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

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1、第2課時化學電源 1會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)負極材料為 ，正極材料為 。 (2)電解質(zhì)溶液： 。 (3)負極反應(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 負極： 正極： 3電池反應(yīng)為：PbSO42PbSO42ePbO24HSO422ePbSO42H2OPbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O 開放探究1.鉛蓄電池為二次電池，充電時應(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)負極： (2)正極： (3)電池反應(yīng)：2H24OH4H2O4

3、eO22H2O4e4OH2H2O2=2H2O 開放探究2.(1)氫氧燃料堿性電池的負極反應(yīng)能不能寫為2H24H4e？ (2)燃料電池的燃料還有哪些？為什么說燃料電池是很有發(fā)展前景的一種化學電源？ 提示：(1)不能。因為電解質(zhì)溶液為KOH溶液，生成的H會迅速與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 1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() 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 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土壤和水源產(chǎn)生污染，而對廢電池的綜合利用是第二位。 答案：B 2下列說法正確的是(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)沒有儲存在電池內(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源，各式各樣電池的發(fā)明是化學對人類的一項重大貢獻。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間后碳棒變細 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氫氣在負極被氧化 D太陽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，工作中不會消耗；原電池是將化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，B錯誤；原電池工作時，氫氣在負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)給出的化學方程式或圖示裝置確定原電池的正、負極，弄清正、負極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)。 題目給定總反應(yīng)式：分析有關(guān)元素的化合價變化情況，化合價升高的物質(zhì)發(fā)生氧化反應(yīng)即負極反應(yīng)；化合價降低的物質(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、負極，再根據(jù)正、負極反應(yīng)規(guī)律書寫電極反應(yīng)式。 (2)注意電解質(zhì)溶液的成分及其對正、負極反應(yīng)產(chǎn)物的影響，正、負極產(chǎn)物可根據(jù)題意或根據(jù)化學方程式確定。 考慮電解質(zhì)溶液中的陽離子是否能與負極材料反應(yīng)，若能則是溶液中的陽離子得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，若不能與負極材料反應(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、負極，再根據(jù)正、負極反應(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)元素的化合價變化情況)，再結(jié)合電解質(zhì)溶液的實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)時首先要準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，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?？捎肔i2CO3和Na2CO3的熔融鹽混合物作電解質(zhì)，CO為負極燃氣，空氣與CO2的混合氣為正極助燃氣，制得在650 下工作的燃料電池。請完成有

8、關(guān)的電池反應(yīng)式： 負極反應(yīng)式：2CO2CO324CO24e 正極反應(yīng)式：_； 總電池反應(yīng)式：_。 思路點撥：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)題給條件的負極反應(yīng)式書寫正極反應(yīng)式。 由于負極燃料和正極助燃氣反應(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：(1)正確判斷

9、原電池的正負極；(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，組裝成一個原電池，下列說法正確的是(已知Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2) 解析：硅、鐵、NaOH溶液組成原電池時，Si為負極：Si6OHSiO323H2O4e；鐵為正極：4H2O4e4OH2H2。 答案：C 二、二次電池在充、放電時的反應(yīng) 1鉛蓄電池放電的電極反應(yīng) 負極：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)的逆過程，陽極發(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，同時考查電解池、原電池工作原理是化學試題中最常見的題型之一，其中，判斷充、

11、放電時電極反應(yīng)式的正誤為熱考形式。某蓄電池放電、充電時的反應(yīng)為： 下列推斷中正確的是() 放電時，F(xiàn)e為正極，Ni2O3為負極充電時，陰極上的電極反應(yīng)式是：Fe(OH)22eFe2OH充電時，Ni(OH)2為陽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Fe被氧化，Ni被還原，F(xiàn)e作負極，Ni2O3為正極。充電時，Ni(OH)2Ni2O3，Ni被氧化，Ni(OH)2為陽極，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、入鋰的碳材料為負極，含Li導(dǎo)電固體為電解質(zhì)。放電時的電池反應(yīng)為：LiLiMn2O4=Li2Mn2O4。下列說法正確的是() A放電時，LiMn2O4發(fā)生氧化反應(yīng) B放電時，正極反應(yīng)為：LiLiMn2O4eLi2Mn2O4 C充電時，LiMn2O4發(fā)生氧化反應(yīng) D充電時，陽極反應(yīng)為：LieLi答案：答案：B 1(2009廣東理基)下列有關(guān)電池的說法不正確的是() A手機上用的鋰離子電池屬于二次電池 B銅鋅原電池工作時，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能轉(zhuǎn)化為電能 D鋅錳干電池中，鋅電極是負極 解析：B項中電子應(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)媒體報道：以氫氧燃料電池為動力的公交車已在北京試運行。質(zhì)子交換膜燃料電池常作為電動汽車的動力源。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，負極反應(yīng)為2H24H4e，總反應(yīng)式為2H2O2=2H2O；負極產(chǎn)生的H通過電解質(zhì)向正極移動。中的反應(yīng)條件“點燃”是錯誤的，應(yīng)去掉。 答案：C 3鈕扣電池可用于計算器、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使用時電子由Zn極經(jīng)外電路流向Ag2O極，Zn是負極 B使用時電子由Ag2O極經(jīng)外電路流向Zn極，Ag2O是負極 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，負極為Zn，正極為Ag2O，使用時電子由負極流向正極，A項正確，B項錯誤，負極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，C項正確，D項錯誤。 答案：AC 4(2011東莞高二質(zhì)檢)關(guān)于鉛蓄電池的說法正確的是() A 在 放 電 時 ， 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，該電池的負極材料是鉛板 C在充電時，電池中硫酸的濃度不斷變小 D在充電時，陽極發(fā)生的反應(yīng)是PbSO4(s)2e=Pb(s)SO42(aq) 解析：因為鉛蓄電池在放電時為原電池，正極材料為PbO2，正極反應(yīng)為PbO2(s)SO42(aq)4H(aq)2ePbSO4(s)2H2O(l)，負極材料為Pb，負極反應(yīng)為Pb(s)SO42(aq)PbSO4(s)2e，由此判斷A錯誤，B正確；在充電時為電解池，陽極反應(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，電池中硫酸的濃度不斷增大，C、D錯誤。 答案：B 5依據(jù)甲、乙、丙三圖回答下列問題： (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_ _。