主要分為哪幾個大類？在性能等方面它們各有什么特點？2、化學(xué)電池與其他能源相比有哪些優(yōu)點？3、判斷電池的優(yōu)劣標(biāo)準(zhǔn)主要是什么？板 書：化學(xué)電池1、概念:是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置、一次電池又稱不可充電電池如：干電池2、分類: 、二次電池又稱充電電池蓄電池、燃料電池、能量轉(zhuǎn)換效率高，供能穩(wěn)定可靠3、優(yōu)點: 、可以制成各種形狀和大小、不同電壓的電池，使用方便、易維護，可在各種環(huán)境下工作。投 影：圖4-2電池及其用途。面對許多原電池，我們怎樣判斷其優(yōu)劣或適合某種需要？、比能量：符號(Ah/kg)，(Ah/L)板 書：4、電池優(yōu)劣的判斷標(biāo)準(zhǔn): 、比功率：符號是W/kg，W/L)、比時間：電池的儲存時間的長短過 渡： 展示出幾種一次電池：普通鋅錳干電池、堿性鋅錳干電池、銀鋅電池、鋰電池等，下面介紹常見化學(xué)電池的工作原理和化學(xué)電池的電極反應(yīng)。板 書：一、一次電池1、 堿性鋅錳干電池：負極（鋅筒）：Zn +2OH2e= Zn（OH）2；正極（石墨）：正極：2MnO2+2H2O+2e= 2MnOOH+2OH電池的總反應(yīng)式為：Zn +2MnO2+2H2O= 2MnOOH+ Zn（OH）2講解分析： 比普通鋅錳干電池好，比能量和儲存時間有所提高，使用于大電流和連續(xù)放電，是民用電池更新?lián)Q代產(chǎn)品。指導(dǎo)閱讀：請閱讀P75的資料卡片-銀鋅電池，思考銀鋅電池的工作原理是什么？板 書：2、銀鋅電池： 負極：Zn+2OH-2e-=ZnO+H2O正極：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-銀鋅電池充電和放電的總化學(xué)方程式為：Zn+Ag2O 2Ag+ ZnO講解分析： 正極殼填充Ag2O和石墨，負極蓋填充鋅汞合金，電解質(zhì)溶液KOH。優(yōu)點：比能量電壓穩(wěn)定、儲存時間長，使用于小電流和連續(xù)放電，常制成微型電池或紐扣電池等，如電子表或計算器上的電池。典型例題：例1、1958年世界上第一個心臟起搏器在瑞典植入人體成功，使用壽命長達10年之久這種能源起搏器中安裝了壽命最長、可靠性最高的鋰碳電池這種電池容量大，電壓穩(wěn)定，能在56.771.1溫度范圍內(nèi)正常工作，現(xiàn)已在火箭、移動電話、筆記本電腦中廣泛使用它采用鋰和石墨作電極，四氯化鋁鋰(LiAlCl4)溶解在亞硫酰氯中(SOCl2)組成電解質(zhì)溶液電池總反應(yīng)為：8Li3SOCl26LiClLi2SO32S（1）、此電池中_作負極，電極反應(yīng)為_，_作正極（2）、該電池用于心臟起搏器時，在生理上的作用是_。答 案：1、C 2、(1)鋰,Li-e- =Li+,石墨.(2)起搏器遵循天然心臟的工作原理通過向心臟發(fā)送電脈沖以控制心臟的跳動。板 書：二、二次電池1、鉛蓄電池指導(dǎo)閱讀：請閱讀P76的圖片-鉛蓄電池，思考鉛蓄電池的工作原理是什么？講解分析： 鉛蓄電池可放電亦可充電，它是用硬橡膠和透明塑料制成長方形外殼，在正極板上有一層棕褐色的PbO2，負極是海棉狀的金屬鉛，兩極均浸入硫酸溶液中，且兩極間用橡膠或微孔塑料隔開。板 書：、放電的電極反應(yīng)為：負極：Pb2e- PbSO4 放電 充電 正極：PbO24H+2e- PbSO42H2O總反應(yīng)式：PbO2Pb2H2SO4 2PbSO42H2O講解分析：鉛蓄電池的電壓正常情況下保持2.0 V，當(dāng)電壓下降到1.85 V時，即當(dāng)放電進行到硫酸濃度降低，溶液密度達1.18 g / cm3時即停止放電，而需要將蓄電池進行充電，其電極反應(yīng)為：板 書：、充電的電極反應(yīng)：陽極：PbSO42H2O2e- PbO24H+ 陰極：PbSO42e- Pb過 渡： 目前汽車上使用的電池，有很多是鉛蓄電池。由于它的電壓穩(wěn)定，使用方便、安全、可靠，又可以循環(huán)使用，因此廣泛應(yīng)用于國防、科研、交通、生產(chǎn)和生活中。但是比較笨重。因此出現(xiàn)了大有發(fā)展前景的燃料電池板 書：三、燃料電池講 述： 燃料電池是將燃料化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置。與一般電池不同的是，其所需的化學(xué)燃料并不儲存了電池內(nèi)部，而是從外部供應(yīng)，便于燃料的補充，從而電池可以長時間甚至不間斷地工作。另一方面，燃料電池除了電池本身之外，還需要燃料和氧化劑供應(yīng)等配套部件與電池堆一起構(gòu)成一個完整的燃料電池系統(tǒng)。 按電解質(zhì)劃分，燃料電池大致上可分為：堿性燃料電池和質(zhì)子交換膜燃料電池等。板 書：1、氫氧燃料電池（堿性） 、電極反應(yīng)：負極：2H2+4OH2e=4H2O正極：O2+2H2O+2e=4OH、電池的總反應(yīng)為：2H2 + O2 = 2H2O、優(yōu)點：能量轉(zhuǎn)化率高，達70%以上，且其燃燒的產(chǎn)物為水，因此不污染環(huán)境。典型例題：例2、充電電池在放電時發(fā)生的反應(yīng)，在充電時又可以逆向進行，使生成物恢復(fù)原狀，由此推斷，“充電”時的反應(yīng)是 （ A ）A、氧化還原反應(yīng) B、非氧化還原反應(yīng)C、可能是氧化還原反應(yīng)，也可能是非氧化還原反應(yīng) D、無法判斷例3、新型燃料電池：該電池用金屬鉑片插入KOH溶液中作電極，又在兩極上分別通甲烷和氧氣。寫出電極反應(yīng)式： 答 案： 負極：CH4+10OH-8e=CO32+7H2O正極：2O2+4H2O+8e=8OH電池的總反應(yīng)式為：CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O例4、銀鋅電池是廣泛用作各種電子儀器的電源，它的充放電過程可表示為： 2Ag+Zn(OH)2Ag2O+Zn+2H2O那么放電時，負極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是(D)A、Ag B、Zn(OH)2 C、Ag2O D、Zn例5、下圖為氫氧燃料電池原理示意圖，按此圖的提示，敘述不正確的是( )Aa電極是負極Bb電極的電極反應(yīng)為：4OH-4e= 2H2O+O2C氫氧燃料電池是一種具有應(yīng)用前景的綠色電源 D燃料電池是一種不需將還原劑和氧化劑全部儲藏在電池內(nèi)的新型發(fā)電裝置解 析：分析氫氧燃料電池原理示意圖，可知a極為負極，其電極反應(yīng)為2H2-4e=4H，b極為正極，其電極反應(yīng)為O2+2H2O+4e=4OH，電池總反應(yīng)式為2H2+O2=2H2O。H2為還原劑，O2為氧化劑，該電池只要通入H2、O2就能工作，無需將它們儲藏在電池內(nèi)部。氫氧燃料電池的能量效率較高，而且產(chǎn)物水是一種無污染物質(zhì)，是一種具有應(yīng)用前景的綠色電源，在航天領(lǐng)域已得到應(yīng)用。答案為B。歸納總結(jié)：四、書寫由化學(xué)方程式書寫電極反應(yīng)式注意點：、找出氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)的物質(zhì)，確定正負極反應(yīng)的物質(zhì)；、利用電荷守恒分別寫出電極反應(yīng)式；、負極失電子所得氧化產(chǎn)物和正極得電子所得還原產(chǎn)物，與溶液的酸堿性有關(guān)（如4價的C在酸性溶液中以CO2形式存在，在堿性溶液中以CO32形式存在）、驗證：兩電極反應(yīng)式相加所得式子和原化學(xué)方程式相同，則書寫正確。課堂小結(jié)： 任何一個氧化還原反應(yīng)都可以設(shè)計成原電池。氧化劑和還原劑之間轉(zhuǎn)移電子要通過導(dǎo)線（導(dǎo)體）傳遞才能實現(xiàn)，這樣就形成了電流，將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋；瘜W(xué)電池的反應(yīng)本質(zhì)是氧化還原反應(yīng)江蘇省五汛中學(xué)高二選修化學(xué)課課練（28） 教師版課題：化學(xué)電源 主備人:王洋先 日期:2009-04-231、隨著人們生活質(zhì)量的不斷提高，廢電池必須進行集中處理的問題被提到議事日程，其首要原因是 ( B )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2、下列說法不正確的是 （ B ）A.原電池中，負極上發(fā)生的反應(yīng)是氧化反應(yīng)B.原電池中，電流從負極流向正極C. 銅鋅原電池中放電時，溶液中的陰離子向負極移動，陽離子向正極移動D.堿性錳鋅電池是一次電池，鉛蓄電池是二次電池3、燃料電池是一種新型電池，它主要是利用燃料在燃燒過程中把化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能氫氧燃料電池的基本反應(yīng)是：X極：O2(g)H2O(l)2e2OHY極：H2(g)2OH-2e2H2O(l) 下列判斷正確的是 （ AD ）AX是正極 BY是正極CY極發(fā)生還原反應(yīng) DY極發(fā)生氧化反應(yīng)4、據(jù)報道，美國正在研究的鋅電池可能取代目前廣泛使用的鉛酸蓄電池，鋅電池具有容量大，污染少等優(yōu)點，電池反應(yīng)為2ZnO22ZnO，原料為鋅粒、電解液和空氣下列敘述正確的是 （ B ）A鋅為正極，空氣進入負極反應(yīng) B負極反應(yīng)為：ZnZe-Zn2+C正極發(fā)生氧化反應(yīng) D電解質(zhì)溶液肯定不是酸溶液5、一種新型燃料電池，它是用兩根金屬做電極插入KOH溶液中，然后向兩極上分別通甲烷和氧氣，其電池反應(yīng)為：X極：Y極：下列關(guān)于此燃料電池的有關(guān)說法中錯誤的是 （ D ）A通過甲烷的電極（X）為電池的負極，通過氧氣的電極（Y）為電池正極B放電一段時間后，電解質(zhì)溶液中KOH的物質(zhì)的量改變C在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，通過56L氧氣，完全反應(yīng)后有10mol的電子發(fā)生轉(zhuǎn)移D放電時，通過甲烷的一極附近的pH升高6、電子表所用的某種紐扣電池的電極材料為Zn和Ag2O，電解質(zhì)溶液是KOH溶液。電池總反應(yīng)式為：ZnAg2O=ZnO2Ag, 下列說法錯誤的是 （ A ）A該電池的正極是Zn，負極是Ag2OB該電池負極的電極反應(yīng)式為：Zn2OH2e=ZnOH2OC理論上該電池工作一段時間后，溶液中KOH的濃度不變D該電池工作時，電解質(zhì)中的陰離子向負極移動7、在如右圖所示的裝置中，a的金屬性比氫要強，b為碳棒，關(guān)于此裝置的各種敘述不正確的是 （ CB ）A碳棒上有氣體放出，溶液pH變大 Ba是正極，b是負極C導(dǎo)線中有電子流動，電子從a極流到b極Da極上發(fā)生了氧化反應(yīng)8、有人設(shè)計出利用CH4和O2的反應(yīng)，用鉑電極在KOH溶液中構(gòu)成原電池。電池的總反應(yīng)類似于CH4在O2中燃燒，則下列說法正確的是 （ A ） 每消耗1molCH4可以向外電路提供8mole-負極上CH4失去電子，電極反應(yīng)式CH4+10OH-8e-=CO32-+7H2O負極上是O2獲得電子，電極反應(yīng)式為 O2+2H2O+4e-=4OH-電池放電后，溶液PH不斷升高A. B. C. D.點 撥：本題是考查原電池原理在燃料電池中的具體應(yīng)用，首先要判斷出電池的正負極，其方法是確定在該電極上發(fā)生的是失電子還是得電子反應(yīng)，若發(fā)生的是失電子反應(yīng)是原電池的負極，反之是正極。CH4在鉑電極上發(fā)生類似于CH4在O2燃燒反應(yīng)，即CH4 CO2嚴格講生成的CO2還與KOH反應(yīng)生成K2CO3，化合價升高，失去電子，是電池的負極，電極反應(yīng)式為CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O，1molCH4參加反應(yīng)有8mole-發(fā)生轉(zhuǎn)移，O2在正極上發(fā)生反應(yīng)，獲得電子，電極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-=4OH-。雖然正極產(chǎn)生OH-，負極消耗OH-，但從總反應(yīng)CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O可看出是消耗KOH，所以電池放電時溶液的PH值不斷下降，故正確，錯誤。9（ 04江蘇）堿性電池具有容量大、放電電流大的特點，因而得到廣泛應(yīng)用。鋅錳堿性電池以氫氧化鉀溶液為電解液，電池總反應(yīng)式為： Zn(s)+ 2MnO2(s) + H2O(l) = Zn(OH)2(s) + Mn2O3(s)下列說法錯誤的是 （ C ） A電池工作時，鋅失去電子 B電池正極的電極反應(yīng)式為：2MnO2(s)+H2O(1)+2e- = Mn2O3(s)+2OH-(aq) C電池工作時，電子由正極通過外電路流向負極 D外電路中每通過O.2mol電子，鋅的質(zhì)量理論上減小6.5g解析： 該電池的電解液為KOH溶液，結(jié)合總反應(yīng)式可寫出負極反應(yīng)式：Zn(s)+2OH-(aq)-2e- = Zn(OH)2(s)，用總反應(yīng)式減去負極反應(yīng)式，可得到正極反應(yīng)式：2MnO2(s)+H2O(1)+2e- = Mn2O3(s)+2OH-(aq)。Zn為負極，失去電子，電子由負極通過外電路流向正極。1molZn失去2mol電子，外電路中每通過O.2mol電子，Zn的質(zhì)量理論上減小6.5g。10、可給筆記本電腦供電的甲醇燃料電池已經(jīng)面世，其結(jié)構(gòu)示意圖如下。甲醇在催化劑作用下提供質(zhì)子(H)和電子，電子經(jīng)外電路、質(zhì)子經(jīng)內(nèi)電路到達另一電極后與氧氣反應(yīng)，電池總反應(yīng)為：2CH3OH3O2=2CO24H2O。下列說法不正確的是（ B ）A右電極為電池正極，b處通入的物質(zhì)是空氣B左電極為電池負極，a處通入的物質(zhì)是空氣C負極反應(yīng)式為：CH3OHH2O6e=CO26HD正極反應(yīng)式為：O24H4e=2H2O11、下列化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)能可直接轉(zhuǎn)變成電能的是 （ A ）A2FeCl3CuCuCl22FeCl2BAlCl33NH3H2OAl(OH)33NH4ClC2Fe(OH)3 Fe2O33H2ODNa2OCO2Na2CO312、化學(xué)電池在通訊、交通及日常生活中有著廣泛的應(yīng)用 （1）、目前常用的鎳（Ni） 鎘（Cd） 電池，其電池總反應(yīng)可表示為：已知均難溶于水但溶于酸，以下說法正確的是 （ B ）、以上反應(yīng)是可逆反應(yīng) 、以上反應(yīng)不是可逆反應(yīng)、充電時化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 、放電時化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能ABCD（2）廢棄的鎳鎘電池已成為重要的環(huán)境污染物，有資料表明一節(jié)廢鎳電池可以使一平方米面積耕地失去使用價值。在酸性土壤中這種污染尤為嚴重。這是因為_。（3）另一種常用的電池是鋰電池（鋰是一種堿金屬元素，其相對原子質(zhì)量為7），由于它的比容量（單位質(zhì)量電極材料所能轉(zhuǎn)換的電量）特別大而廣泛應(yīng)用于心臟起搏器，一般使用時間可達十年。它的負極用金屬鋰制成，電池總反應(yīng)可表示為：試回答：鋰電池比容量特別大的原因是_。鋰電池中的電解質(zhì)溶液需用非水溶劑制，為什么這種電池不能使用電解質(zhì)的水溶液？請用化學(xué)方程式表示其原因。參考答案：（1）B（2）重金屬變?yōu)榭赊D(zhuǎn)化為可溶于水的物質(zhì)，增加污染程度（3）Li的相對原子質(zhì)量小，13、用銅、銀與硝酸銀設(shè)計一個原電池，此電池的負極是 ；負極的電極反應(yīng)是 。用鋅片、銅片連接后浸入稀硫酸溶液中，構(gòu)成了原電池，工作一段時間后，鋅片的質(zhì)量減少了3.25g，銅片表面析出氫氣 L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），導(dǎo)線中通過 mol電子。