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文档简介

1、 第四章 电化学基础问题探究问题探究知能定位知能定位课后强化作业课后强化作业资料备选资料备选自主研习自主研习课堂师生互动课堂师生互动第二节化学电源第二节化学电源 第四章 电化学基础问题探究问题探究知能定位知能定位课后强化作业课后强化作业资料备选资料备选自主研习自主研习课堂师生互动课堂师生互动1了解化学电源的优点及在各方面的应用。了解化学电源的优点及在各方面的应用。2认识一次电池、二次电池和燃料电池。认识一次电池、二次电池和燃料电池。3了解废旧电池对环境的危害,树立环保意识。了解废旧电池对环境的危害,树立环保意识。4能熟练书写充电和放电的电极反应式。能熟练书写充电和放电的电极反应式。 第四章 电

2、化学基础问题探究问题探究知能定位知能定位课后强化作业课后强化作业资料备选资料备选自主研习自主研习课堂师生互动课堂师生互动一、化学电源一、化学电源1化学电源的分类化学电源的分类化学电池是将化学电池是将_变成变成_的装置,它包括的装置,它包括_、_和和_电池等几大类。一次电池的电池等几大类。一次电池的活性物质活性物质(发生氧化还原反应的物质发生氧化还原反应的物质)消耗到一定程度,就不消耗到一定程度,就不能使用了。一次电池中电解质溶液制成胶状,不流动,也叫能使用了。一次电池中电解质溶液制成胶状,不流动,也叫做做_。二次电池又称。二次电池又称_或或_,放电后可,放电后可以再充电使活性物质获得再生。这类

3、电池可以以再充电使活性物质获得再生。这类电池可以_使用。使用。 第四章 电化学基础问题探究问题探究知能定位知能定位课后强化作业课后强化作业资料备选资料备选自主研习自主研习课堂师生互动课堂师生互动2判断一种电池的优劣判断一种电池的优劣判断一种电池的优劣或是否适合某种需要,主要看这判断一种电池的优劣或是否适合某种需要,主要看这种电池种电池_或或_所能输出电能的多少,即所能输出电能的多少,即_,或者输出功率的大小,即,或者输出功率的大小,即_,以及电池的,以及电池的_。 第四章 电化学基础问题探究问题探究知能定位知能定位课后强化作业课后强化作业资料备选资料备选自主研习自主研习课堂师生互动课堂师生互动

4、二、一次电池二、一次电池碱性锌锰电池碱性锌锰电池组成:该电池由负极组成:该电池由负极_、正极、正极_、电解、电解质质_等组成。等组成。其电极反应为:其电极反应为:负极:负极:_正极:正极:_电池总反应:电池总反应:_。特点:碱性锌锰电池比普通锌锰电池性能好,它的特点:碱性锌锰电池比普通锌锰电池性能好,它的_和和_均有所提高,适用于均有所提高,适用于_和和_。 第四章 电化学基础问题探究问题探究知能定位知能定位课后强化作业课后强化作业资料备选资料备选自主研习自主研习课堂师生互动课堂师生互动三、二次电池三、二次电池铅蓄电池铅蓄电池组成:铅蓄电池由两组栅状极板交替排列而成,正极组成:铅蓄电池由两组栅

5、状极板交替排列而成,正极板上覆盖有板上覆盖有_,负极板上覆盖有,负极板上覆盖有_,电解质溶,电解质溶液是液是_溶液。溶液。 第四章 电化学基础问题探究问题探究知能定位知能定位课后强化作业课后强化作业资料备选资料备选自主研习自主研习课堂师生互动课堂师生互动电池总反应:电池总反应:PbO2(s)Pb(s)2H2SO4(aq) 2PbSO4(s)2H2O(l)铅蓄电池的缺点是铅蓄电池的缺点是_低、笨重、废弃电池低、笨重、废弃电池_。 第四章 电化学基础问题探究问题探究知能定位知能定位课后强化作业课后强化作业资料备选资料备选自主研习自主研习课堂师生互动课堂师生互动四、燃料电池四、燃料电池1燃料电池是一

6、种连续地将燃料和氧化剂的燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的_能直接转换成能直接转换成_的化学电池。它与一般化学电池不同,的化学电池。它与一般化学电池不同,一般化学电池的活性物质储存在电池一般化学电池的活性物质储存在电池_,故而限制了,故而限制了电池的容量,而燃料电池的电极本身不包含电池的容量,而燃料电池的电极本身不包含_物质,物质,只是一个只是一个_元件。它工作时,元件。它工作时,_和和_连连续地由外部供给,在电极上不断地进行反应,生成物不断地续地由外部供给,在电极上不断地进行反应,生成物不断地被排出,于是电池就连续不断地提供电能。被排出,于是电池就连续不断地提供电能。 第四章 电化学基础问

7、题探究问题探究知能定位知能定位课后强化作业课后强化作业资料备选资料备选自主研习自主研习课堂师生互动课堂师生互动2. 氢氧燃烧电池工作原理氢氧燃烧电池工作原理(1)氢氧燃料电池以氢氧燃料电池以_为燃料,为燃料,_为氧化为氧化剂,剂,_作电极,使用酸性电解质。如图所示,在作电极,使用酸性电解质。如图所示,在_极室通入极室通入H2,它在,它在Pt电极上被催化分解为电极上被催化分解为H原子,原子,再失去电子成为再失去电子成为H进入电解质溶液,透过进入电解质溶液,透过_,进入,进入正极室;在正极室通入正极室;在正极室通入_,经过,经过Pt电极的电极的_,O2、H在正极上放电生成在正极上放电生成_。电极反

8、应分别为:。电极反应分别为:负极:负极:_,正极:,正极:_。 第四章 电化学基础问题探究问题探究知能定位知能定位课后强化作业课后强化作业资料备选资料备选自主研习自主研习课堂师生互动课堂师生互动(2)若以若以NaOH溶液为电解质溶液溶液为电解质溶液负极:负极:_,正极:,正极:_。(3)若以若以Na2SO4溶液为电解质溶液溶液为电解质溶液负极:负极:_,正极:,正极:_。答案:答案:一、一、1.化学能;电能;一次电池;二次电池;燃料;干化学能;电能;一次电池;二次电池;燃料;干电池;充电电池;蓄电池;多次重复电池;充电电池;蓄电池;多次重复2单位质量单位体积比能量比功率可储存时单位质量单位体积

9、比能量比功率可储存时间的长短间的长短 第四章 电化学基础问题探究问题探究知能定位知能定位课后强化作业课后强化作业资料备选资料备选自主研习自主研习课堂师生互动课堂师生互动二、锌粉二氧化锰二、锌粉二氧化锰KOHZn2OH2eZn(OH)22MnO22H2O2e2MnOOH2OHZn2H2O2MnO2Zn(OH)22MnOOH比能量可储存时间大电流连续放电比能量可储存时间大电流连续放电三、三、PbO2PbH2SO4比能量污染环境比能量污染环境 第四章 电化学基础问题探究问题探究知能定位知能定位课后强化作业课后强化作业资料备选资料备选自主研习自主研习课堂师生互动课堂师生互动四、四、1.化学电能内部活性

10、催化转化燃料氧化学电能内部活性催化转化燃料氧化剂化剂2(1)氢气氧气铂负隔膜氢气氧气铂负隔膜O2催化催化H2O2H24e4HO24H4e2H2O(2)2H24e4OH4H2OO24e2H2O4OH(3)2H24e4HO22H2O4e4OH 第四章 电化学基础问题探究问题探究知能定位知能定位课后强化作业课后强化作业资料备选资料备选自主研习自主研习课堂师生互动课堂师生互动1回收废旧电池的意义是什么?回收废旧电池的意义是什么?提示:废旧电池中含有汞、镉、铬、铅等大量毒性很提示:废旧电池中含有汞、镉、铬、铅等大量毒性很强的重金属,随处丢弃会给土壤、水源等环境造成严重的污强的重金属,随处丢弃会给土壤、水

11、源等环境造成严重的污染,并通过食物链给人体健康造成威胁和危害。另一方面,染,并通过食物链给人体健康造成威胁和危害。另一方面,如果能回收再利用这些废旧电池,不仅可以减少对我们生存如果能回收再利用这些废旧电池,不仅可以减少对我们生存环境的破坏,而且也是对资源的节约。环境的破坏,而且也是对资源的节约。 第四章 电化学基础问题探究问题探究知能定位知能定位课后强化作业课后强化作业资料备选资料备选自主研习自主研习课堂师生互动课堂师生互动2二次电源充电、放电时两极发生的反应相同吗?二次电源充电、放电时两极发生的反应相同吗?提示:不相同。电源放电时,负极发生氧化反应;充提示:不相同。电源放电时,负极发生氧化反

12、应;充电时,作阴极发生还原反应;放电时,正极发生还原反应;电时,作阴极发生还原反应;放电时,正极发生还原反应;充电时,作阳极发生氧化反应。充电时,作阳极发生氧化反应。3化学电源电极反应遵循最基本的规律是什么?化学电源电极反应遵循最基本的规律是什么?提示:无论什么电池,电极反应规律都是负极材料失提示:无论什么电池,电极反应规律都是负极材料失电子被氧化,正极材料得电子被还原;两极间得失电子守恒。电子被氧化,正极材料得电子被还原;两极间得失电子守恒。 第四章 电化学基础问题探究问题探究知能定位知能定位课后强化作业课后强化作业资料备选资料备选自主研习自主研习课堂师生互动课堂师生互动1.定义:化学电源是

13、能够实际应用的原电池。定义:化学电源是能够实际应用的原电池。2化学电池的分类化学电池的分类(1)一次电池又称不可充电电池一次电池又称不可充电电池干电池。干电池。(2)二次电池又称充电电池二次电池又称充电电池蓄电池。蓄电池。(3)燃料电池燃料电池 第四章 电化学基础问题探究问题探究知能定位知能定位课后强化作业课后强化作业资料备选资料备选自主研习自主研习课堂师生互动课堂师生互动3电池优劣的判断标准电池优劣的判断标准(1)比能量:指电池单位质量或单位体积所能输出电能比能量:指电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少的多少符号是符号是(Wh)/kg,(Wh)/L。(2)比功率:指电池单位质量或单位体积

14、所能输出功率比功率:指电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小的大小(符号是符号是W/kg,W/L)。(3)电池储存时间的长短。电池储存时间的长短。 第四章 电化学基础问题探究问题探究知能定位知能定位课后强化作业课后强化作业资料备选资料备选自主研习自主研习课堂师生互动课堂师生互动1.碱性锌锰电池碱性锌锰电池常见的化学电池是锌锰电池,构造如下图所示。常见的化学电池是锌锰电池,构造如下图所示。 第四章 电化学基础问题探究问题探究知能定位知能定位课后强化作业课后强化作业资料备选资料备选自主研习自主研习课堂师生互动课堂师生互动普通锌锰干电池的电极反应普通锌锰干电池的电极反应负极负极(锌铜锌铜):Zn2

15、eZn2(氧化反应氧化反应)正极正极(石墨石墨):2NH 2e2NH3H2(还原反应还原反应)总反应式:总反应式:Zn2MnO22NH4Cl2MnO(OH)Zn(NH3)2Cl2碱性锌锰电池的负极是碱性锌锰电池的负极是Zn,正极是,正极是MnO2,电解质是,电解质是KOH,其电极反应为:,其电极反应为: 第四章 电化学基础问题探究问题探究知能定位知能定位课后强化作业课后强化作业资料备选资料备选自主研习自主研习课堂师生互动课堂师生互动负极:负极:Zn2OH2eZn(OH)2(氧化反应氧化反应)正极正极(石墨石墨):2MnO22H2O2e2MnO(OH)2OH(还原反应还原反应)总反应式:总反应式

16、:Zn2MnO22H2O2MnO(OH)Zn(OH)2特点:比普通锌锰电池性能好,能量和储存时间均有特点:比普通锌锰电池性能好,能量和储存时间均有提高,可适用于大电流和连续放电。提高,可适用于大电流和连续放电。 第四章 电化学基础问题探究问题探究知能定位知能定位课后强化作业课后强化作业资料备选资料备选自主研习自主研习课堂师生互动课堂师生互动2纽扣式电池纽扣式电池(银锌电池银锌电池)常见的纽扣式电池为银锌电池。它用不锈钢制成一个常见的纽扣式电池为银锌电池。它用不锈钢制成一个由正极壳和负极盖组成的小圆盒,盒内靠正极壳一端填充由由正极壳和负极盖组成的小圆盒,盒内靠正极壳一端填充由Ag2O和少量石墨组

17、成的正极活性材料,负极盖一端填充锌和少量石墨组成的正极活性材料,负极盖一端填充锌汞合金作负极活性材料,电解质溶液为浓汞合金作负极活性材料,电解质溶液为浓KOH,溶液两边,溶液两边用羧甲基纤维素作隔膜,锌银电池的负极是用羧甲基纤维素作隔膜,锌银电池的负极是Zn,正极是,正极是Ag2O,电解质是,电解质是KOH,其电极反应为:,其电极反应为: 第四章 电化学基础问题探究问题探究知能定位知能定位课后强化作业课后强化作业资料备选资料备选自主研习自主研习课堂师生互动课堂师生互动负极:负极:Zn2OH2eZnOH2O正极:正极:Ag2OH2O2e2Ag2OH总反应方程式:总反应方程式:ZnAg2O2AgZ

18、nO在使用过程中,电池负极区溶液在使用过程中,电池负极区溶液pH减小。减小。特点:此种电池能量大,电压稳定,储存时间长,适特点:此种电池能量大,电压稳定,储存时间长,适宜小电流连续放电。宜小电流连续放电。一粒纽扣式电池的电压达一粒纽扣式电池的电压达1.59伏,安装在电子表里可使伏,安装在电子表里可使用两年之久。用两年之久。 第四章 电化学基础问题探究问题探究知能定位知能定位课后强化作业课后强化作业资料备选资料备选自主研习自主研习课堂师生互动课堂师生互动3锂电池锂电池锂电池用金属锂作负极,石墨作正极,电解质溶液由锂电池用金属锂作负极,石墨作正极,电解质溶液由四氯化铝锂四氯化铝锂(LiAlCl4)

19、溶解在亚硫酰氯溶解在亚硫酰氯(SOCl2)中组成。中组成。锂电池的主要反应为:锂电池的主要反应为:负极:负极:8Li8e8Li正极:正极:3SOCl28eSO 2S6Cl 总反应式为:总反应式为:8Li3SOCl26LiClLi2SO32S特点:锂电池是一种高能电池,具有质量轻、电压稳特点:锂电池是一种高能电池,具有质量轻、电压稳定、工作效率高和贮存寿命长的优点。定、工作效率高和贮存寿命长的优点。常用于心脏起搏器和火箭的一种微型电池。常用于心脏起搏器和火箭的一种微型电池。 第四章 电化学基础问题探究问题探究知能定位知能定位课后强化作业课后强化作业资料备选资料备选自主研习自主研习课堂师生互动课堂

20、师生互动案例精析案例精析【例【例1】锌锰干电池】锌锰干电池(如右图如右图)是普遍使用的化是普遍使用的化学电池,其中含有学电池,其中含有MnO2、NH4Cl、ZnCl2等糊状物。等糊状物。以锌筒为负极材料,石墨为正极材料。一节干电池,以锌筒为负极材料,石墨为正极材料。一节干电池,电动势电动势E1.5 V,内电阻,内电阻r0.25 ,对外供电时效,对外供电时效率率75%。该干电池的工作原理是:。该干电池的工作原理是:Zn2MnO22NH4+ Zn2Mn2O32NH3H2O (1)试写出干电池放电时的正、负电极反应式:试写出干电池放电时的正、负电极反应式:正极:正极:_负极:负极:_(2)干电池用久

21、了就会变软,其原因是干电池用久了就会变软,其原因是_。 第四章 电化学基础问题探究问题探究知能定位知能定位课后强化作业课后强化作业资料备选资料备选自主研习自主研习课堂师生互动课堂师生互动(3)正极反应中,前后经历下列反应:正极反应中,前后经历下列反应:2NH 2e2NH3H2;2MnO2H2Mn2O3H2O,如果没有如果没有MnO2参与,干电池将难于持续稳定工作,试说明参与,干电池将难于持续稳定工作,试说明理由:理由:_。(4)在供电时间为在供电时间为20 min时,反应的时,反应的MnO2的质量为的质量为_g,外电阻消耗的电能是,外电阻消耗的电能是_kJ。(5)许多国家都规定要对废旧的锌锰干

22、电池进行回收,许多国家都规定要对废旧的锌锰干电池进行回收,从保护环境和节约材料的方面解释为什么要回收这种废旧电从保护环境和节约材料的方面解释为什么要回收这种废旧电池?池? 第四章 电化学基础问题探究问题探究知能定位知能定位课后强化作业课后强化作业资料备选资料备选自主研习自主研习课堂师生互动课堂师生互动解析解析(1)写出负极反应,用总反应式减去负极反应即写出负极反应,用总反应式减去负极反应即得正极反应式。得正极反应式。(2)锌筒为负极材料,放电过程中参与反应会锌筒为负极材料,放电过程中参与反应会不断减少,同时生成的水不断增多,造成干电池变软。不断减少,同时生成的水不断增多,造成干电池变软。(3)

23、正正极反应中,如果没有极反应中,如果没有MnO2,只有反应,只有反应2NH 2e2NH3H2,能导电的是离子和自由电子,气体分子是不能导电的,能导电的是离子和自由电子,气体分子是不能导电的,正极反应的中间产物正极反应的中间产物NH3、H2附着于石墨棒上,增加了电阻。附着于石墨棒上,增加了电阻。(4)由由RI2/I2(Rr)75%、r0.25 得得R0.75 ,则,则IE/(Rr)1.5V/(0.750.25) 1.5A 第四章 电化学基础问题探究问题探究知能定位知能定位课后强化作业课后强化作业资料备选资料备选自主研习自主研习课堂师生互动课堂师生互动消耗的电量消耗的电量QIt1.5 A2060

24、s1800 C转移的电子:转移的电子:1800 C/(1.610196.021023 mol1)1.869102 mol反应的反应的m(MnO2)1.869102 mol187(gmol1)1.626 g外电阻消耗的电能:外电阻消耗的电能:WI2Rt(1.5A)20.75 2060 s2025 J答案答案(1)2NH 2MnO22e2NH3Mn2O3H2OZn2eZn2 第四章 电化学基础问题探究问题探究知能定位知能定位课后强化作业课后强化作业资料备选资料备选自主研习自主研习课堂师生互动课堂师生互动(2)电池放电过程中有水产生,锌筒变薄造成干电池变电池放电过程中有水产生,锌筒变薄造成干电池变软

25、软(3)正极反应的中间产物正极反应的中间产物NH3、H2附着于石墨,增加电附着于石墨,增加电池内阻池内阻(4)1.6262.025 (5)废电池中的物质有的会导致地下水和土壤污染,威废电池中的物质有的会导致地下水和土壤污染,威胁人类的健康。另一方面,废电池中的有色金属是宝贵的自胁人类的健康。另一方面,废电池中的有色金属是宝贵的自然资源。将废旧电池回收再利用,不仅可以减少对生活环境然资源。将废旧电池回收再利用,不仅可以减少对生活环境的破坏,而且也是对资源的节约。的破坏,而且也是对资源的节约。 第四章 电化学基础问题探究问题探究知能定位知能定位课后强化作业课后强化作业资料备选资料备选自主研习自主研

26、习课堂师生互动课堂师生互动点评点评理解电池放电时的工作原理,掌握电极反应式理解电池放电时的工作原理,掌握电极反应式的书写方法;其有关计算的关键是电子转移守恒,并注意化的书写方法;其有关计算的关键是电子转移守恒,并注意化学、物理的综合运用。学、物理的综合运用。 第四章 电化学基础问题探究问题探究知能定位知能定位课后强化作业课后强化作业资料备选资料备选自主研习自主研习课堂师生互动课堂师生互动广泛应用的锌锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液,广泛应用的锌锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液,电池总反应式为:电池总反应式为:Zn2MnO22H2O2MnO(OH)Zn(OH)2,下列说法错误的是,下列说法错误的

27、是()A电池工作时,锌失去电子电池工作时,锌失去电子B电池正极的电极反应式为电池正极的电极反应式为2MnO22H2O2e2MnO(OH)2OHC电池工作时,电子由正极通过外电路流向负极电池工作时,电子由正极通过外电路流向负极D外电路中每通过外电路中每通过0.2 mol 电子,锌的质量理论上减电子,锌的质量理论上减少少6.5 g 第四章 电化学基础问题探究问题探究知能定位知能定位课后强化作业课后强化作业资料备选资料备选自主研习自主研习课堂师生互动课堂师生互动解析解析该电池中该电池中Zn为负极失去电子,该反应中转移为负极失去电子,该反应中转移2e,通过计算每转移,通过计算每转移0.2 mol 电子

28、,电子,Zn反应反应6.5 g,电子由负极,电子由负极通过外导线流向正极,所以通过外导线流向正极,所以C错。错。答案答案C点评点评原电池工作时,活泼金属为负极,失去电子,原电池工作时,活泼金属为负极,失去电子,电子流动方向:负极电子流动方向:负极导线导线正极。正极。 第四章 电化学基础问题探究问题探究知能定位知能定位课后强化作业课后强化作业资料备选资料备选自主研习自主研习课堂师生互动课堂师生互动1.可充电池可充电池充电电池又称二次电池,它在放电时所进行的氧化还充电电池又称二次电池,它在放电时所进行的氧化还原反应,在充电时又逆向进行,使生成物恢复原状,如此充原反应,在充电时又逆向进行,使生成物恢

29、复原状,如此充放电可循环进行,至一定周期后终止。放电可循环进行,至一定周期后终止。 第四章 电化学基础问题探究问题探究知能定位知能定位课后强化作业课后强化作业资料备选资料备选自主研习自主研习课堂师生互动课堂师生互动2铅蓄电池:如图所示:铅蓄电池:如图所示: 第四章 电化学基础问题探究问题探究知能定位知能定位课后强化作业课后强化作业资料备选资料备选自主研习自主研习课堂师生互动课堂师生互动(1)铅蓄电池放电原理的电极反应铅蓄电池放电原理的电极反应负极:负极:PbSO 2ePbSO4(氧化反应氧化反应)正极:正极:PbO24HSO 2ePbSO42H2O(还原还原反应反应) 总反应式:总反应式:Pb

30、PbO22H2SO42PbSO42H2O(2)铅蓄电池充电原理的电极反应铅蓄电池充电原理的电极反应阳极:阳极:PbSO42H2O2ePbO24HSO 阴极:阴极:PbSO42ePbSO总反应式:总反应式:2PbSO42H2OPbPbO22H2SO4 第四章 电化学基础问题探究问题探究知能定位知能定位课后强化作业课后强化作业资料备选资料备选自主研习自主研习课堂师生互动课堂师生互动3镍镉碱性蓄电池镍镉碱性蓄电池负极负极(Cd):Cd2e2OHCd(OH)2(氧化反应氧化反应)正极正极(NiO2):NiO22H2O2eNi(OH)22OH(还还原反应原反应)总反应式:总反应式:CdNiO22H2OC

31、d(OH)2Ni(OH)2 第四章 电化学基础问题探究问题探究知能定位知能定位课后强化作业课后强化作业资料备选资料备选自主研习自主研习课堂师生互动课堂师生互动4新一代绿色电池新一代绿色电池锂离子电池锂离子电池特点:高能电池,电压高,质量轻,贮存时间长等。特点:高能电池,电压高,质量轻,贮存时间长等。用途:电脑、手表、心脏起搏器等。用途:电脑、手表、心脏起搏器等。说明:电池中含有汞、镉、铬、铅等大量毒性很强的说明:电池中含有汞、镉、铬、铅等大量毒性很强的重金属,随处丢弃会给土壤、水源等造成严重的污染,并通重金属,随处丢弃会给土壤、水源等造成严重的污染,并通过食物链给人类的身体健康造成威胁和危害,

32、另一方面,电过食物链给人类的身体健康造成威胁和危害,另一方面,电池中的有色金属是宝贵的自然资源,如果能回收再利用,不池中的有色金属是宝贵的自然资源,如果能回收再利用,不仅可以减少对我们生存环境的破坏,而且也是对资源的节约。仅可以减少对我们生存环境的破坏,而且也是对资源的节约。 第四章 电化学基础问题探究问题探究知能定位知能定位课后强化作业课后强化作业资料备选资料备选自主研习自主研习课堂师生互动课堂师生互动案例精析案例精析【例【例2】蓄电池在放电时起原电池的作用,在充电时】蓄电池在放电时起原电池的作用,在充电时起电解池的作用。下面是爱迪生蓄电池分别在充电和放电时起电解池的作用。下面是爱迪生蓄电池

33、分别在充电和放电时发生的反应:发生的反应:FeNiO22H2O Fe(OH)2Ni(OH)2 下列有关爱迪生蓄电池的推断错误的是下列有关爱迪生蓄电池的推断错误的是()A放电时,放电时,Fe是负极,是负极,NiO2是正极是正极B蓄电池的电极可以浸入某种酸性电解质溶液中蓄电池的电极可以浸入某种酸性电解质溶液中C充电时,阴极上的电极反应为:充电时,阴极上的电极反应为:Fe(OH)22eFe2OHD放电时,电解质溶液中的阴离子向正极方向移动放电时,电解质溶液中的阴离子向正极方向移动 第四章 电化学基础问题探究问题探究知能定位知能定位课后强化作业课后强化作业资料备选资料备选自主研习自主研习课堂师生互动课

34、堂师生互动解析解析蓄电池放电时起原电池作用,原电池的负极是蓄电池放电时起原电池作用,原电池的负极是较活泼的金属,较活泼的金属,A正确。放电时,正确。放电时,Fe是原电池的负极,是原电池的负极,Fe失失电子被氧化成电子被氧化成Fe2离子。由于负极离子。由于负极Fe的附近聚集较多的的附近聚集较多的Fe2离子,电解质溶液中的阴离子向负极移动,离子,电解质溶液中的阴离子向负极移动,D不正确。不正确。充电时蓄电池起电解池作用,充电时电源的负极应与蓄电池充电时蓄电池起电解池作用,充电时电源的负极应与蓄电池的负极的负极(Fe,此时作为电解池的阴极,此时作为电解池的阴极)相连接,发生还原反应:相连接,发生还原

35、反应:Fe(OH)22eFe2OH,C正确。正确。 第四章 电化学基础问题探究问题探究知能定位知能定位课后强化作业课后强化作业资料备选资料备选自主研习自主研习课堂师生互动课堂师生互动该蓄电池的放电和充电时的电极反应分别是:该蓄电池的放电和充电时的电极反应分别是:放电:负极放电:负极Fe2e2OHFe(OH)2正极:正极:NiO22e2H2O(l)Ni(OH)22OH充电:阴极充电:阴极Fe(OH)22eFe2OH阳极:阳极:Ni(OH)22e2OHNiO22H2O(l)可见反应是在碱性溶液中进行的,可见反应是在碱性溶液中进行的,B不正确。不正确。答案答案BD点评点评蓄电池在放电时发生原电池反应

36、,把化学能转蓄电池在放电时发生原电池反应,把化学能转变成电能。在充电时发生电解池反应,将电能转变为化学能。变成电能。在充电时发生电解池反应,将电能转变为化学能。反应方程式的左右各物质互为反应物和生成物。反应方程式的左右各物质互为反应物和生成物。 第四章 电化学基础问题探究问题探究知能定位知能定位课后强化作业课后强化作业资料备选资料备选自主研习自主研习课堂师生互动课堂师生互动氢镍电池是近年开发出来的可充电电池,它可以取代氢镍电池是近年开发出来的可充电电池,它可以取代会产生镉污染的镉镍电池。氢镍电池的总反应式为会产生镉污染的镉镍电池。氢镍电池的总反应式为 H2NiO(OH) Ni(OH)2。根据此

37、反应式判断,下列叙述中正。根据此反应式判断,下列叙述中正确的是确的是()A电池放电时,电池负极周围溶液的电池放电时,电池负极周围溶液的pH不断增大不断增大B电池放电时,镍元素被氧化电池放电时,镍元素被氧化C电池充电时,氢元素被还原电池充电时,氢元素被还原D电池放电时,电池放电时,H2是负极是负极 第四章 电化学基础问题探究问题探究知能定位知能定位课后强化作业课后强化作业资料备选资料备选自主研习自主研习课堂师生互动课堂师生互动解析解析放电时该装置作为原电池,氢元素由放电时该装置作为原电池,氢元素由0价升高价升高为为1价,价,H2在负极反应,在负极反应,H原子失电子变成原子失电子变成H离子,负极离

38、子,负极周围溶液的周围溶液的pH不断减小。镍元素由不断减小。镍元素由3价降低为价降低为2价,镍价,镍元素被还原。因此元素被还原。因此A、B不正确,不正确,D正确。充电时该装置作为正确。充电时该装置作为电解池,氢元素由电解池,氢元素由1价降低为价降低为0价,氢元素被还原,价,氢元素被还原,C正确。正确。答案答案CD点评点评蓄电池充电时,电池的负极与电源的负极相连,蓄电池充电时,电池的负极与电源的负极相连,电池的正极与电源的正极相连。即正正相接、负负相接。电池的正极与电源的正极相连。即正正相接、负负相接。 第四章 电化学基础问题探究问题探究知能定位知能定位课后强化作业课后强化作业资料备选资料备选自

39、主研习自主研习课堂师生互动课堂师生互动燃料电池的特点:能量转化高,可持续使用,无噪音,燃料电池的特点:能量转化高,可持续使用,无噪音,不污染环境。不污染环境。1氢氧燃料电池氢氧燃料电池氢氧燃料电池是一种高效低污染的新型电池,主要用氢氧燃料电池是一种高效低污染的新型电池,主要用于航天领域。它的电极材料一般为活性电极,具有很强的催于航天领域。它的电极材料一般为活性电极,具有很强的催化活性,如铂电极、活性炭电极等。该电池以氢气为燃料,化活性,如铂电极、活性炭电极等。该电池以氢气为燃料,氧气为氧化剂,可用酸性电解质氧气为氧化剂,可用酸性电解质(如稀如稀H2SO4),也可用碱性,也可用碱性电解质电解质(

40、如如KOH溶液溶液)。氢氧燃料电池的构造:。氢氧燃料电池的构造: 第四章 电化学基础问题探究问题探究知能定位知能定位课后强化作业课后强化作业资料备选资料备选自主研习自主研习课堂师生互动课堂师生互动当用碱性电解质时,电极反应为:当用碱性电解质时,电极反应为:负极:负极:2H24OH4e4H2O(氧化反应氧化反应)正极:正极:O22H2O4e4OH(还原反应还原反应)总反应:总反应:2H2O22H2O 第四章 电化学基础问题探究问题探究知能定位知能定位课后强化作业课后强化作业资料备选资料备选自主研习自主研习课堂师生互动课堂师生互动2甲烷燃料电池甲烷燃料电池该电池用金属铂片插入该电池用金属铂片插入K

41、OH溶液中作电极,在两极上溶液中作电极,在两极上分别通甲烷和氧气:分别通甲烷和氧气:负极:负极:CH410OH8eCO 7H2O正极:正极:2O24H2O8e8OH离子方程式为:离子方程式为:CH42O22OHCO 3H2O总反应方程式为:总反应方程式为:CH42O22KOHK2CO33H2O 第四章 电化学基础问题探究问题探究知能定位知能定位课后强化作业课后强化作业资料备选资料备选自主研习自主研习课堂师生互动课堂师生互动3CH3OH燃料电池燃料电池用导线相连的两个铂电极插入用导线相连的两个铂电极插入KOH溶液中,然后向两溶液中,然后向两极分别通入极分别通入CH3OH和和O2,则发生了原电池反

42、应。,则发生了原电池反应。负极:负极:2CH3OH16OH12e2CO 12H2O正极:正极:3O26H2O12e12OH离子方程式为:离子方程式为:2CH3OH3O24OH2CO 6H2O总反应方程式为:总反应方程式为:2CH3OH3O24KOH2K2CO36H2O 第四章 电化学基础问题探究问题探究知能定位知能定位课后强化作业课后强化作业资料备选资料备选自主研习自主研习课堂师生互动课堂师生互动案例精析案例精析【例【例3】飞船上使用的氢氧燃料电池的两个电极均由】飞船上使用的氢氧燃料电池的两个电极均由多孔性碳制成。通入的气体由空隙中逸出,并在电极表面放多孔性碳制成。通入的气体由空隙中逸出,并在

43、电极表面放电,总反应式为:电,总反应式为:2H2O22H2O(1)以以KOH溶液为电解质构成燃料电池,则负极通入溶液为电解质构成燃料电池,则负极通入_,电极反应式为,电极反应式为_,正 极 通 入正 极 通 入 _ _ _ _ _ _ _ _ , 电 极 反 应 式 为, 电 极 反 应 式 为_ 第四章 电化学基础问题探究问题探究知能定位知能定位课后强化作业课后强化作业资料备选资料备选自主研习自主研习课堂师生互动课堂师生互动(2)如把如把KOH溶液改为稀溶液改为稀H2SO4作电解质则电极反应为作电解质则电极反应为负极负极_,正极,正极_。(3)如把如把KOH溶液改为溶液改为NaCl溶液作电解

44、质则电极反应为溶液作电解质则电极反应为负极负极_,正极,正极_。(4)飞船上宇航员的生活用水由燃料电池供给。已知电飞船上宇航员的生活用水由燃料电池供给。已知电池每发池每发1度电能生成度电能生成350 g H2O。请根据反应:。请根据反应:2H2(g)O2(g)2H2O(l)H572 kJ/mol 计算能量转化率。计算能量转化率。(5)该电池输出电压为该电池输出电压为1.2 V,要使标示电压,要使标示电压1.2 V、功率、功率1.5 W的灯泡连续发光的灯泡连续发光1 h,应消耗标准状况下的氢气体积为,应消耗标准状况下的氢气体积为_L。 第四章 电化学基础问题探究问题探究知能定位知能定位课后强化作

45、业课后强化作业资料备选资料备选自主研习自主研习课堂师生互动课堂师生互动解析解析根据原电池的反应原理,氢氧燃料电池总反应根据原电池的反应原理,氢氧燃料电池总反应式为式为2H2O22H2O,因负极氧化,正极还原,即,因负极氧化,正极还原,即H2被氧化,被氧化,通入通入H2的电极为负极;的电极为负极;O2被还原,即通入被还原,即通入O2的电极为正极,的电极为正极,在碱性溶液中在碱性溶液中H2失去电子生成的失去电子生成的H要与要与OH反应,在酸性反应,在酸性溶液中溶液中O2得电子生成的得电子生成的O2要与要与H反应,中性溶液中反应,中性溶液中O2要要与与H2O反应。每生成反应。每生成350 gH2O放

46、出的能量为放出的能量为(350 g/18 gmol1)(572 kJmol1/2)5561.1kJ能量转化率能量转化率(3.6103 kJ/5561.11 kJ)100%64.73%发光发光1 h消耗的电能:消耗的电能:1.5 W3600 s5400 J;生成;生成m(H2O)(5.4 kJ36 g)(572 kJmol164.73%),V(H2)(5.4 kJ36 g22.4 Lmol1)(572 kJmol164.73%18 gmol1)0.654 L。 第四章 电化学基础问题探究问题探究知能定位知能定位课后强化作业课后强化作业资料备选资料备选自主研习自主研习课堂师生互动课堂师生互动答案答

47、案(1)H22H24OH4e4H2OO2O22H2O4e4OH(2)2H24e4HO24H4e2H2O(3)2H24e4HO22H2O4e4OH(4)64.73%(5)0.654 第四章 电化学基础问题探究问题探究知能定位知能定位课后强化作业课后强化作业资料备选资料备选自主研习自主研习课堂师生互动课堂师生互动点评点评原电池两极的判断:先分析电池反应中有关物原电池两极的判断:先分析电池反应中有关物质元素化合价的变化,确定原电池的正极和负极,然后根据质元素化合价的变化,确定原电池的正极和负极,然后根据两极所处介质分析其他指定物质的变化。书写电极反应时,两极所处介质分析其他指定物质的变化。书写电极反

48、应时,要将总化学反应与正、负极反应联系在一起考虑,它们具有要将总化学反应与正、负极反应联系在一起考虑,它们具有加和性:化学反应方程式正极反应负极反应。在原电池加和性:化学反应方程式正极反应负极反应。在原电池反应中,必须遵循得失电子守恒。介质参与电极反应的原则:反应中,必须遵循得失电子守恒。介质参与电极反应的原则:原电池的两极反应若均在一定介质中进行,介质常常参与电原电池的两极反应若均在一定介质中进行,介质常常参与电极反应。在酸性介质中,极反应。在酸性介质中,H参与正极反应;在中性介质中,参与正极反应;在中性介质中,H2O参与正极反应;在碱性介质中,参与正极反应;在碱性介质中,OH参与负极反应。

49、第参与负极反应。第(4)、(5)题考查内容涉及原电池、能量转换是化学和物理知题考查内容涉及原电池、能量转换是化学和物理知识理科综合问题,对能力层次有较高要求。识理科综合问题,对能力层次有较高要求。 第四章 电化学基础问题探究问题探究知能定位知能定位课后强化作业课后强化作业资料备选资料备选自主研习自主研习课堂师生互动课堂师生互动燃料电池是使气体燃料氧化直接产生电流的装置,燃燃料电池是使气体燃料氧化直接产生电流的装置,燃料电池的研究是本世纪最具挑战性的课题之一。最近有人制料电池的研究是本世纪最具挑战性的课题之一。最近有人制造了一种燃料电池:一个电极通入空气,另一个电极通入丁造了一种燃料电池:一个电

50、极通入空气,另一个电极通入丁烷,电池的电解质是掺杂了烷,电池的电解质是掺杂了Y2O3(三氧化二钇三氧化二钇)的的ZrO2(二氧二氧化锆化锆)晶体,它在高温下能传导晶体,它在高温下能传导O2,试回答下列问题:,试回答下列问题:( 1 ) 该 电 池 放 电 时 的 化 学 反 应 方 程 式 为 :该 电 池 放 电 时 的 化 学 反 应 方 程 式 为 :_。 第四章 电化学基础问题探究问题探究知能定位知能定位课后强化作业课后强化作业资料备选资料备选自主研习自主研习课堂师生互动课堂师生互动(2)该燃料电池的电极反应式为:该燃料电池的电极反应式为:正极:正极:13O252e26O2负极:负极:

51、2C4H1026O252e8CO210H2O则固体电解质中的则固体电解质中的O2向向_极移动。极移动。(填填“正正”或或“负负”)(3)某金属的相对原子质量为某金属的相对原子质量为52.00 ,用上述电池电解该,用上述电池电解该金属的一种含氧酸盐的酸性水溶液时,阳极每放出金属的一种含氧酸盐的酸性水溶液时,阳极每放出3360 mL(标准状况标准状况)氧气,阴极析出金属氧气,阴极析出金属10.4 g,在该含氧酸盐中,在该含氧酸盐中金属的化合价为金属的化合价为_,在该实验中,若不考虑能量的损,在该实验中,若不考虑能量的损失,电池中消耗丁烷的质量最少是失,电池中消耗丁烷的质量最少是_g。(结果精确至结

52、果精确至0.01 g) 第四章 电化学基础问题探究问题探究知能定位知能定位课后强化作业课后强化作业资料备选资料备选自主研习自主研习课堂师生互动课堂师生互动解析解析(1)2C4H1013O 8CO210H2O;(2)根据电根据电极反应式可知,氧离子由正极移向负极;极反应式可知,氧离子由正极移向负极;(3)设金属的化合价设金属的化合价为为x,则根据得失电子守恒关系可得:,则根据得失电子守恒关系可得:4 x,所以可得,所以可得x3,故此过程中转移的电,故此过程中转移的电子的物质的量为子的物质的量为0.6 mol,所以消耗的丁烷的质量为,所以消耗的丁烷的质量为1.34 g。答案答案(1)2C4H101

53、3O28CO210H2O(2)负负(3)3;1.34 第四章 电化学基础问题探究问题探究知能定位知能定位课后强化作业课后强化作业资料备选资料备选自主研习自主研习课堂师生互动课堂师生互动1电池电极反应式的书写方法电池电极反应式的书写方法书写电极反应式前,我们应首先明确电池的正负极、书写电极反应式前,我们应首先明确电池的正负极、电极材料和电解质溶液的性质,对于二次电池还要注意放电电极材料和电解质溶液的性质,对于二次电池还要注意放电或充电的方向。或充电的方向。(1)电极的判断电极的判断对于普通电池,我们通常比较两个电极的金属活动性,对于普通电池,我们通常比较两个电极的金属活动性,通常金属活动性强的电

54、极为电池的负极,金属活动性弱的电通常金属活动性强的电极为电池的负极,金属活动性弱的电极或非金属极或非金属(通常为石墨通常为石墨)为电池的正极。为电池的正极。 第四章 电化学基础问题探究问题探究知能定位知能定位课后强化作业课后强化作业资料备选资料备选自主研习自主研习课堂师生互动课堂师生互动对于燃料电池,两个电极的材料通常相同,所以从电对于燃料电池,两个电极的材料通常相同,所以从电极材料上很难判断电池的正负极。判断电池正负极的方法,极材料上很难判断电池的正负极。判断电池正负极的方法,通常是利用电池总反应式,含化合价升高元素的反应物为电通常是利用电池总反应式,含化合价升高元素的反应物为电池的负极反应

55、物,此电极为负极;含化合价降低元素的反应池的负极反应物,此电极为负极;含化合价降低元素的反应物通常为电池的正极反应物,此电极为电池的正极。物通常为电池的正极反应物,此电极为电池的正极。(2)电极反应书写步骤电极反应书写步骤例如,铅蓄电池其总反应式为:例如,铅蓄电池其总反应式为:PbO2(s)Pb(s)2H2SO4(aq) 2PbSO4(s)2H2O(l) 其电极反应式的书写步骤为:放电时,为原电池原理,其电极反应式的书写步骤为:放电时,为原电池原理,总反应式中已指明放电方向从左向右的过程,即可逆符号左总反应式中已指明放电方向从左向右的过程,即可逆符号左边为反应物,右边为生成物。边为反应物,右边

56、为生成物。 第四章 电化学基础问题探究问题探究知能定位知能定位课后强化作业课后强化作业资料备选资料备选自主研习自主研习课堂师生互动课堂师生互动由化合价的升降判断负、正极的反应物由化合价的升降判断负、正极的反应物负极:负极:Pb正极:正极: PbO2主产物负极:主产物负极:PbSO4正极:正极:PbSO4由化合价升降确定电子得失的数目负极:由化合价升降确定电子得失的数目负极:2e正极:正极:2e电极反应关系式负极:电极反应关系式负极:Pb2ePbSO4正极:正极:PbO22ePbSO4考虑电解质溶液,再利用电荷守恒、质量守恒调整考虑电解质溶液,再利用电荷守恒、质量守恒调整反应式反应式负极:负极:Pb2eSO42-PbSO4正极:正极:PbO22e4HSO42-PbSO42H2O 第四章 电化学基础问题探究问题探究知能定位知能定位课后强化作业课后强化作业资料备选资料备选自主研习自主研习课堂师生互动课堂师生互动充电时,是总反应式的逆向过程,氧化剂、还原剂都充电时,是总反应式的

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