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1、第二节化学能与电能第2课时化 学 电 源,化学反应与能量,第2课时化 学 电 源,锂离子电池的阴极材料为锂金属氧化物，具有高效率、高能量密度的特点，并具有放电电压稳定、工作温度范围宽、自放电率低、储存寿命长、无记忆效应及无公害等优点。但目前锂离子电池在大尺寸制造方面存在一定问题，过充控制的特殊封装要求高，价格昂贵，所以尚不能普遍应用。目前世界上运行的最大锂离子储能系统是A123公司投资建设的，装机容量为2兆瓦。化学电池有哪些种类，他们又有什么区别呢？,了解新型电池的重要性。,发展中的化学电源,1干电池干电池是一种_电池，最早使用的是_，其负极是_。为防止漏电，改良后的碱性锌锰电池将电池内的电解
2、质_换成湿的_。,一次性 锌锰电池,锌,NH4Cl KOH,2充电电池充电电池又称_电池，它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。(1)铅蓄电池。负极材料为_，正极材料为_，电解质为_。,二次,Pb PbO2,H2SO4,(2)镍镉电池。正极材料为_，负极材料为_，电解质为_。(3)锂离子电池。新一代可充电的绿色电池，低功耗电器的主流电源。,NiO(OH) Cd KOH,3燃料电池(1)原理。利用原电池的工作原理将_和_反应所放出的化学能直接转化为电能。(2)与其他电池的区别。反应物不储存在_而是由外设装备提供燃料和氧化剂。,燃料 氧化剂,电池内部,应用
3、思考：在锂电池中，负极为Li，那么电解质能是水溶液形式吗？,提示：因为锂是活泼金属且能与水发生反应，故电解质不能是水溶液，通常为非水溶剂。,综合拓展,一、发展中的化学电源,尝试应用,1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：电池分为一次电池、二次电池和新型电池(燃料电池)。手机上用的锂离子电池可以反复充放电，属于二次电池，A选项正确。锌比铜活泼，因此构成原电池时，锌失电子作负极，电子沿外电路流向正极铜，所以B选项错误。答案：B,2对化学电源的叙述正确
4、的是()A化学电源比火力发电对化学能的利用率高B化学电源所提供的电能居于人类社会现阶段总耗电量的首位C化学电源均是安全、无污染的D化学电源即为可充电电池,解析：化学电池对化学能有较高的利用率，但不是用电的主要渠道，化学电池对环境的污染也日益严重，化学电池分一次性、可充电两大类。答案：A,3废电池的污染引起人们的广泛重视，废电池中对环境形成污染的主要物质是()A锌 B汞C石墨 D二氧化锰,解析：电池中的汞为重金属，有毒，泄漏会引发大面积水体污染和土壤污染。答案：B,一、电极反应式的书写,(1)已知某燃料电池的总反应为2H2O2 2H2O，则通入负极的应是_，电极方程式为_，通入正极的应是_，电极
5、方程式为_。,(2)若把KOH溶液改为稀H2SO4作电解质，则电极方程式，正极：_，负极：_。(3)若把H2改为CH4，用KOH溶液作电解质，则电极方程式，负极：_，正极：_。,解析：根据总反应可知，H2在反应中被氧化，应从负极通入，又因为电解质是KOH溶液，不可能生成H，故负极反应为2H24OH4e=4H2O，正极反应为O22H2O4e=4OH；若把KOH溶液改为稀H2SO4作电解质，溶液中不可能生成OH，故负极反应为2H24e=4H，正极反应为O24H4e=2H2O；若把H2改为CH4，用KOH溶液作电解质，CH4被氧化，因在KOH溶液中不可能产生CO2，故生成 。,答案：(1)H22H2
6、4e4OH=4H2OO2O22H2O4e=4OH(2)O24H4e=2H2O2H24e=4H(3)CH48e10OH= 7H2O2O24H2O8e=8OH名师点睛：解答燃料电池习题的一般步骤：根据化学方程式分析化合价的升高和降低，找出被氧化的物质和被还原的物质。,根据原电池负极发生氧化反应，正极发生还原反应，找出对应的负极反应物和正极反应物。根据化合价升高和降低分析失电子数目和得电子数目，写出电极反应。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。,变式应用,1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
7、是()A以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时，正极反应都为：O22H2O4e=4OHB以NaOH溶液为电解液时，负极反应为Al3OH3e=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：电解质溶液显碱性或中性，该燃料电池的正极发生反应为：O22H2O4e=4OH，A对；铝作负极，负极反应应该是铝失去电子变为铝离子，在氢氧化钠的溶液中铝离子继续与过量的碱反应生成偏铝酸根，因此负极反应为：Al4OH3e=AlO 2H2O，B错；该电池在碱性条件下消耗了碱，反应式为4Al3O24OH=4AlO 2H2O，溶液pH降低
8、，C错；电池工作时，电子从负极出来经过外电路流到正极，D错。答案：A,二、发展中的化学电源,(2011年新余四中、临川二中高一联考)电子表和电子计算器的电源常用微型银锌原电池，其电极分别为Ag2O和Zn，电解质溶液为一定浓度的KOH溶液，放电时锌极上的电极反应式为：Zn2OH2e=Zn(OH)2；氧化银电极上的反应式为：Ag2OH2O2e=2Ag2OH，总的电池反应式为：Ag2OH2OZn=Zn(OH)22Ag。下列说法正确的是()A溶液中OH向正极移动，K、H向负极移动,B锌发生还原反应，氧化银发生氧化反应C锌是负极，氧化银是正极D随着电极反应的不断进行，电解质溶液的碱性减弱,解析：由锌极上
9、的电极反应式可知锌的化合价升高，发生氧化反应，为负极，故B项错误，C项正确；根据电极反应式我们还可以知道，负极消耗OH，正极产生OH，所以OH是向负极移动，故A项错误；随着电极反应的不断进行，电解质溶液中的水不断被消耗，KOH溶液逐渐变浓，故溶液的碱性增强，D项错误。答案：C,名师点睛：有关新型电池的考查题目在电化学试题中占有很大比例。考查角度一般有如下几点：正、负极的判断；正、负极反应式及电池方程式；电解质溶液的pH变化；电解质溶液恢复原状的措施。在解答电解质溶液恢复原状的措施时一定要从原电池的原理入手：负极：化合价升高，失电子，被氧化；正极：化合价降低，得电子，被还原；电子及电流流向；电解
10、质溶液复原时，要准确分析从溶液中出来了哪些原子及原子的物质的量。,变式应用,2镍镉电池是一种可充电电池，其反应的化学方程式为：Cd(OH)2Ni(OH)2 Cd2NiO(OH)2H2O。由此可知，该电池的负极材料是()ACd BNiO(OH)CCd(OH)2 DNi(OH)2,解析：在判断原电池的负极材料时应看放电过程，且负极发生的是氧化反应，化合价升高，所以镍镉电池的负极材料为Cd。答案：A,水平测试,1某原电池总反应的离子方程式为2Fe3Fe=3Fe2，不能实现该反应的原电池是()A正极为Cu，负极为Fe，电解质溶液为FeCl3溶液B正极为C，负极为Fe，电解质溶液为Fe(NO3)3溶液C
11、正极为Fe，负极为Zn，电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液D正极为Ag，负极为Fe，电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液,解析：理论上讲，任何一个氧化还原反应都可以设计成一个原电池。从原电池总反应离子方程式上看，2Fe3Fe=3Fe2，Fe失去电子，作负极。因此正极为活动性比铁弱的金属或非金属(如碳棒、铂)，故C项不符合此要求。Fe3在正极上得电子，因此电解质溶液中必含Fe3。A、B、D符合以上两个条件。答案：C,2铅蓄电池的两极分别为Pb、PbO2，电解液为硫酸，工作时反应为：PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O，下列结论正确的是()APb为正极被氧化B 只向PbO2极移动,C电解液
12、浓度不断减小D溶液的pH不断减小,解析：放电时，Pb失电子被氧化，反应消耗H2SO4，且生成水，c(H)下降，pH增大。答案：C,3下列关于原电池的说法中错误的是()A原电池是一种将化学能直接转化为电能的装置B原电池中，正极发生氧化反应C充电电池在充电时，将电能转化为化学能贮存在电池中D在燃料电池的负极上发生反应的通常是可燃性气体,解析：原电池的正极上发生的是还原反应，而负极上发生的是氧化反应。答案：B,4废旧电池处理不当不仅会造成浪费，还会对环境造成严重污染，对人体健康也存在极大的危害。有同学想变废为宝，他的以下想法你认为不正确的是()A把锌皮取下洗净用于实验室制氢气B碳棒取出洗净用作电极C
13、把铜帽取下洗净回收利用D电池内部填有NH4Cl等化学物质，将废旧电池中的黑色糊状物作化肥用,解析：废旧电池中含有汞、锰、镉、铅、锌等，未经处理用作肥料会对环境造成严重污染，危害人体健康。答案：D,5(双选题)燃料电池是一种新型电池，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： O2(g)H2O(l)2e=2OH；Y极：H2(g)2OH2e=2H2O(l)。下列说法正确的是()AX是正极 BY是正极CY极发生还原反应 DY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：AD,6我国首创的以铝空气海水电池为能源的新型海水标志灯已研制成功。这种灯以取之不尽的海水为电解质溶液，靠空气中的氧使铝不断氧化而源源不断产生电流。只要把灯放入海水中，数分钟后就会发出耀眼的闪光，其能量比干电池高2050倍。试推测此种新型电池可能的基本结构及电极反应式：(1)_是负极，电极反应式为_。(2)_是正极，电极反应式为_。,
