《高中化学 第1章 化学反应与能量转化 1.3 化学能转化为电能——电池 第3课时课件1 鲁科版选修4》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中化学 第1章 化学反应与能量转化 1.3 化学能转化为电能——电池 第3课时课件1 鲁科版选修4（26页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第一章第三节 化学能转化为电能高考考情分析： 关于关于电化学的内容是化学的内容是历年高考的重点知年高考的重点知识之一，在之一，在高考高考试题中出中出现的概率的概率较高。近几年中，新型高。近几年中，新型电池工作原池工作原理特理特别是燃料是燃料电池成池成为高考命高考命题的的热点。点。高考考高考考查的内容有：的内容有：（1）原）原电池与池与电解池的解池的电极判断，极判断，电极极产物分析及物分析及电极极反反应式和有关式和有关计算。算。（2）原）原电池与池与电解的原理及解的原理及应用。用。（3）对几种新型几种新型电池的池的电极反极反应的的认识和和书写。写。燃料电池简单地说，燃料电池(Fuel Cell)
2、是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。燃料和空气分别送进燃料电池，电就被奇妙地生产出来。它从外表上看有正负极和电解质等，像一个蓄电池，但实质上它不能“储电”而是一个“发电厂”。燃料电池具有发电效率高、能量转化效率高、环境污染少等优点。燃料电池无论是作为清洁型新能源，还是未来的可再生替代型能源，随着技术不断更新，规模化的生产将得到市场的青睐，燃料电池将得到更广阔的发展。高考中的新型高考中的新型电池，有池，有“氢镍电池池”、“高高铁电池池”、“锌锰碱性碱性电池池”、我国首、我国首创的的“海洋海洋电池池”、“燃料燃料电池池”(如新型如新型细菌燃料菌燃料电池、池、氢氧燃料氧燃料
3、电池、丁池、丁烷燃料燃料电池、甲醇池、甲醇质子交子交换膜燃料膜燃料电池、池、CO燃料燃料电池池)、“锂离子离子电池池”、“银锌电池池”、“钮扣扣电池池”等。等。这些些电池一般池一般具有高能具有高能环保、保、经久耐用，久耐用，电压稳定、比能量定、比能量(单位位质量量释放的能量放的能量)高等特点。高等特点。取材于取材于这些知些知识点的点的试题，由于，由于题材广、信息新、陌生度材广、信息新、陌生度大，所以，大多数考生大，所以，大多数考生对这类试题感到感到难，而，而难在何在何处又又十分迷茫。十分迷茫。实际上上这些些题目主要考目主要考查的是学生迁移的是学生迁移应用的用的能力。具体有以下几种考能力。具体有
4、以下几种考查角度：角度：【知知识识基基础础】在在Zn-Cu/HZn-Cu/H2 2SOSO4 4原原电电池池中中，较较活活泼泼的的金金属属材材料料作作负负极极，较较不不活活泼泼的的金金属属材材料料或或非非金金属属材材料料作作正正极。极。 负极：负极：Zn-2eZn-2e- - ZnZn2+2+； 正极：正极：2H2H+ +2e+2e- - H H2 2新型电池中新型电池中 负极材料负极材料 正极材料正极材料 元素化合价升高的物质元素化合价升高的物质发生氧化反应的物质发生氧化反应的物质元素化合价降低的物质元素化合价降低的物质发生还原反应的物质发生还原反应的物质 角度一角度一 新型电池新型电池“放
5、电放电”时正极、负极的判时正极、负极的判断断【解题指导【解题指导】例例1 下图是一种染料敏化太阳能电池的示意图。电池的一个电极由有机光敏下图是一种染料敏化太阳能电池的示意图。电池的一个电极由有机光敏燃料燃料(S)涂覆在涂覆在TIO2纳米晶体表面制成，另一电极由导电玻璃镀铂构成，电池纳米晶体表面制成，另一电极由导电玻璃镀铂构成，电池中发生的反应为：中发生的反应为： 下列关于该电池叙述错误的下列关于该电池叙述错误的是是()A电池工作时，电池工作时，离子离子在镀铂导电玻璃电极上放电在镀铂导电玻璃电极上放电B电池工作时，是将太阳电池工作时，是将太阳能转化为电能能转化为电能C电池的电解质溶液中电池的电解
6、质溶液中I和和I3 的浓度不会减少的浓度不会减少D电池中镀铂导电玻璃为电池中镀铂导电玻璃为正极正极A即时训练1:下图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，下列叙述不正确的是（ ）A ： a电极是负极 B ：b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： 氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储存在电池内的新型发电装置BH2入口a电极b电极O2入口H+OH-H2O即时训练即时训练2: 我国首我国首创的海洋的海洋电池以池以铝板板为负极，极，铂网网为正极，海水正极，海水为电解解质溶液，空气中的氧气与溶液，空气中的氧气与铝反反应产生生电
7、流。流。电池池总反反应为：4Al3O26H2O=4Al(OH)3，下列，下列说法不正确法不正确的是的是()A正极反正极反应为：O22H2O4e4OHB电池工作池工作时，电流由流由铝电极沿极沿导线流向流向铂电极极C以网状的以网状的铂为正极，可增大与氧气的接触面正极，可增大与氧气的接触面积D该电池通常只需要更池通常只需要更换铝板就可板就可继续使用使用B【知识基础【知识基础】铅蓄电池电极反应的书写：铅蓄电池电极反应的书写：负极反应式：负极反应式：Pb+SOPb+SO PbSO PbSO4 4+2e+2e- -。正极反应式：正极反应式：PbOPbO2 2+2e+2e- -+4H+4H+ +SO+SO
8、PbSO PbSO4 4+2H+2H2 2O O。总反应式总反应式= =正极反应式正极反应式+ +负极反应式，即：负极反应式，即：PbOPbO2 2+Pb+4H+Pb+4H+ +2SO 2PbSO+2SO 2PbSO4 4+2H+2H2 2O O。【解题指导【解题指导】 首先分析物质得失电子的情况，然后再考虑电极首先分析物质得失电子的情况，然后再考虑电极反应生成的物质是否跟电解质溶液中的离子发生反应。反应生成的物质是否跟电解质溶液中的离子发生反应。 对于较为复杂的电极反应，可以利用对于较为复杂的电极反应，可以利用:总反应总反应较较简单一极电极反应式简单一极电极反应式=较复杂一极电极反应式。较复
9、杂一极电极反应式。角度二角度二 新型电池新型电池“放电放电”时正极、负极上电极反应式时正极、负极上电极反应式 的书的书写写例例2 下图是一种航天器能下图是一种航天器能量储存系统原理示意图。下量储存系统原理示意图。下列说法正确的是列说法正确的是()A该系统中只存在该系统中只存在3种形种形 式的能量转化式的能量转化B装置装置Y中负极的电极反中负极的电极反应式为：应式为：O22H2O4e4OHC装置装置X能实现燃料电池能实现燃料电池的燃料和氧化剂再生的燃料和氧化剂再生D装置装置X、Y形成的子系统形成的子系统能实现物质的零排放，并能能实现物质的零排放，并能实现化学能与电能间的完全实现化学能与电能间的完
10、全转化转化C 被被称称之之为为“软软电电池池”的的纸纸质质电电池池，采采用用一一个个薄薄层层纸纸片片作作为为传传导导体体，在在其其一一边边镀镀锌锌，而而在在其其另另一一边边镀镀二二氧氧化化锰锰。在在纸纸内内的的离离子子“流流过过”水水和和氧氧化化锌锌组组成成的的电电解解液液。电电池池总总反反应应为为Zn Zn + 2MnO+ 2MnO2 2 + H+ H2 2O O ZnOZnO + + 2MnO(OH)2MnO(OH)。下下列列说说法法正正确确的的是是 （）A.A.该电池的正极为锌该电池的正极为锌B.B.该电池反应中二氧化锰起催化剂作用该电池反应中二氧化锰起催化剂作用C.C.当当0.1 mo
11、l Zn0.1 mol Zn完全溶解时，流经电解液的电子个数完全溶解时，流经电解液的电子个数 为为1.2041.20410102323D.D.电池正极反应式为电池正极反应式为2MnO2MnO2 2+2e+2e- -+2H+2H2 2O O 2MnO(OH)+2OH 2MnO(OH)+2OH- - D即时训练即时训练3:研讨研讨某原电池中，试完成下列问题：1.电解质溶液为KOH(aq)，分别向两极通入 C2H4、O2 Al(g)、Cl22.电解质溶液为H2SO4(aq)，分别向两极通入 C2H4、O2 Al(g)、Cl2正极反应：_；负极反应：_；电池总反应：_；答案答案:分别向两极通入 C2H
12、4、 O2(1) KOH(aq) ，正极反应： 3O212e6H2O12OH 负极反应：C2H412e16OH2CO3210H2O 电池总反应：C2H43O24KOH2K2CO34H2O (2) H2SO4(aq)正极反应： 3O212e 12H 6H2O负极反应：C2H412e 4H2O 2CO2 12H 电池总反应：C2H43O2 2CO2 2H2O分别向两极通入Al(g)、Cl2 KOH(aq) 正极反应：3Cl26e6Cl 负极反应：2Al6e8OH2Al(OH)4 电池总反应：3Cl22Al8KOH6KCl 2KAl(OH)4 H2SO4(aq) 正极反应：3Cl26e6Cl 负极反
13、应：2Al6e2Al3电池总反应：3Cl22Al2AlCl3【知知识识基基础础】充充电电的的实实质质就就是是把把放放电电时时发发生生的的变变化化再再复复原原的的过过程程。如铅蓄电池：如铅蓄电池： 首首先先应应搞搞明明白白原原电电池池放放电电时时的的正正、负负极极，再再根根据据电电池池充充电电时，阳极接正极，阴极接负极的原理，进行分析。时，阳极接正极，阴极接负极的原理，进行分析。【解题指导【解题指导】角度三角度三 新型电池新型电池“充电充电”时阴极、阳极的判断时阴极、阳极的判断B即时训练即时训练4铅蓄蓄电池的充、放池的充、放电反反应方程式方程式为：PbPbO22H2SO4 2PbSO42H2O。
14、关于。关于铅蓄蓄电池的池的说法正确法正确的是的是 ()A在放在放电时，正极，正极发生的反生的反应是：是：PbSO42- PbSO42eB在放在放电时，该电池的池的负极材料是极材料是铅板板C在充在充电时，电池中硫酸的池中硫酸的浓度不断度不断变小小D在充在充电时，阳极，阳极发生的反生的反应是：是：PbSO42ePbSO42-B即时训练即时训练5高高铁电池是一种新型可充池是一种新型可充电电池，与普通高能池，与普通高能电池相比，池相比，该电池能池能长时间保持保持稳定的放定的放电电压。高。高铁电池的池的总反反应为：3Zn2K2FeO48H2O 3Zn(OH)22Fe(OH)34KOH，下列叙述不正确的是
15、，下列叙述不正确的是()A放放电时负极反极反应为：Zn2OH2e Zn(OH)2B充充电时阳极反阳极反应为：Fe(OH)35OH 3e FeO42- 4H2OC放放电时每每转移移3 mol 电子，正极有子，正极有1 mol K2FeO4被氧被氧化化D放放电时正极附近溶液的碱性增正极附近溶液的碱性增强C【知知识识基基础础】原原电电池池中中，阳阳离离子子移移向向正正极极，阴阴离离子子移移向向负负极极，如如Zn-CuZn-Cu（稀稀H H2 2SOSO4 4）电电池池中中：H H+ +移移向向CuCu极极；SO SO 移向移向ZnZn极。极。 电电解解池池中中，阳阳离离子子移移向向阴阴极极，阴阴离离
16、子子移移向向阳阳极，符合带电微粒在电场中的运动规律。极，符合带电微粒在电场中的运动规律。【解题指导解题指导】角度四角度四 新型电池充、放电时，电解质溶液中离子移动新型电池充、放电时，电解质溶液中离子移动方向的判断方向的判断 首先应分清电池是放电还是充电；再判断出正、首先应分清电池是放电还是充电；再判断出正、负极或阴、阳极，进而即可确定离子的移动方向。负极或阴、阳极，进而即可确定离子的移动方向。C即时训练即时训练6将两个将两个铂电极插入极插入KOH溶液中，向两极分溶液中，向两极分别通入通入CH4和和O2，构成甲，构成甲烷燃料燃料电池。已知，通入池。已知，通入CH4的一极，其的一极，其电极极反反应
17、式是：式是：CH410OHCO32-7H2O8e；通入；通入O2的另一极，其的另一极，其电极反极反应式是：式是：2O24H2O8e8OH。下列叙述不正确的是。下列叙述不正确的是()A通入通入CH4的的电极极为负极极B正极正极发生氧化反生氧化反应C燃料燃料电池工作池工作时，溶液中的，溶液中的OH向向负极移极移动D该电池使用一段池使用一段时间后后应补充充KOHB即时巩固即时巩固1.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于该电池的叙述正确的是()A该电池能够在高温下工作该电池能够在高温下工作B电池的负极反应为电池
18、的负极反应为 C6H12O66H2O6CO224H24eC放电过程中，放电过程中，H从正极区从正极区向负极区迁移向负极区迁移D在电池反应中，每消耗在电池反应中，每消耗1 mol氧气，理论上能生成标准氧气，理论上能生成标准状况下状况下CO2气体气体 22.4/6 L B2固体氧化物燃料电池是以固体氧化锆固体氧化物燃料电池是以固体氧化锆氧化钇为电解质，氧化钇为电解质，这种固体电解质在高温下允许氧离子这种固体电解质在高温下允许氧离子(O2)在其间通过。该电在其间通过。该电池的工作原理如下图所示，其中多孔电极池的工作原理如下图所示，其中多孔电极A、B均不参与电极反均不参与电极反应。应。下列判断正确的是
19、下列判断正确的是 ()A有有O2参加反应的参加反应的a极为电池极为电池的负极的负极Bb极的电极反应式为极的电极反应式为 H22eO2=H2OCa极对应的电极反应式为极对应的电极反应式为O22H2O4e=4OHD该电池的总反应式为该电池的总反应式为2H2O2=2H2O高温D3.微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用，有一种银锌电池，微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用，有一种银锌电池，其电极材料分别是其电极材料分别是Ag2O和和Zn，电解质溶液为，电解质溶液为KOH，总反应，总反应为为Ag2OZn=2AgZnO，回答下列问题：，回答下列问题：(1)该电池的电极反应该电池的电极反应 。(2)电解液中电解
20、液中OH 向向_极移动，向外电路释放电子极移动，向外电路释放电子的电极是的电极是_。正极反应：正极反应：Ag2OH2O2e2Ag2OH负极反应：负极反应：Zn2OHZnOH2O2e 负负负负4.如如图图所所示示装装置置，两两玻玻璃璃管管中中盛盛满满滴滴有有酚酚酞酞溶溶液液的的NaCl饱饱和溶液，和溶液，C（）、）、C（）为多孔石墨电极。）为多孔石墨电极。接接通通S1后后，C（）附附近近溶溶液液变变红红，两两玻玻璃璃管管中中有有气气体体生生成成。一一段段时时间间后后（两两玻玻璃璃管管中中液液面面未未脱脱离离电电极极），断断开开S1，接接通通S2，电流表的指针发生偏转。此时：，电流表的指针发生偏转。此时：C（I）的电极名称是）的电极名称是: （填写正极或负极）；（填写正极或负极）；C（II）的电极反应式是）的电极反应式是: : 负极Cl2+2e-=2Cl-
