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Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2009,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第二节化学电源,课程标准导航,1.,了解化学电源的种类及其工作原理，知道化学电源在生产、生活和国防中的实际应用。,2,认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要作用。,3,掌握一次电池、二次电池、燃料电池的反应原理，会书写电极反应式。,新知初探自学导引,自主学习,一、化学电池,1,定义,化学电池是利用,_,原理，将,_,变成电能的装置。,化学能,原电池,2,分类,干电池,氧化还,原反应,充电电池,蓄电池,燃料和氧化剂,3,优点,(1),化学电池的,_,较高，供能稳定可靠。,(2),可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的电池及电池组。,(3),使用方便，易于维护。,能量转换效率,4,判断电池优劣的主要标准,(1),比能量：即单位质量或单位体积所能,_,的多少。,(2),比功率：即单位质量或单位体积所能,_,的大小。,(3),电池的,_,的长短。,输出电能,输出功率,可储存时间,二、常见的一次电池,种类,特点,碱性锌锰电池,银锌电池,基本构造,负极：,_,正极：,_,电解质：,_,负极：,_,正极：,_,电解质：,_,Zn,MnO,2,KOH,Zn,Ag,2,O,KOH,种类,特点,碱性锌锰电池,银锌电池,工作原理,负极反应,Zn,2OH,2e,=Zn(OH),2,Zn,2OH,2e,=,Zn(OH),2,正极反应,2MnO,2,2H,2,O,2e,=2MnOOH,2OH,Ag,2,O,H,2,O,2e,=2Ag,2OH,总反应,Zn,2MnO,2,2H,2,O=2MnOOH,Zn(OH),2,Ag,2,O,Zn,H,2,O=Zn(OH),2,2Ag,种类,特点,碱性锌锰电池,银锌电池,性能与适用范围,比能量和可储存时间比普通锌锰电池均有提高，适用于,_,和,_,比能量大，电压稳定，储存时间长，适宜,_,大电流,连续放电,小电流连续放电,三、二次电池,1,铅蓄电池的构造,氧化,还原,PbO,2,(s),Pb(s),2H,2,SO,4,(aq),=2PbSO,4,(s),2H,2,O(l),逆过程,还原,氧化,2PbSO,4,(s),2H,2,O(l)=Pb(s),PbO,2,(s),2H,2,SO,4,(aq),3,铅蓄电池的特点,可重复使用，电压稳定、使用方便、安全可,靠、价格低廉在生产生活中应用广泛。缺点,是比能量低、笨重，废弃电池污染环境。,四、燃料电池,(,以氢氧燃料电池为例,),1,构造,2,工作原理,酸性电解质,(H,2,SO,4,),碱性电解质,(KOH),正极反应,O,2,4e,4H,=2H,2,O,O,2,4e,2H,2,O=4OH,负极反应,_,_,总反应,2H,2,O,2,=2H,2,O,2H,2,2e,=4H,2H,2,4e,4OH,=4H,2,O,3.,燃料,除,H,2,外，烃、肼、,_,、,_,、,_,等液体或气体。,氧化剂：除纯氧气外，空气中的,_,也可。,4,燃料电池的优点,(1),能量转换率,_,；,(2),污染,_,。,甲醇,氨,煤气,O,2,高,小,自主体验,1,下列说法正确的是,(,),A,碱性锌锰电池是二次电池,B,铅蓄电池是一次电池,C,二次电池又叫蓄电池，它放电后可以再充电使活性物质获得再生,D,燃料电池的活性物质储存在电池内部,解析：选,C,。锌锰电池是一次电源，铅蓄电池是二次电池。燃料电池的电极本身不包含活性物质。,C,电池放电时，镍元素被还原,D,电池放电时，,H,2,在负极放电,解析：选,A,。电池放电时，,Ni,元素化合价降低被还原，,A,错，,C,对；充电时，,H,元素化合价从,1,0,，化合价降低，被还原，,B,对；放电时，,H,元素化合价升高，在负极被氧化,D,对。,3,铅蓄电池放电时，,PbSO,4,(,),A,只在正极上生成,B,只在负极上生成,C,在两个电极上生成,D,在两个电极上除去,要点突破讲练互动,要点,1,常见的燃料电池,探究导引,1,燃料电池中电极和电解质溶液的选择与一般电池有何不同？,提示：,设计燃料电池，其电极和电解质溶液的选择与一般电池不同：,(1),燃料电池的电极反应物为外界不断通入的燃料和氧化剂，电极本身不参与反应，故其电极可使用相同的惰性电极；,(2),燃料电池的电解液未必能与电极反应物直接反应，但一般为酸或碱，如氢氧燃料电池。,要点归纳,特别提醒,通常燃料电池中负极为可燃性物质失电子，正极为,O,2,得电子,电极材料一般为惰性电极。在写正极反应方程式时要注意给出的电解质溶液的酸碱性,在酸性条件下,O,2,4e,4H,=2H,2,O,，在碱性或中性条件下,O,2,4e,2H,2,O=4OH,。,即时应用,1,燃料电池是一种新型电池，它主要是利用燃料在氧化过程中把化学能直接转化为电能。氢氧燃料电池的基本反应是：,X,极：,1/2O,2,(g),H,2,O(l),2e,=2OH,；,Y,极：,H,2,(g),2OH,2e,=2H,2,O(l),。下列判断中正确的是,(,),A,两电极的电极材料不能相同,B,该电池工作时会产生蓝色火焰,C,工作一段时间后电解质溶液,pH,增大,D,工作时负极区附近,pH,变小,解析：选,D,。燃料电池中，电极不参与反应,只作为催化转化元件，因此可以使用相同的惰性电极，所以,A,错误；电池工作时并不是,H,2,在燃烧，因此看不到火焰，所以,B,错误；氢氧燃料电池的产物为水,m,电解质溶液,(,碱性,),的,pH,减小，所以,C,错误；电池工作时，负极区,OH,参与电极反应，因此负极区附近,pH,变小，故,D,正确。,探究导引,2,电极反应与电池反应有何区别与,联系？,提示：,电极反应是分别在两极上发生的,“,半反应,”,(,氧化反应或还原反应,),，电池反应是两个电极反应加合消去电子后的总反应。可通过电极反应相加求电池反应，也可通过电池反应减一个电极反应求另一个电极反应。,要点,2,化学电源电极反应式的书写,要点归纳,1,根据给出的两个电极反应式写总反应式,书写时注意使两个电极反应式得失电子数相等后相加两式，消去反应物和生成物中相同的物质即可。,正极：阳离子得到电子生成单质或,O,2,得到电子，若反应物是,O,2,，则有以下规律：,电解质是碱性或中性：,O,2,2H,2,O,4e,=4OH,；,电解质是酸性：,O,2,4H,4e,=2H,2,O,。,(3),正负电极反应式相加得到电池反应的总反应方程式。,负极书写步骤为：,(1),根据总电池方程式列出总式两边化合价升高的有关物质，标出失去电子的数目：,2H,2,4e,2H,2,O,。,(2),根据电解质溶液的酸碱性，用,H,或,OH,或其他离子配平，使反应式两边电荷总数相等：,2H,2,4OH,4e,2H,2,O,。,此时注意：,电子带负电，,在碱性电解质溶液中，电极反应式不宜出现,H,，如上式写成,2H,2,4e,=4H,就不对了。,(3),利用,H,2,O,使两边元素守恒，即,2H,2,4OH,4e,=4H,2,O,同理：正极电极反应式书写如下：,O,2,4e,4OH,O,2,2H,2,O,4e,=4OH,将正负极电极方程式相加，若得到总反应式,说明写法正确。,4,可充电电池电极反应式的书写,可充电电池放电时为原电池，充电时为电解,池。,(1),原电池的负极发生氧化反应，充电时为阴,极，发生还原反应，故放电时的负极反应式与充电时的阴极反应式相反。,(2),原电池的正极发生还原反应，充电时为阳,极，发生氧化反应，故放电时的正极反应式与充电时的阳极反应式相反。,特别提醒,原电池电极反应均是氧化还原反应，因此电极反应式的书写要遵循质量守恒、电子守恒及电荷守恒的原则，两电极反应式相加得电池总反应式。,即时应用,2,可用于电动汽车的铝空气燃料电池，通常以,NaCl,溶液或,NaOH,溶液为电解液，铝合金为负极，空气电极为正极。下列说法正确的是,(,),A,以,NaCl,溶液或,NaOH,溶液为电解液时，正极反应都为：,O,2,2H,2,O,4e,=4OH,B,以,NaOH,溶液为电解液时，负极反应为,: Al,3OH,3e,=Al(OH),3,C,以,NaOH,溶液为电解液时，电池在工作过程中电解液的,pH,保持不变,D,电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极,解析：选,A,。本题着重考查了化学电池电极方程式的书写及分析。电解质溶液显碱性或中性，该燃料电池的正极反应式为,O,2,4e,2H,2,O=4OH,，,A,正确；以,NaOH,作电解质时，负极,Al,失电子生成的,Al,3,与电解质,NaOH(,过量,),反应生成,NaAlO,2,，,题型探究权威预测,题型,1,二次电池的工作原理,例,1,在电池制备时，,PbSO,4,的量是一定的，制成膏状的,PbSO,4,干燥后安装，说明,H,2,SO,4,不用补充；放电时，,H,2,SO,4,被消耗，溶液中的,H,2,SO,4,的物质的量浓度减小，所以溶液的密度也随之减小。,【,答案,】,A,【,规律方法,】,二次电池在充电时，正、负电极上发生的反应正好与放电时发生的反应相反，因而充电时，二次电池的正极应与充电电源的正极相连接，负极应与充电电源的负极相连接。,(2010,高考安徽卷,),某固体酸燃料电池以,CsHSO,4,固体为电解质传递,H,，其基本结构如图，电池总反应可表示为：,2H,2,O,2,=2H,2,O,，下列有关说法正确的是,(,),题型,2,燃料电池,例,2,A,电子通过外电路从,b,极流向,a,极,B,b,极上的电极反应式为：,O,2,2H,2,O,4e,=4OH,C,每转移,0.1 mol,电子，消耗,1.12 L,的,H,2,D,H,由,a,极通过固体酸电解质传递到,b,极,【,解析,】,本题考查原电池知识，意在考查学生的分析能力。该原电池的化学原理是,H,2,被氧化，在负极,(a,极,),发生反应：,H,2,2e,=2H,，,H,由,a,极转移到,b,极，,D,项正确；,O,2,发生还原反应，在正极,(b,极,),发生反应：,O,2,4H,4e,=2H,2,O,，则电子从,a,极流向,b,极，,A,、,B,两项不正确；,C,项因未指明气体所处的温度和压强，不正确。,【,答案,】,D,【,名师点睛,】,燃料电池电极反应式书写应注意的问题,(1),电池的负极一定是可燃性气体，失去电子发生氧化反应。电池的正极一定是助燃性气体，得到电子发生还原反应。,(2),写电极反应式时，一定要注意电解质是什,么，其中阴、阳离子要和电极反应式中出现的离子相对应，在碱性电解质中，电极反应式中不能出现,H,；在酸性电解质中，电极反应式中不能出现,OH,。,(3),正、负两极的电极反应式在得失电子相等时相加，所得电池反应必是燃料燃烧反应和燃烧产物与电解质溶液反应的叠加反应式。,燃料电池在生活中的应用,燃料电池的基本组成为电极、电解质、燃料和氧化剂，此中电池的能量利用率可高达,80%,，产物污染也少。氢氧燃料电池常用于航天飞行器，原因是该电池的产物为水，经过处理之后可供宇航员使用。,热点示例思维拓展,经典案例,在长期载人太空飞行的宇航器中，每个宇航员平均每天需要消耗,0.9 kg,氧气，呼出,1.0 kg,二氧化碳。为了能保持飞船座舱内空气成分的稳定，宇航科学家进行了大量的科学探索。,方法一：有的科学家提出,“,金属过氧化物处理系统,”,，即不断地将座舱内的空气通过盛有金属过氧化物,(,以过氧化钠为例,),的容器，,并把处理后的气体充入座舱。有关反应的化学方程式为,(1)_,；,(2)_,；将处理后的气体充入座舱时，应注意采取的一项措施是,_,。,方法二：有的科学家设计了飞船内空气更新实验系统，该系统结构示意图如图：,管道,把飞船座舱内含有较多量二氧化碳的潮湿空气通入,“,电化学二氧化碳处理系统,”,的,N,极室,(O,2,得电子,),，通过该电极反应可以使二氧化碳不断被吸收，该电极反应式为,_,_,，,【,解析,】,方法一：提示以,Na,2,O,2,为例处理座舱内的空气，所以反应为,Na,2,O,2,分别与,CO,2,和水蒸气的反应；因为在处理过程中消耗掉了水蒸气，所以需补充水蒸气。,方法二：,“,电化学二氧化碳处理系统,”,是按原电池原理设计的燃料电池。总反应式为：,2H,2,O,2,=2H,2,O,。,内容总结,第二节化学电源。化学电池是利用_原理，将_变成电能的装置。(2)可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的电池及电池组。(2)比功率：即单位质量或单位体积所能。比能量和可储存时间比普通锌锰电池均有提高，适用于_和_。四、燃料电池(以氢氧燃料电池为例)。1下列说法正确的是()。3铅蓄电池放电时，PbSO4()。探究导引1 燃料电池中电极和电解质溶液的选择与一般电池有何不同。通常燃料电池中负极为可燃性物质失电子，正极为O2得电子,电极材料一般为惰性电极。1燃料电池是一种新型电池，它主要是利用燃料在氧化过程中把化学能直接转化为电能。下列判断中正确的是()。可充电电池放电时为原电池，充电时为电解。下列说法正确的是()。C以NaOH溶液为电解液时，电池在工作过程中电解液的pH保持不变。A电子通过外电路从b极流向a极。C每转移0.1 mol电子，消耗1.12 L的H2。DH由a极通过固体酸电解质传递到b极。【解析】本题考查原电池知识，意在考查学生的分析能力。在酸性电解质中，电极反应式中不能出现OH,
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