《2018-2019版化学新设计同步鲁科版选修四课件：第一章 化学反应与能量转化 第3节 第2课时 》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2018-2019版化学新设计同步鲁科版选修四课件：第一章 化学反应与能量转化 第3节 第2课时 （48页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第2课时 化学电源,目标导航 1.了解化学电源的分类。2.熟悉几种常见化学电源的组成及工作原理，会熟练书写电极反应式。3.了解化学电源的广泛应用及废旧电池对环境的危害及处理方法。,一、化学电池,1.概念：是将 直接转化为 的装置。化学电池的主要部分是 溶液和浸在溶液中的 极和 极，使用时将两极用导线接通，就有电流产生，因而获得电能。,化学能,电能,电解质,正,负,一次电池,二次电池,燃料电池,二、常见的化学电池 1.一次电池,(1)酸性锌锰电池 组成 正极：石墨；负极：锌筒；电解质： 。 工作原理 负极反应： ； 正极反应： 。 (2)碱性锌锰电池 组成 正极： ；负极： ；电解质： 。,氯化
2、铵和氯化锌混合溶液,Zn2e=Zn2,2e=2NH3H2,MnO2,Zn,KOH,工作原理 负极反应： ； 正极反应： 。 总反应： ZnMnO2H2O=ZnOMn(OH)2。,Zn2OH2e=ZnOH2O,MnO22e2H2O=Mn(OH)22OH,2.二次电池(以铅蓄电池为例),(1)组成 正极： ；负极： ；电解质： 。 (2)工作原理 铅蓄电池是最常见的二次电池，其电极反应分为放电和充电两个过程。,PbO2,Pb,H2SO4溶液,3.燃料电池,(1)氢氧燃料电池 下图为一种氢氧燃料电池结构示意图，电解质溶液为KOH溶液，电极材料为多孔石墨，氢气和氧气(或空气)源源不断地通到电极上。,则
3、氢氧燃料电池的电极反应为 负极： ； 正极： ； 电池总反应为 。 (2)工作原理 燃料电池不同于一般的原电池和蓄电池，它的特点是电池的正负极反应物气体分别储存在电池之外的容器中。两种气体分别不断地输入燃料电池的两极，通过燃料气体在 发生的 和氧气在 发生的 ，实现一个相当于燃烧反应的电池反应，将化学能转变为电能。,2H24OH4e=4H2O,O22H2O4e=4OH,2H2O2=2H2O,负极,氧化反应,正极,还原反应,燃料电池的燃料除了氢气外，还有 、甲醇和 等。 (3)应用前景 燃料电池具有能量利用效率高、可连续使用和污染轻等优点，已成为一种发展前景十分广阔的化学电源。,甲烷,乙醇,【练
4、一练】,1.化学电池与其他能源相比有哪些优点？,答案 化学电池的优点是：能量转换效率高，供能稳定可靠。可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的电池和电池组，使用方便。易维护，可在各种环境下工作。,2.如何给可充电电池充放电？其充放电过程的区别与联系是什么？,答案 (1)可充电电池充放电时电池的接法：,联系：电池充电时发生的电极反应和总反应是放电时发生反应的逆过程。,3.如图是氢氧燃料电池示意图，请根据示意图判断正负极，并试写出在不同电解质中的电极反应。,氢氧燃料电池示意图,答案 通H2的一极为负极，通O2的一极为正极。,一、“久考不衰”的二次电池,(1)铅蓄电池的负极材料是_。 (2)请依据两
5、极材料和总反应，写出放电时正极反应式 _。,(3)请依据总反应式和正极反应式，写出放电时负极反应式_ _。 (4)放电时，电解质溶液中阴离子移向_极；电流方向从_电极流向_电极。 (5)放电时，电解质溶液的酸性_(填“增强”“减弱”或“不变”)。 (6)充电时PbO2极发生_反应，电极反应式为_；Pb极发生_反应，电极反应式为_。,解析 此题考查常见电池的工作原理，结合各电极反应式及其总反应式解答。依据原电池的反应原理、铅蓄电池的工作原理及其总反应式可得答案。,【归纳总结】 1.可充电电池电极极性和两极反应物的判断,判断电池放电时电极极性和参加反应的物质，可先标出放电(原电池)总反应电子转移的
6、数目，失去电子的一极为负极，该物质即为负极参加反应的物质；得到电子的一极为正极，该物质即为正极参加反应的物质。若判断电池充电时电极极性和参加反应的物质，可直接利用阳极反应为放电时的正极反应倒置，阴极反应为放电时的负极反应倒置，进行判断。,2.电极反应的书写方法,书写可充电电池电极反应，一般都是先书写放电的电极反应。书写放电的电极反应时，一般分三步书写：第一，先标出原电池总反应电子转移的方向和数目，指出参与负极和正极反应的物质；第二，写出一个比较容易书写的电极反应(书写时一定要注意电极产物是否与电解质溶液共存)；第三，在电子守恒的基础上，总反应减去写出的电极反应即得另一电极反应。 充电的电极反应
7、与放电的电极反应过程相反，充电的阳极反应为放电正极反应的逆过程，充电的阴极反应为放电负极反应的逆过程。,3.溶液中离子的移动方向判断,放电时，阴离子移向负极，阳离子移向正极；充电时，阴离子移向阳极，阳离子移向阴极。,4.pH变化规律,若电极反应消耗OH(H)，则电极周围溶液的pH减小(增大)，若电极反应生成 H(OH)，则电极周围溶液的pH减小(增大)；若总反应的结果是消耗OH(H)，则溶液的pH减小(增大)，若总反应的结果是生成H(OH)，则溶液的pH减小(增大)；若两极消耗或生成的OH(H)的物质的量相等，则溶液的pH变化规律视溶液的酸碱性及是否有水生成而定，应具体问题具体分析。,下列说法
8、不正确的是( ) A.放电时，负极的电极反应式：Lie=Li B.充电时，Li0.85NiO2既发生氧化反应又发生还原反应 C.该电池不能用水作为电解质溶液 D.放电过程中Li向负极移动,解析 负极Li失去电子生成Li移向正极。 答案 D,二、“一池多变”的燃料电池,【例2】 以甲烷燃料电池为例来分析在不同的环境下电极反应式的书写方法。,(1)酸性条件燃料电池总反应式：_ _。 正极反应式：_。 负极反应式：_。,(2)碱性条件燃料电池总反应式：_。正极反应式：_。负极反应式：_。 (3)固体电解质(高温下能传导O2)燃料电池 总反应式：_。正极反应式：_。负极反应式：_。,(4)熔融碳酸盐(
9、如熔融K2CO3)环境下电池总反应式： _。 正极反应式：_。 负极反应式：_。,【方法规律】 燃料电池规律的总结,(1)总反应：总反应是燃料的燃烧反应。如2H2O2=2H2O、CH42O2=CO22H2O(酸性)、CH42O22NaOH=Na2CO33H2O(碱性)等。 (2)正极反应：燃料电池的正极上是氧化剂，发生还原反应。通常是O24e2H2O=4OH(碱性)、O24e4H=2H2O(酸性)等。,(3)负极反应：燃料电池的负极上是燃料发生氧化反应。书写负极的电极反应式通常有两种方法(思路)。 方法一：守恒分析法 首先确定还原剂、氧化产物及失去的电子数，然后依据介质(H或OH)来使电荷和原
10、子个数守恒。 以甲烷燃料电池(NaOH溶液为电解质溶液)为例说明如下：,变式训练2 设计出燃料电池使汽油氧化直接产生电流是本世纪最富有挑战性的课题之一。最近有人制造了一种燃料电池，一个电极通入空气，另一个电极通入汽油蒸气，电池的电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体，它在高温下能传导O2。回答如下问题：,(1)以丁烷代表汽油，这个电池放电时发生的化学反应的化学方程式是_ _。,(2)这个电池的正极发生的反应是_ _。 负极发生的反应是_ _。 固体电解质里的O2的移动方向是_。 向外电路释放电子的电极是_。,解析 由原电池原理知：负极失电子后经导线转移到正极，根据电中性关系，内电路中，O2向负极
11、移动。,答案 (1)2C4H1013O2=8CO210H2O (2)13O252e=26O2 2C4H1026O252e=8CO210H2O 向负极移动 负极,1.下列说法错误的是( ),A.依据原电池的原理设计出了化学电源 B.原电池是化学电源的雏形 C.判断电池的正、负极只需看其正、负极材料的活泼性 D.氧化还原反应所释放的化学能，是化学电源的能量来源,解析 判断电池的正、负极不仅与电极材料有关，还与电解质溶液有关。 答案 C,2.以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。关于该电池的叙述正确的是( ),解析 微生物燃料电池只能在常温下工作，A错；放电过程为原电池反应，H应向正极迁移，C错；由电池反应C6H12O66O2=6CO26H2O知，每消耗1 mol O2理论上生成1 mol CO2，即标况下22.4 L，D错。,
