高中化学 第1章第3节 第2课时 化学电源课件同步导学 鲁科版选修4

第2课时化学电源 1会写典型原电池的电极反应式。 2了解电源分类和用途。 一、一次电池 1酸性锌锰电池 (1)负极材料为 ，正极材料为 。 (2)电解质溶液： 。 (3)负极反应式： 正极反应式：2MnO22NH42e=Mn2O32NH3H2O (4)总反应式为：Zn2MnO22NH4=Zn2Mn2O32NH3H2O锌筒锌筒石墨石墨氯化铵和氯化锌糊状物氯化铵和氯化锌糊状物ZnZn22e 2碱性锌锰电池 (1)电解质溶液： (2)电极反应式 负极： 正极： (3)电池反应：KOH溶液溶液Zn2OHZn(OH)22e2MnO2H2O2eMn2O32OHZn2MnO2H2O=Zn(OH)2Mn2O3 二、铅蓄电池 1电池构成 (1)负极材料： (2)正极材料： (3)电解质溶液：铅铅(Pb)PbO230%H2SO4溶液溶液 2电极反应式 负极： 正极： 3电池反应为：PbSO42PbSO42ePbO24HSO422ePbSO42H2OPbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O 开放探究1.铅蓄电池为二次电池，充电时应如何与直流电源连接？ 三、氢氧燃料电池 1电池构成 (1)电解质溶液： (2)负极材料为 ，通入的气体为 (3)正极材料为 ，通入的气体为KOH溶液溶液石墨石墨H2O2(或空气或空气)石墨石墨 2电极反应 (1)负极： (2)正极： (3)电池反应：2H24OH4H2O4eO22H2O4e4OH2H2O2=2H2O 开放探究2.(1)氢氧燃料碱性电池的负极反应能不能写为2H24H4e？ (2)燃料电池的燃料还有哪些？为什么说燃料电池是很有发展前景的一种化学电源？ 提示：(1)不能。因为电解质溶液为KOH溶液，生成的H会迅速与OH生成H2O。 (2)常用的燃料还有甲烷、甲醇和乙醇等，燃料电池具有能量利用率高、可连续使用、污染小等优点 1随着人们生活质量的不断提高，废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程。其首要原因是() A利用电池外壳的金属材料 B防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染 C不使电池中渗泄的电解液腐蚀其他物品 D回收其中石墨电极 解析：回收废电池的首要原因是防止废电池中渗漏出的重金属离子对土壤和水源产生污染，而对废电池的综合利用是第二位。 答案：B 2下列说法正确的是(双选)() A碱性锌锰电池是二次电池 B铅蓄电池是一次电池 C二次电池又叫做蓄电池，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没有储存在电池内部 解析：锌锰电池都是一次电池，铅蓄电池是二次电池，既可充电又可放电。燃料电池的活性物质可在工作时再充入电池内部。 答案：CD 3电池是人类生产和生活中的重要能量来源，各式各样电池的发明是化学对人类的一项重大贡献。下列有关电池的叙述正确的是() A锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细 B氢氧燃料电池可将热能直接转变为电能 C氢氧燃料电池工作时氢气在负极被氧化 D太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅 解析：A中碳棒是正极，工作中不会消耗；原电池是将化学能转化为电能的装置，B错误；原电池工作时，氢气在负极上失去电子被氧化，C正确；SiO2是制造光导纤维的材料，太阳能电池的主要材料是晶体硅。 答案：C 一、原电池电极反应式和电池反应式的书写 1书写方法 (1)根据给出的化学方程式或图示装置确定原电池的正、负极，弄清正、负极上发生反应的物质。 题目给定总反应式：分析有关元素的化合价变化情况，化合价升高的物质发生氧化反应即负极反应；化合价降低的物质发生还原反应即正极反应。 题目给定图示装置：先确定正、负极，再根据正、负极反应规律书写电极反应式。 (2)注意电解质溶液的成分及其对正、负极反应产物的影响，正、负极产物可根据题意或根据化学方程式确定。 考虑电解质溶液中的阳离子是否能与负极材料反应，若能则是溶液中的阳离子得电子，发生还原反应，若不能与负极材料反应，则考虑空气中的氧气得电子，发生还原反应。 考虑电解质溶液中的成分能否与物质得失电子后的产物相反应。若反应，电极产物则为反应之后的新产物。如Pb电极在不含SO42离子的溶液中放电，电极产物为Pb2；若在含SO42离子的溶液中放电，电极产物为PbSO4。 2原电池电极反应的书写原则 如果题目给定的是图示装置，先分析正、负极，再根据正、负极反应规律去写电极反应式；如果题目给定的是总反应式，可分析此反应中的氧化反应或还原反应(即分析有关元素的化合价变化情况)，再结合电解质溶液的实际情况去写电极反应式，另一电极反应式可直接写或将各反应式看作数学中的代数式，用总反应式减去易写出的电极反应式，即得结果。 (1)书写电极反应和电池反应时首先要准确判断装置是电解池还是原电池。 (2)如果溶液中存在多种离子时，还要根据放电顺序判断什么离子放电，再写电极方程式。熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视。可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为负极燃气，空气与CO2的混合气为正极助燃气，制得在650 下工作的燃料电池。请完成有关的电池反应式： 负极反应式：2CO2CO324CO24e 正极反应式：_； 总电池反应式：_。 思路点拨：此题中直接书写正极的电极反应式较困难，而总反应式的书写比较容易，在此不妨打破常规，先写出难度较小的总反应式，再根据题给条件的负极反应式书写正极反应式。 由于负极燃料和正极助燃气反应后生成的CO2不和Li2CO3与Na2CO3的熔融盐混合物反应，所以总反应式就是2COO2=2CO2，又负极反应式：2CO2CO324CO24e，两式相减就能得到正极电极反应式：O22CO24e2CO32。 答案：O22CO24e2CO322COO2=2CO2 误区警示：电极反应式的书写注意事项：(1)正确判断原电池的正负极；(2)牢牢抓住电池的总反应式；(3)不能忽视电解质溶液的酸碱性。注意电极产物在电解质溶液中的主要存在形式，如：酸性中OH应结合H写出H2O；碱性中H应结合OH写为H2O。 1(2011无锡高二质检)如图所示，X为单质硅，Y为金属铁，a为NaOH溶液，组装成一个原电池，下列说法正确的是(已知Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2) 解析：硅、铁、NaOH溶液组成原电池时，Si为负极：Si6OHSiO323H2O4e；铁为正极：4H2O4e4OH2H2。 答案：C 二、二次电池在充、放电时的反应 1铅蓄电池放电的电极反应 负极：Pb(s)SO42(aq)PbSO4(s)2e 正极：PbO2(s)4H(aq)SO42(aq)2ePbSO4(s)2H2O(l) 电池反应： Pb(s)PbO2(s)2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)2H2O(l) 2铅蓄电池充电的电极反应 铅蓄电池充电的反应是上述反应的逆过程，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。 阴极：PbSO4(s)2ePb(s)SO42(aq) 阳极：PbSO4(s)2H2O(l)PbO2(s)4H(aq)SO42(aq)2e 电解反应： 2PbSO4(s)2H2O(l)=Pb(s)PbO2(s)2H2SO4(aq) 以可充电电池为载体，同时考查电解池、原电池工作原理是化学试题中最常见的题型之一，其中，判断充、放电时电极反应式的正误为热考形式。某蓄电池放电、充电时的反应为： 下列推断中正确的是() 放电时，Fe为正极，Ni2O3为负极充电时，阴极上的电极反应式是：Fe(OH)22eFe2OH充电时，Ni(OH)2为阳极蓄电池的电极必须是浸在某种碱性电解质溶液中 AB C D 放电时Fe被氧化，Ni被还原，Fe作负极，Ni2O3为正极。充电时，Ni(OH)2Ni2O3，Ni被氧化，Ni(OH)2为阳极，Fe(OH)2在阴极被还原。 反应式为Fe(OH)22eFe2OH，因反应中有OH的消耗和生成，故应用碱性电解质溶液。 答案：D 2(2011南通高二质检)某可充电的锂离子电池以LiMn2O4为正极，嵌入锂的碳材料为负极，含Li导电固体为电解质。放电时的电池反应为：LiLiMn2O4=Li2Mn2O4。下列说法正确的是() A放电时，LiMn2O4发生氧化反应 B放电时，正极反应为：LiLiMn2O4eLi2Mn2O4 C充电时，LiMn2O4发生氧化反应 D充电时，阳极反应为：LieLi答案：答案：B 1(2009广东理基)下列有关电池的说法不正确的是() A手机上用的锂离子电池属于二次电池 B铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极 C甲醇燃料电池可把化学能转化为电能 D锌锰干电池中，锌电极是负极 解析：B项中电子应沿外电路从锌电极流向铜电极。 答案：B 2(2011商州高二质检)据媒体报道：以氢氧燃料电池为动力的公交车已在北京试运行。质子交换膜燃料电池常作为电动汽车的动力源。该燃料电池以氢为燃料，空气为氧化剂，铂作催化剂，导电离子是H。下列对该燃料电池的描述中正确的是() AB C D 解析：根据原电池负极发生的是氧化反应，正极发生的是还原反应，且导电离子是H可得正极反应为O24H4e2H2O，负极反应为2H24H4e，总反应式为2H2O2=2H2O；负极产生的H通过电解质向正极移动。中的反应条件“点燃”是错误的，应去掉。 答案：C 3钮扣电池可用于计算器、电子表等的电源。有一种钮扣电池，其电极分别为Zn和Ag2O，以KOH溶液为电解质溶液，电池的总反应为ZnAg2O=2AgZnO。关于该电池的叙述正确的是(双选)() A使用时电子由Zn极经外电路流向Ag2O极，Zn是负极 B使用时电子由Ag2O极经外电路流向Zn极，Ag2O是负极 C正极的电极反应为Ag2O2eH2O2Ag2OH DZn极发生还原反应，Ag2O极发生氧化反应 解析：由总方程式可以看出，负极为Zn，正极为Ag2O，使用时电子由负极流向正极，A项正确，B项错误，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，C项正确，D项错误。 答案：AC 4(2011东莞高二质检)关于铅蓄电池的说法正确的是() A 在 放 电 时 ， 正 极 发 生 的 反 应 是 P b ( s ) S O42 (aq)PbSO4(s)2e B在放电时，该电池的负极材料是铅板 C在充电时，电池中硫酸的浓度不断变小 D在充电时，阳极发生的反应是PbSO4(s)2e=Pb(s)SO42(aq) 解析：因为铅蓄电池在放电时为原电池，正极材料为PbO2，正极反应为PbO2(s)SO42(aq)4H(aq)2ePbSO4(s)2H2O(l)，负极材料为Pb，负极反应为Pb(s)SO42(aq)PbSO4(s)2e，由此判断A错误，B正确；在充电时为电解池，阳极反应为PbSO4(s)2H2O(l)PbO2(s)SO42( a q ) 4 H( a q ) 2 e， 总 反 应 式 为 2 P b S O4( s ) 2H2O(l)=PbO2(s)Pb(s)2H2SO4(aq)，因此，在充电时，电池中硫酸的浓度不断增大，C、D错误。 答案：B 5依据甲、乙、丙三图回答下列问题： (1)甲装置为_，乙装置为_，丙装置为_。 (2)甲、乙装置中，锌极上分别发生_反应、_反应，电极反应分别为_ _、_。 (3)乙装置中，Cu2浓度_，原因_ _。