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1、化学反应与能量 第二章 第 二 节 化学能与电能 第 二 课时 发展中的化学电源 学习目标 1 了解几种新型电池。 2 会书写简单的电极反应式。 3 认识研制新型电池的重要性。 目标 导航 目标解读 重点：了解几种新电池；认识化学能转化为电能对现代化的重大意义。 难点：书写简单新型电池的电极反应式。 形形色色的电池 情境切入 电池作为生活中常用的物品，我们每一个人都不陌生，电池在我们生活中的使用量正在迅速增加，已深入到我们生活和工作的每一个角落。我国是电池生产和消费大国，目前年产量达 140 亿枚，占世界产量 1/3 。如果以全国约 3. 6 亿个家庭，每户每年用 10 枚计，消费量已是 36
2、 亿。电池的使用改变了人们的生活质量，你都见过下面的哪些电池呢？ 干电池、铅蓄电池、铅晶 蓄电池、铁镍蓄电池、镍镉蓄电池、银锌蓄电池、燃料电池、太阳电池、温差电池、核电池、锌锰干电池、碱性锌锰电池、锌汞电池、锌空气电池、固体电解质电池、锂电池等等。这些形状不同、用途不同、反应原理不同，但都冠以同样的名字 电池。这些电池是怎样提供电能的呢？让我们一起来认识电池家族吧！ 自主预习 感悟教材 学与思 ( 对应学生用书 P 44 ) 化学电源种类 常见的化学电源通常分为三类： 、 、 。 1. 是一次性电池，放完电后不能再使用，如 电池。 2 是二次电池。它在放电时进行的氧化还原反应，在充电时又可 ，
3、使生成物恢复原状，如此充放电可 进行至一定周期后终止。如 、镍镉充电电池、镍氢充电电池、 等。 干电池 充电电池 燃料电池 干电池 锌锰 充电电池 逆向进行 循环 铅蓄电池 锂离子电池 3 是高效，环境友好的发电装置。燃料电池与普通电池的差别是 源源不断地提供燃料和氧化剂，使反应能够连续进行，如 电池。 以上电池中最早使用的化学电池是 ，最早使用的蓄电池是 ，新一代可充电的绿色电池是 。 燃料电池 用外加设备 氢氧燃料 锌锰电池 铅蓄电池 锂离子电池 问题探究： 充电电池与一次电池相比有何优点？如何科学合理地使用充电电池？ 提示： 充电电 池比一次电池更持久耐用，更方便实惠，可以节约资源，减少
4、废电池的处理量等。使用充电电池时需注意要合理充电，不能过量充电；不使用时要从用电器中取出，密封贮存于干燥处等。 互动 课堂 核心 突破 导与练 ( 对应学生用书 P 44 ) 要点一 干电池 干电池是用锌制圆筒形外壳作负极，位于中央的顶盖有铜帽的石墨作正极，在石墨周围填充 淀粉糊作电解质，还填有 M n Z n 池 ) 。 电极反应：负极 ( 锌筒 ) ： 2e= =Z 正极 ( 石墨 ) ： 2 2e= =2 电池总反应： 2N H4= =Z 2 例 1 日常所用干电池的电极分别为碳棒 ( 上面有铜帽 ) 和锌皮，以糊状 Z n 其中加入 M n 2) ，电极反应式可简化为： 2e= =Z
5、， 2N H4 2e= =2(N 能生成一种稳定的物质 ) 。根据上述判断，下列结论正确的是 ( ) A 锌为正极，碳为负极 B 锌为负极，碳为正极 C 工作时，电子由碳极经外电路流向锌极 D 长时间连续使用时，内装糊状物可能流出腐蚀用电器 【解析】 由负极失电子发生氧化反应，正极得电子发生还原反应或根据原电池形成的条件，相对活泼 ( 指金属性 ) 的一极为负极，相对不活泼的一极为正极可判断出选项 B 正确， A 不正确。在外电路，电子从负极流向正极，故选项 C 不正确。长时间连续使用该原 电池，由于锌皮慢慢溶解而破损，且 M n 2而生成 糊状物也越来越稀，故其很可能流出腐蚀用电器，选项 D
6、 正确。 【 答案 】 人们利用原电池原理，制作了多种电池，如电子计算机所用纽扣电池就是其中一种。它的两极材料为锌和氧化银，电解质溶液为 K 液，其电极反应是： 2 2e= =Z n O 2e= =2 2列判断正确的是 ( ) A 锌为正极， 负极 B 锌为负极， 正极 C 原电池工作时，正极区溶液碱性减弱 D 原电池工作时，负极区溶液碱性增强 【解析】 原电池中发生失电子反应的电极为负极，所以锌为负极， 正极， B 项正确；因为负极反应为 2 2e= =Z n O 即负极区域溶液中 c ( 不断减小，溶液碱性减弱，所以 D 项不正确；由正极反应式可知，正极区域有 成，正极区域溶液碱性增强，
7、C 项错。 【 答案 】 B 要点二 充电电池 1. 铅蓄电池 铅蓄电池是用含锑 5% 8% 的铅锑合金铸成格板，在格板上分别填充 P b b 作为正极和负极。二者交替排列而成，在电极之间注入密度为 1. 25 c m 3的硫酸溶液。 负极： 4 2e= =P b S P b 4H 4 2e= =P b S 2总反应： P b 2 =2P b S 22 镍镉碱性蓄电池 负极 (C d ) ： 2 2e= =H)2正极 (N ： 2 2e= =2 2反应： 2 2= =H)2 23 新一代绿色电池 锂离子电池 特点：高能电池，工作效率高，电压高，质量轻，贮存时间长等。用途：电脑、手表、心脏起搏器
8、等。 例 2 镍镉可充电电池在现实生活中应用广泛，它的充放电反应按下式进行： H )2 2 H)2充电放 电 2H ) 2由此可知电池放电时的负极材料是 ( ) A H )2B H)2C D H )2【解析】 本题考查通过氧化还原反应来判断原电池正负极，负极发生氧化反应，因此该原电池放电时的负极材料应该是 【 答案 】 C 无论何种原电池都要符合原电池的基本工作原理，负极失电子发生氧化反应，正极上发生还原反应，同时注意电解质溶液的条件来书写电极反应方程式。 方法 指导 汽车的启动电源常用铅蓄电池，其放电时的原电池反应如下： P b 2 =2P b S 2根据此反应判断，下列叙述中正确的是 (
9、) A 正极 B P b 氧化 C 负极反应是： 4 2e= =P b S 电池放电时，溶液的酸性增强 【解析】 放电时，发生的电极反应为： 负极： 4 2e= =P b S P b 4H 4 2e= =P b S 2A 不正确； P b 还原， B 不正确；电池放电时， H被消耗，生成 溶液的酸性减弱， D 不正确。 【 答案 】 C 要点三 燃料电池的工作原理 燃料电池是把外界燃料 (甲醇等 ) 和空气不断通入，直接氧化，使化学能转化为电能。常见的燃料电池有氢氧燃料电池、甲烷燃料电池、甲醇燃料电池等。电解质不同，电极反应就不同，如氢氧燃料电池以碱液为电解质，其放电原理为： 负极 (反应式：
10、 24e 4= =4氧化反应 ) 正极 (反应式： 2 4e= =4 还原反应 ) 电池总反应式： 2 =2氢氧燃料电池以酸为电解质，其放电原理为： 负极 (反应式： 24e= =4H( 氧化反应 ) 正极 (反应式： 4H 4e= =2还原反应 ) 电池总反应式： 2 =2例 3 燃料电 池是目前电池研究的热点之一。现有某课外小组自制的氢氧燃料电池，如图所示 a 、 b 均为惰性电极。下列叙述不正确的是 ( ) A a 极是负极，该电极上发生氧化反应 B b 极反应是 4 O H 4e= =2C 总反应方程式为 2 =2D 氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源 【解析】 A 项 a 极通
11、 极反应为： 24O H 4e= =4生氧化反应； B 项： b 极通 极反应为： 2 4e= =4 B 项不正确； C 项：正负极电极反应式相加得总 反应为 2 =2 D 项：氢氧燃料电池的能量高，且产物为水，对环境无污染，故是具有应用前景的绿色电源。 【 答案 】 B 燃料电池的题目年年考，年年新，但最终落脚点较低，所考查内容无非是原电池的基本工作原理。 解决该类习题的关键环节就是元素化合价的判断。要找出元素的确切化合价，然后依此推导其他元素的化合价变化；牢记原电池负极上发生氧化反应，元素化合价升高，正极上发生还原反应，元素化合价降低，同时还要注意各种元素的存在形式。 方法指导 燃料电池是
12、一种新型电池。它主要是利用燃料燃烧原理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：12g) l) 2e= =2O HY 极： g) 2 2e= =2l) 下列说法正确的是 ( ) A X 是正极 B Y 是正极 C Y 极发生还原反应 D Y 极发生氧化反应 【解析】 从电极反应式可看出， X 极发生得 电子的还原反应，是正极， Y 极上发生失去电子的氧化反应，是负极。 【 答案 】 易错点 原电池电极反应的书写不规范致错 典例 市场上出售的 “ 热敷袋 ” 的主要成分是铁屑、炭粉、木屑、少量氯化钠和水等。 “ 热敷袋 ” 启用之前将塑料袋轻轻揉搓就会放出热量。使用完后，会发现有大量铁锈存在。 易错 盘点 (对应学生用书 P 45 ) (1) “ 热敷袋 ” 是利用 _ _ 放出的热量。 (2)
