《高中化学（人教版）选修四配套课件：4.2 化学电源 探究导学课型（教师用书配套课件）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中化学（人教版）选修四配套课件：4.2 化学电源 探究导学课型（教师用书配套课件）（89页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第二节化学电源 自主预习 一 化学电源1 定义 将化学能变成电能的装置 2 分类 充电 失去电子 得电子 3 衡量电池优劣的指标 1 比能量 所能输出电能的多少 2 比功率 单位质量或单位体积所能输出功率的大小 3 电池的可储存时间的长短 单位质量或单位体积 4 化学电源的优点 1 化学电池的能量转换效率较高 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 并可在各种环境下工作 二 一次电池1 碱性锌锰电池 1 基本构造 2 工作原理 负极反应 正极反应 总反应 Zn 2OH 2e Zn OH 2 2MnO2 2e 2H2O 2MnO OH 2O
2、H Zn 2MnO2 2H2O 2MnO OH Zn OH 2 3 特点 碱性锌锰电池比普通锌锰电池性能好 它的比能量和可储存时间均有提高 适用于大电流和连续放电 2 锌银电池 1 基本构造及工作原理 2 工作原理 负极反应 正极反应 总反应 Zn 2OH 2e Zn OH 2 Ag2O 2e H2O 2Ag 2OH Zn Ag2O H2O Zn OH 2 2Ag 3 特点 比能量大 电压稳定 储存时间长 适宜小电流连续放电 3 锂电池 1 基本组成 负极 正极 MnO2 CuO FeS2等 电解质 非水溶剂 锂 2 特点 比能量高 电压高 工作温度宽 可储存时间长 三 二次电池1 二次电池
3、1 基本构造 2 工作原理 放电过程 负极 正极 总反应 PbO2 4H 2e PbSO4 2H2O Pb PbO2 2H2SO4 2PbSO4 2H2O 充电过程 阴极 反应 阳极 反应 总反应 还原 PbSO4 2H2O 2e PbO2 4H 氧化 2PbSO4 2H2O Pb PbO2 2H2SO4 铅蓄电池的充 放电过程 Pb PbO2 2H2SO42PbSO4 2H2O 3 铅蓄电池的优缺点 优点 可重复使用 电压稳定 使用方便 安全可靠 价格低廉 缺点 比能量低 笨重 废弃电池污染环境 2 燃料电池 以酸性氢氧燃料电池为例 1 基本构造 2 工作原理 负极反应 正极反应 电池反应
4、2H2 4e 4H O2 4H 4e 2H2O 2H2 O2 2H2O 3 特点 能量转换率高 污染小 电极本身不包含活性物质 只是一个催化转化元件 工作时 和 连续地由外部供给 在电极上不断进行反应 不断地被排除 燃料 氧化剂 生成物 预习小测 1 下列有关化学电源的说法中正确的是 A 化学电源只能将化学能转化为电能B 燃料电池能将全部化学能转化为电能C 二次电池又叫蓄电池 它放电后可再充电使活性物获得再生D 一次电池包括干电池和蓄电池 解析 选C 化学电源工作时也有少量热量产生 故化学能也部分转化为热能 A项错误 任何电池的效率都不能达到100 燃料电池的能量转化率为80 左右 B项错误
5、蓄电池并不是一次电池 故D项错误 2 下列化学电源属于绿色电池的是 A 干电池B 镍镉电池C 锌锰电池D 氢氧燃料电池 解析 选D 干电池 镍镉电池 锌锰电池都含有一些毒性很强的重金属 会对土壤 水源造成严重的污染 并通过食物链给人体健康造成威胁和危害 氢氧燃料电池中反应产物是水 无污染 3 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质溶液 电池总反应为Zn 2MnO2 2H2O Zn OH 2 2MnO OH 下列说法错误的是 A 电池工作时 锌失去电子B 电池正极的电极反应式为2MnO2 2H2O 2e 2MnO OH 2OH C 电池工作时
6、电子由正极通过外电路流向负极D 外电路中每通过0 2mol电子 锌的质量理论上减少6 5g 解析 选C 电池工作时 锌作负极 失去电子 负极的电极反应为Zn 2OH 2e Zn OH 2 正极的电极反应为2MnO2 2H2O 2e 2MnO OH 2OH 在外电路 电子由负极流向正极 通过0 2mol电子 锌消耗0 1mol 其质量减少6 5g 4 纽扣电池可用于计算器 电子表等的电源 有一种纽扣电池 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Zn Ag2O H2O 2Ag Zn OH 2 关于该电池的叙述不正确的是 A 使用时电子由Zn极经外电路流向Ag2O极 Zn
7、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Ag2O 2e H2O 2Ag 2OH D Zn极发生氧化反应 Ag2O极发生还原反应 解析 选B 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项也正确 5 下列电池工作时 O2在正极放电的是 解析 选B 氢氧燃料电池 氧气在正极通入 氢气在负极通入 故答案选B 6 如图是生活中常用的锌锰干电池的示意图 下列有关说法中不正确的是 A 电池内部含有电解质B 锌是负极 碳棒是正极C 电池用完后可埋入土壤D 锌锰干电池
8、属一次电池 解析 选C 根据干电池的示意图可知 内部的氯化铵是电解质 A正确 锌是活泼的金属 所以锌是负极 碳棒是正极 所以选项B正确 干电池中含有重金属 随意丢弃能造成环境污染 要分类回收 C不正确 锌锰干电池不能反复充放电 属于一次电池 D正确 7 某碱性蓄电池在充电和放电时发生的反应为Fe NiO2 2H2OFe OH 2 Ni OH 2 下列说法中正确的是 A 放电时 负极上发生反应的物质是FeB 放电时 正极反应是NiO2 2e 2H Ni OH 2C 充电时 阴极反应是Ni OH 2 2e 2OH NiO2 2H2OD 充电时 阳极应该是镍元素化合价降低 解析 选A 放电时 铁元素
9、化合价升高 被氧化 应为原电池负极 故A正确 此电池为碱性电池 反应方程式时不能出现H 放电时 正极反应是NiO2 2e 2H2O Ni OH 2 2OH 故B错误 充电时 阴极反应为原电池负极反应的逆反应 阴极反应是Fe OH 2 2e Fe 2OH 故C错误 充电时 阳极反应为Ni OH 2 2OH 2e NiO2 2H2O 镍元素的化合价升高 D错误 探究1 一次电池 互动探究 1 碱性锌锰电池 1 如何确认其负极及负极产物 提示 化合价升高的物质在负极反应 锌失电子变成锌离子 因为是在碱性环境下 所以应该生成氢氧化锌 2 该电池中锰的化合价如何变化 提示 锰元素从二氧化锰中的 4价降为
10、氢氧化氧锰中的 3价 3 从理论上分析 该电池工作过程中KOH的量如何变化 提示 KOH没有被消耗 所以它的量保持不变 2 锌银电池 1 锌银电池的负极反应物质及生成物分别是什么 提示 负极是锌失电子后变成锌离子 然后在碱性环境中生成氢氧化锌 2 锌银电池的正极反应物质及生成物分别是什么 提示 氧化银中的银离子在正极得电子变成银单质 而其中的氧负离子 O2 在碱性条件下只能结合水分子生成氢氧根离子 3 若负极消耗1molZn 那么正极会产生多少Ag 提示 根据两极得失电子相等 Zn和Ag的物质的量之比应为1 2 所以若负极消耗1molZn 那么正极会产生2molAg 探究总结 一次电池的特点1
11、 反应物均在电池内部 2 不能反复充电使用 当物质消耗完后该电池即不可再用 3 一次电池的工作原理与原电池相同 拓展延伸 碱性电池的优点 1 耐久的电量 一般是普通电池的三到七倍 2 输出稳定 3 不漏液 探究训练 1 正在研究的锌电池可能取代目前广泛使用的铅蓄电池 它具有容量大等优点 其电池反应式为2Zn O2 2ZnO 其原料为锌 电解液和空气 则下列叙述正确的是 A 锌为正极 空气进入负极反应B 负极反应为Zn 2e Zn2 C 正极发生氧化反应D 电解液是强酸 解题指南 解答本题需注意以下两点 1 正极发生反应的物质是氧气 2 活泼金属易与酸反应 解析 选B 由电池反应知 负极发生氧化
12、反应为Zn 2e Zn2 由此可知A C不对 B正确 由于负极是较活泼的金属锌且产物为ZnO 故电解液肯定不是强酸 否则无论电池工作与否 锌极很快就会被腐蚀 且酸性条件下不会有ZnO生成 故D错误 2 2016 全国卷 Mg AgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池 下列叙述错误的是 A 负极反应式为Mg 2e Mg2 B 正极反应式为Ag e AgC 电池放电时Cl 由正极向负极迁移D 负极会发生副反应Mg 2H2O Mg OH 2 H2 解题指南 解答本题注意以下两点 1 原电池原理的判断 2 原电池电极反应的书写方法 解析 选B 根据题意 电池总反应式为Mg 2AgCl MgCl
13、2 2Ag 正极反应式为2AgCl 2e 2Cl 2Ag 负极反应式为Mg 2e Mg2 A项正确 B项错误 对原电池来说 在电解质溶液的内部 阴离子由正极移向负极 C项正确 由于镁是活泼金属 则负极会发生副反应Mg 2H2O Mg OH 2 H2 D项正确 3 2016 淄博高二检测 可用于电动汽车的铝 空气燃料电池 通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解质溶液 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溶液为电解质溶液时 正极反应都为O2 2H2O 4e 4OH B 以NaOH溶液为电解质溶液时 负极反应为Al 3OH 3e Al OH 3 C 以NaOH
14、溶液为电解质溶液时 电池在工作过程中电解质溶液的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 正极O2得电子 溶液显碱性或中性时 正极反应都为O2 2H2O 4e 4OH A项正确 铝作负极 铝失电子 碱性溶液 NaOH 中的负极反应为Al 4OH 3e Al 2H2O B项错误 在碱性时总的电池反应式为4Al 3O2 4OH 4Al 2H2O 溶液pH降低 C项错误 电池工作时 电子从负极流向正极 D项错误 补偿训练 我国首创的海洋电池以铝板为负极 铂网为正极 海水为电解质溶液 空气中的氧气与铝反应产生电流 电池总反应为4Al 3O2 6H2O 4Al OH 3 下列
15、说法不正确的是 A 正极反应式为O2 2H2O 4e 4OH B 电池工作时 电流由铝电极沿导线流向铂电极 C 以网状的铂为正极 可增大与氧气的接触面积D 该电池通常只需更换铝板就可继续使用 解析 选B 正极上通入空气 发生还原反应 正极反应式为O2 2H2O 4e 4OH 故A正确 电池工作时 电流由正极流向负极 即从铂电极沿导线流向铝电极 故B错误 铂做成网状的目的是增大与氧气的接触面积 故C正确 不断反应 不断溶解 所以一段时间后 更换铝板就可以继续使用 故D正确 探究2 二次电池和燃料电池 互动探究 1 二次电池 1 二次电池充电放电时互为可逆过程 是可逆反应吗 提示 二次电池的充电反
16、应和放电反应是两个相反的过程 但反应条件不同 不能互称可逆反应 2 一次电池和二次电池的本质区别是什么 提示 一次电池放电之后不能充电 即内部的氧化还原反应是不可逆的 二次电池在放电时所进行的氧化还原反应 在充电时可以逆向进行 使电池恢复到放电前的状态 可多次重复使用 3 铅蓄电池放电时 溶液中的阴 阳离子如何运动 提示 向负极移动 H 向正极移动 一般来讲 带负电荷的阴离子向负极定向移动 带正电荷的阳离子向正极定向移动 离子移动的目的是使电解质溶液整体区域和局部区域都保持电中性 4 在铅蓄电池的充 放电过程中 溶液的pH分别如何变化 提示 根据电池的总反应 Pb PbO2 2H2SO42PbSO4 2H2O可作出判断 放电时 消耗硫酸 pH增大 充电时生成硫酸 pH减小 2 燃料电池 1 燃料电池供电时燃料会燃烧吗 燃料电池的优点有哪些 提示 不会 燃料电池是燃料与氧化剂分别在两个电极上反应 将化学能直接转化为电能 不会发生燃烧转化为热能 其优点 燃料电池能量转化率高 超过80 污染小 2 分别写出氢氧燃料电池在酸性介质和碱性介质中的负极电极方程式 提示 两种电池均是氢气在负极失电子
