2019-2020年高中化学《化学电源》教案5 新人教版选修4.doc

2019-2020年高中化学化学电源教案5 新人教版选修4知识与技能:1、了解电池的一般分类,2、了解常见的化学电源的种类及其原理，知道它们在生产生活和国防中的应用 3、掌握几种典型化学电池的电极反应过程与方法：引导学生自主学习，了解有关化学电源和新型化学电池的相关知识情感态度与价值观：感悟研制新型电池的重要性以及化学电源可能会引起的环境问题，初步形成较为客观、正确的能源观教学重难点：1、掌握几种典型电池的用途和特点. 2、掌握几种典型化学电池的电极反应。情景导入：在日常生活中，你用过那些电池？你知道电池的其它应用吗？交流结果：干电池、蓄电池、纽扣电池、燃料电池，电池可用于照明、电动车动力、手机电源、手表电源等，那么本节课我们来学习化学电源的有关知识。板 书：第二节 化学电源指导阅读：阅读教材74页，思考下列问题1、目前化学电池主要分为哪几个大类？在性能等方面它们各有什么特点？2、化学电池与其他能源相比有哪些优点？3、判断电池的优劣标准主要是什么？板 书：化学电池1、概念:是将化学能转化为电能的装置、一次电池又称不可充电电池如：干电池2、分类: 、二次电池又称充电电池蓄电池、燃料电池、能量转换效率高，供能稳定可靠3、优点: 、可以制成各种形状和大小、不同电压的电池，使用方便、易维护，可在各种环境下工作。投 影：图4-2电池及其用途。面对许多原电池，我们怎样判断其优劣或适合某种需要？、比能量：符号(Ah/kg)，(Ah/L)板 书：4、电池优劣的判断标准: 、比功率：符号是W/kg，W/L)、比时间：电池的储存时间的长短过 渡： 展示出几种一次电池：普通锌锰干电池、碱性锌锰干电池、银锌电池、锂电池等，下面介绍常见化学电池的工作原理和化学电池的电极反应。板 书：一、一次电池1、 碱性锌锰干电池：负极（锌筒）：Zn +2OH2e= Zn（OH）2；正极（石墨）：正极：2MnO2+2H2O+2e= 2MnOOH+2OH电池的总反应式为：Zn +2MnO2+2H2O= 2MnOOH+ Zn（OH）2讲解分析： 比普通锌锰干电池好，比能量和储存时间有所提高，使用于大电流和连续放电，是民用电池更新换代产品。指导阅读：请阅读P75的资料卡片-银锌电池，思考银锌电池的工作原理是什么？板 书：2、银锌电池： 负极：Zn+2OH-2e-=ZnO+H2O正极：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-银锌电池充电和放电的总化学方程式为：Zn+Ag2O 2Ag+ ZnO讲解分析： 正极壳填充Ag2O和石墨，负极盖填充锌汞合金，电解质溶液KOH。优点：比能量电压稳定、储存时间长，使用于小电流和连续放电，常制成微型电池或纽扣电池等，如电子表或计算器上的电池。典型例题：例1、1958年世界上第一个心脏起搏器在瑞典植入人体成功，使用寿命长达10年之久这种能源起搏器中安装了寿命最长、可靠性最高的锂碳电池这种电池容量大，电压稳定，能在56.771.1温度范围内正常工作，现已在火箭、移动电话、笔记本电脑中广泛使用它采用锂和石墨作电极，四氯化铝锂(LiAlCl4)溶解在亚硫酰氯中(SOCl2)组成电解质溶液电池总反应为：8Li3SOCl26LiClLi2SO32S（1）、此电池中_作负极，电极反应为_，_作正极（2）、该电池用于心脏起搏器时，在生理上的作用是_。答 案：1、C 2、(1)锂,Li-e- =Li+,石墨.(2)起搏器遵循天然心脏的工作原理通过向心脏发送电脉冲以控制心脏的跳动。板 书：二、二次电池1、铅蓄电池指导阅读：请阅读P76的图片-铅蓄电池，思考铅蓄电池的工作原理是什么？讲解分析： 铅蓄电池可放电亦可充电，它是用硬橡胶和透明塑料制成长方形外壳，在正极板上有一层棕褐色的PbO2，负极是海棉状的金属铅，两极均浸入硫酸溶液中，且两极间用橡胶或微孔塑料隔开。板 书：、放电的电极反应为：负极：Pb2e- PbSO4 放电 充电 正极：PbO24H+2e- PbSO42H2O总反应式：PbO2Pb2H2SO4 2PbSO42H2O讲解分析：铅蓄电池的电压正常情况下保持2.0 V，当电压下降到1.85 V时，即当放电进行到硫酸浓度降低，溶液密度达1.18 g / cm3时即停止放电，而需要将蓄电池进行充电，其电极反应为：板 书：、充电的电极反应：阳极：PbSO42H2O2e- PbO24H+ 阴极：PbSO42e- Pb过 渡： 目前汽车上使用的电池，有很多是铅蓄电池。由于它的电压稳定，使用方便、安全、可靠，又可以循环使用，因此广泛应用于国防、科研、交通、生产和生活中。但是比较笨重。因此出现了大有发展前景的燃料电池板 书：三、燃料电池讲 述： 燃料电池是将燃料化学能直接转化为电能的装置。与一般电池不同的是，其所需的化学燃料并不储存了电池内部，而是从外部供应，便于燃料的补充，从而电池可以长时间甚至不间断地工作。另一方面，燃料电池除了电池本身之外，还需要燃料和氧化剂供应等配套部件与电池堆一起构成一个完整的燃料电池系统。 按电解质划分，燃料电池大致上可分为：碱性燃料电池和质子交换膜燃料电池等。板 书：1、氢氧燃料电池（碱性） 、电极反应：负极：2H2+4OH2e=4H2O正极：O2+2H2O+2e=4OH、电池的总反应为：2H2 + O2 = 2H2O、优点：能量转化率高，达70%以上，且其燃烧的产物为水，因此不污染环境。典型例题：例2、充电电池在放电时发生的反应，在充电时又可以逆向进行，使生成物恢复原状，由此推断，“充电”时的反应是 （ A ）A、氧化还原反应 B、非氧化还原反应C、可能是氧化还原反应，也可能是非氧化还原反应 D、无法判断例3、新型燃料电池：该电池用金属铂片插入KOH溶液中作电极，又在两极上分别通甲烷和氧气。写出电极反应式： 答 案： 负极：CH4+10OH-8e=CO32+7H2O正极：2O2+4H2O+8e=8OH电池的总反应式为：CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O例4、银锌电池是广泛用作各种电子仪器的电源，它的充放电过程可表示为： 2Ag+Zn(OH)2Ag2O+Zn+2H2O那么放电时，负极上发生反应的物质是(D)A、Ag B、Zn(OH)2 C、Ag2O D、Zn例5、下图为氢氧燃料电池原理示意图，按此图的提示，叙述不正确的是( )Aa电极是负极Bb电极的电极反应为：4OH-4e= 2H2O+O2C氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源 D燃料电池是一种不需将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置解 析：分析氢氧燃料电池原理示意图，可知a极为负极，其电极反应为2H2-4e=4H，b极为正极，其电极反应为O2+2H2O+4e=4OH，电池总反应式为2H2+O2=2H2O。H2为还原剂，O2为氧化剂，该电池只要通入H2、O2就能工作，无需将它们储藏在电池内部。氢氧燃料电池的能量效率较高，而且产物水是一种无污染物质，是一种具有应用前景的绿色电源，在航天领域已得到应用。答案为B。归纳总结：四、书写由化学方程式书写电极反应式注意点：、找出氧化反应和还原反应的物质，确定正负极反应的物质；、利用电荷守恒分别写出电极反应式；、负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得还原产物，与溶液的酸碱性有关（如4价的C在酸性溶液中以CO2形式存在，在碱性溶液中以CO32形式存在）、验证：两电极反应式相加所得式子和原化学方程式相同，则书写正确。课堂小结： 任何一个氧化还原反应都可以设计成原电池。氧化剂和还原剂之间转移电子要通过导线（导体）传递才能实现，这样就形成了电流，将化学能转变为电能。化学电池的反应本质是氧化还原反应江苏省五汛中学高二选修化学课课练（28） 教师版课题：化学电源 主备人:王洋先 日期:2009-04-231、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 ( B )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2、下列说法不正确的是 （ B ）A.原电池中，负极上发生的反应是氧化反应B.原电池中，电流从负极流向正极C. 铜锌原电池中放电时，溶液中的阴离子向负极移动，阳离子向正极移动D.碱性锰锌电池是一次电池，铅蓄电池是二次电池3、燃料电池是一种新型电池，它主要是利用燃料在燃烧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：O2(g)H2O(l)2e2OHY极：H2(g)2OH-2e2H2O(l) 下列判断正确的是 （ AD ）AX是正极 BY是正极CY极发生还原反应 DY极发生氧化反应4、据报道，美国正在研究的锌电池可能取代目前广泛使用的铅酸蓄电池，锌电池具有容量大，污染少等优点，电池反应为2ZnO22ZnO，原料为锌粒、电解液和空气下列叙述正确的是 （ B ）A锌为正极，空气进入负极反应 B负极反应为：ZnZe-Zn2+C正极发生氧化反应 D电解质溶液肯定不是酸溶液5、一种新型燃料电池，它是用两根金属做电极插入KOH溶液中，然后向两极上分别通甲烷和氧气，其电池反应为：X极：Y极：下列关于此燃料电池的有关说法中错误的是 （ D ）A通过甲烷的电极（X）为电池的负极，通过氧气的电极（Y）为电池正极B放电一段时间后，电解质溶液中KOH的物质的量改变C在标准状况下，通过56L氧气，完全反应后有10mol的电子发生转移D放电时，通过甲烷的一极附近的pH升高6、电子表所用的某种纽扣电池的电极材料为Zn和Ag2O，电解质溶液是KOH溶液。电池总反应式为：ZnAg2O=ZnO2Ag, 下列说法错误的是 （ A ）A该电池的正极是Zn，负极是Ag2OB该电池负极的电极反应式为：Zn2OH2e=ZnOH2OC理论上该电池工作一段时间后，溶液中KOH的浓度不变D该电池工作时，电解质中的阴离子向负极移动7、在如右图所示的装置中，a的金属性比氢要强，b为碳棒，关于此装置的各种叙述不正确的是 （ CB ）A碳棒上有气体放出，溶液pH变大 Ba是正极，b是负极C导线中有电子流动，电子从a极流到b极Da极上发生了氧化反应8、有人设计出利用CH4和O2的反应，用铂电极在KOH溶液中构成原电池。电池的总反应类似于CH4在O2中燃烧，则下列说法正确的是 （ A ） 每消耗1molCH4可以向外电路提供8mole-负极上CH4失去电子，电极反应式CH4+10OH-8e-=CO32-+7H2O负极上是O2获得电子，电极反应式为 O2+2H2O+4e-=4OH-电池放电后，溶液PH不断升高A. B. C. D.点 拨：本题是考查原电池原理在燃料电池中的具体应用，首先要判断出电池的正负极，其方法是确定在该电极上发生的是失电子还是得电子反应，若发生的是失电子反应是原电池的负极，反之是正极。CH4在铂电极上发生类似于CH4在O2燃烧反应，即CH4 CO2严格讲生成的CO2还与KOH反应生成K2CO3，化合价升高，失去电子，是电池的负极，电极反应式为CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O，1molCH4参加反应有8mole-发生转移，O2在正极上发生反应，获得电子，电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-。虽然正极产生OH-，负极消耗OH-，但从总反应CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O可看出是消耗KOH，所以电池放电时溶液的PH值不断下降，故正确，错误。9（ 04江苏）碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为： Zn(s)+ 2MnO2(s) + H2O(l) = Zn(OH)2(s) + Mn2O3(s)下列说法错误的是 （ C ） A电池工作时，锌失去电子 B电池正极的电极反应式为：2MnO2(s)+H2O(1)+2e- = Mn2O3(s)+2OH-(aq) C电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极 D外电路中每通过O.2mol电子，锌的质量理论上减小6.5g解析： 该电池的电解液为KOH溶液，结合总反应式可写出负极反应式：Zn(s)+2OH-(aq)-2e- = Zn(OH)2(s)，用总反应式减去负极反应式，可得到正极反应式：2MnO2(s)+H2O(1)+2e- = Mn2O3(s)+2OH-(aq)。Zn为负极，失去电子，电子由负极通过外电路流向正极。1molZn失去2mol电子，外电路中每通过O.2mol电子，Zn的质量理论上减小6.5g。10、可给笔记本电脑供电的甲醇燃料电池已经面世，其结构示意图如下。甲醇在催化剂作用下提供质子(H)和电子，电子经外电路、质子经内电路到达另一电极后与氧气反应，电池总反应为：2CH3OH3O2=2CO24H2O。下列说法不正确的是（ B ）A右电极为电池正极，b处通入的物质是空气B左电极为电池负极，a处通入的物质是空气C负极反应式为：CH3OHH2O6e=CO26HD正极反应式为：O24H4e=2H2O11、下列化学反应的化学能可直接转变成电能的是 （ A ）A2FeCl3CuCuCl22FeCl2BAlCl33NH3H2OAl(OH)33NH4ClC2Fe(OH)3 Fe2O33H2ODNa2OCO2Na2CO312、化学电池在通讯、交通及日常生活中有着广泛的应用 （1）、目前常用的镍（Ni） 镉（Cd） 电池，其电池总反应可表示为：已知均难溶于水但溶于酸，以下说法正确的是 （ B ）、以上反应是可逆反应 、以上反应不是可逆反应、充电时化学能转化为电能 、放电时化学能转化为电能ABCD（2）废弃的镍镉电池已成为重要的环境污染物，有资料表明一节废镍电池可以使一平方米面积耕地失去使用价值。在酸性土壤中这种污染尤为严重。这是因为_。（3）另一种常用的电池是锂电池（锂是一种碱金属元素，其相对原子质量为7），由于它的比容量（单位质量电极材料所能转换的电量）特别大而广泛应用于心脏起搏器，一般使用时间可达十年。它的负极用金属锂制成，电池总反应可表示为：试回答：锂电池比容量特别大的原因是_。锂电池中的电解质溶液需用非水溶剂制，为什么这种电池不能使用电解质的水溶液？请用化学方程式表示其原因。参考答案：（1）B（2）重金属变为可转化为可溶于水的物质，增加污染程度（3）Li的相对原子质量小，13、用铜、银与硝酸银设计一个原电池，此电池的负极是 ；负极的电极反应是 。用锌片、铜片连接后浸入稀硫酸溶液中，构成了原电池，工作一段时间后，锌片的质量减少了3.25g，铜片表面析出氢气 L（标准状况），导线中通过 mol电子。