高中化学(课标点击+知识导学+典例精析)第四章第二节化学电源课件新人教版选修

1、第四章电化学基础 第二节化学电源第二节化学电源 栏目链接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 栏目链接 栏目链接要点一化学电池要点一化学电池 化学电池是将化学电池是将_能变成能变成_能的装置。能的装置。 1 1化学电池的分类化学电池的分类化学电池化学电池 2 2优点优点 (1)(1)化学电池的化学电池的_较高，供能稳定可靠。较高，供能稳定可靠。 (2)(2)可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的电可以制

2、成各种形状和大小、不同容量和电压的电池及电池组。池及电池组。 (3)(3)使用方便，易于维护，并可在各种环境下工作。使用方便，易于维护，并可在各种环境下工作。化学化学电电一次一次二次二次燃料燃料能量转换效率能量转换效率 栏目链接3判断电池优劣的主要标准判断电池优劣的主要标准(1)比能量：即单位质量或单位体积所能比能量：即单位质量或单位体积所能_的多少，的多少，单位是单位是(Wh)/kg或或(Wh)/L。(2)比功率：即单位质量或单位体积所能比功率：即单位质量或单位体积所能_的大小，的大小，单位是单位是W/kg或或W/L。(3)电池的电池的 _ 的长短。的长短。4化学电池回收利用化学电池回收利用

3、废旧电池中含废旧电池中含_和和_等有害物质，应回收等有害物质，应回收利用，既减少污染，又节约资源。利用，既减少污染，又节约资源。输出电能输出电能输出功率输出功率可储存时间可储存时间重金属重金属酸碱酸碱 栏目链接要点二一次电池要点二一次电池一次电池的电解质溶液制成一次电池的电解质溶液制成_，不流动，也叫做，不流动，也叫做干电池。干电池。1 1特点特点一次电池不能充电，不能反复使用。一次电池不能充电，不能反复使用。2 2常见的一次电池常见的一次电池胶状胶状 栏目链接锌锌MnO2KOHZnAg2OKOHZn2OH2e=Zn(OH)2大电流大电流连续放电连续放电小电流连续放电小电流连续放电 栏目链接要

4、点三二次电池要点三二次电池二次电池放电后可以再二次电池放电后可以再_使活性物质获得再生，使活性物质获得再生，又称又称_或或_。1 1铅蓄电池的构造铅蓄电池的构造负极：负极：_，正极：，正极：_，电解质溶液：，电解质溶液：_溶液。溶液。2 2铅蓄电池的工作原理铅蓄电池的工作原理(1)(1)放电时：放电时：负极：负极：_；充电充电充电电池充电电池蓄电池蓄电池PbPbO2H2SO4Pb(s)SO(aq)2e=PbSO4(s) 栏目链接正极：正极：PbOPbO2 2(s)(s)4H4H(aq(aq) )SO(aqSO(aq) )2e2e=PbSO=PbSO4 4(s)(s)2H2H2 2O(l)O(l

5、)；总反应：总反应：Pb(sPb(s) )PbOPbO2 2(s)(s)2H2H2 2SOSO4 4(aq)=2PbSO(aq)=2PbSO4 4(s)(s)2H2H2 2O(l)O(l)。(2)(2)充电时：充电时：铅蓄电池的充电反应是放电反应的逆过程铅蓄电池的充电反应是放电反应的逆过程阴极：阴极：_；阳极：阳极：PbSOPbSO4 4(s)(s)2H2H2 2O(l)O(l)2e2e=PbO=PbO2 2(s)(s)4H4H(aq(aq) )SO(aqSO(aq) )；总反应：总反应：2PbSO2PbSO4 4(s)(s)2H2H2 2O(l)=Pb(sO(l)=Pb(s) )PbOPbO

6、2 2(s)(s)2H2H2 2SOSO4 4(aq)(aq)。PbSO4(s)2e=Pb(s)SO(aq) 栏目链接总反应：总反应：2PbSO2PbSO4 4(s)(s)2H2H2 2O(l)=Pb(sO(l)=Pb(s) )PbOPbO2 2(s)(s)2H2H2 2SOSO4 4(aq)(aq)。上述充放电反应可写成一个可逆反应方程式：上述充放电反应可写成一个可逆反应方程式：3 3铅蓄电池的特点铅蓄电池的特点电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉、生产生活电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉、生产生活中应用广泛，缺点是比能量低、笨重、废弃电池污染环境中应用广泛，缺点是比能量低、笨重、废

7、弃电池污染环境 栏目链接要点四燃料电池要点四燃料电池H22e=2HH22e2OH=2H2O2H2O2=2H2O小小 栏目链接电极反应式的书写方法电极反应式的书写方法1 1书写要遵循的原则书写要遵循的原则原电池两电极上分别发生氧化反应或还原反应，因此电极反原电池两电极上分别发生氧化反应或还原反应，因此电极反应式的书写要遵循质量守恒、电子守恒及电荷守恒。应式的书写要遵循质量守恒、电子守恒及电荷守恒。弱电解质、气体和难溶物均写成化学式，其余的以离子符号弱电解质、气体和难溶物均写成化学式，其余的以离子符号表示。表示。正极反应、负极反应产物根据题意或化学方程式确定，也要正极反应、负极反应产物根据题意或化

8、学方程式确定，也要注意电解质溶液的成分对电极产物的影响。注意电解质溶液的成分对电极产物的影响。2 2电极反应式的书写类型电极反应式的书写类型(1)(1)根据装置书写电极反应式。根据装置书写电极反应式。首先判断该电池所依据的化学反应，从而确定两个半反应即首先判断该电池所依据的化学反应，从而确定两个半反应即电极反应。电极反应。综合综合拓展拓展 栏目链接(2)(2)给出总反应式，写电极反应式。给出总反应式，写电极反应式。各类电极反应式的一般书写步骤为：各类电极反应式的一般书写步骤为：列出物质，标电列出物质，标电子的得失；子的得失；选离子，配电荷；选离子，配电荷；配个数，巧用水；配个数，巧用水；两式两

9、式加，验总式。加，验总式。如以如以2H2H2 2O O2 2=2H=2H2 2O O为例，当电解质溶液为为例，当电解质溶液为KOHKOH溶液时的溶液时的电极反应式的书写步骤如下：电极反应式的书写步骤如下：负极反应式的书写负极反应式的书写根据总反应方程式列出总式两边化合价升高的有关物根据总反应方程式列出总式两边化合价升高的有关物质为质为H H2 2，转移电子数为，转移电子数为4e4e：2H2H2 24e4e=4H=4H。根据电解质溶液的酸碱性，用根据电解质溶液的酸碱性，用H H或或OHOH或其他离子配或其他离子配平，使两边电荷总数相等：平，使两边电荷总数相等：2H2H2 24e4e4OH4OH=

10、4H=4H2 2O O。注意：电子带负电荷；在碱性溶液中，电极反应式不出注意：电子带负电荷；在碱性溶液中，电极反应式不出现现H H。 栏目链接利用利用H H2 2O O使两边的元素守恒，即得：使两边的元素守恒，即得：2H2H2 24e4e4OH4OH=4H=4H2 2O O。正极反应式的书写正极反应式的书写O O2 24e4e=2O=2O2 2。O O2 24e4e2H2H2 2O=4OHO=4OH，注意在碱性注意在碱性溶液中提供溶液中提供H H使使O O2 2变为变为OHOH的是水的是水，要写成化学式的形式要写成化学式的形式。将正负极反应式相加，若得到总反应式，说明写法正确将正负极反应式相加

11、，若得到总反应式，说明写法正确。(3)(3)可充电电池电极反应式的书写。可充电电池电极反应式的书写。在书写可充电电池电极反应式时，由于电极都参加反应，且在书写可充电电池电极反应式时，由于电极都参加反应，且正方向、逆方向反应都能反应，所以要明确电池和电极，放电正方向、逆方向反应都能反应，所以要明确电池和电极，放电为原电池，充电为电解池；原电池的负极与电解池的阳极发生为原电池，充电为电解池；原电池的负极与电解池的阳极发生氧化反应，对应元素化合价升高；原电池的正极与电解池的阴氧化反应，对应元素化合价升高；原电池的正极与电解池的阴极发生还原反应，对应元素化合价降低极发生还原反应，对应元素化合价降低。

12、栏目链接(4)(4)给出电极反应书写总反应方程式。给出电极反应书写总反应方程式。根据给出的两个电极反应式，写出总反应方程式时，首先根据给出的两个电极反应式，写出总反应方程式时，首先要使两个电极反应式的得失电子相等后将两式相加，消去反应要使两个电极反应式的得失电子相等后将两式相加，消去反应物和生成物中相同的物质即可。注意若反应式同侧出现不能共物和生成物中相同的物质即可。注意若反应式同侧出现不能共存的离子，如存的离子，如H H和和OHOH、PbPb2 2和和SOSO，要写成反应后的物质如，要写成反应后的物质如H H2 2O O、PbSOPbSO4 4。特别提示：特别提示：解答书写有关电极反应式的题

13、目时，应先解答书写有关电极反应式的题目时，应先写出总化学方程式，再找出电解质溶液的成分，最后分别写出总化学方程式，再找出电解质溶液的成分，最后分别写出正极反应式和负极反应式，从而作出合理的判断。写出正极反应式和负极反应式，从而作出合理的判断。 栏目链接 栏目链接一、一次电池一、一次电池例例1碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因此碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因此得到广泛应用。锌锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电得到广泛应用。锌锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：池总反应式为：Zn(sZn(s) )2MnO2MnO2 2(s)(s)H H2 2O(l)=Zn(OH)O

14、(l)=Zn(OH)2 2(s)(s)MnMn2 2O O3 3(s)(s)。下列说法错误的是。下列说法错误的是( () )A A电池工作时，锌失去电子电池工作时，锌失去电子B B电池负极的电极反应式为电池负极的电极反应式为ZnZn2e2e2OH2OH=Zn(OH)=Zn(OH)2 2C C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，锌的质量理论上减小小6.5 g解析：解析：该电池中该电池中ZnZn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2e2e，通过计算每转移，通过

15、计算每转移0.2 mol0.2 mol电子，电子，ZnZn反应反应6.5 g6.5 g；电子；电子由负极通过外导线流向正极，所以由负极通过外导线流向正极，所以C C错。错。答案：答案：C C名师点睛：名师点睛：原电池工作时，活泼金属为负极，失去电原电池工作时，活泼金属为负极，失去电子，所以电子流向为：负极子，所以电子流向为：负极导线导线正极。正极。在书写电极反应式时考虑离子反应、离子共存的情况。在书写电极反应式时考虑离子反应、离子共存的情况。 栏目链接变式变式应用应用1 1(2013(2013海南卷海南卷)Mg)MgAgClAgCl电池是一种能被海水激活的电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池

16、，电池反应方程式为：一次性贮备电池，电池反应方程式为：2AgCl2AgCl Mg=MgMg=Mg2 22Ag2Ag2Cl2Cl。有关该电池的说法正确的是。有关该电池的说法正确的是( () )A AMgMg为电池的正极为电池的正极B B负极反应为负极反应为AgClAgCle e=Ag=AgClClC C不能被不能被KClKCl溶液激活溶液激活D D可用于海上应急照明供电可用于海上应急照明供电 栏目链接解析：解析：根据氧化还原判断，根据氧化还原判断，MgMg为还原剂是负极、失电子，为还原剂是负极、失电子，所以所以A A、B B都错；都错；C C是指电解质溶液可用是指电解质溶液可用KClKCl 溶液

17、代替，溶液代替，C C错；错；明显明显D D正确。正确。答案：答案：D 栏目链接例例2铅蓄电池是化学电源，其电极材料分别是铅蓄电池是化学电源，其电极材料分别是PbPb和和PbOPbO2 2，电池液为稀硫酸，工作时该电池的总反应式为电池液为稀硫酸，工作时该电池的总反应式为PbPbPbOPbO2 22H2H2 2SOSO4 4=2PbSO=2PbSO4 42H2H2 2O O。试根据上述情况判断：。试根据上述情况判断：(1)(1)蓄电池的负极材料是蓄电池的负极材料是_。(2)(2)工作时，正极反应为工作时，正极反应为_。(3)(3)工作时，电解质溶液的工作时，电解质溶液的pH_(pH_(填填“增大

18、增大”、“减小减小”或或“不变不变”) )。二、二次电池二、二次电池 栏目链接(4)(4)工作时，电解质溶液中阴离子移向工作时，电解质溶液中阴离子移向_极。极。(5)(5)电流方向从电流方向从_极流向极流向_极。极。(6)充电时，铅蓄电池的负极与电源的充电时，铅蓄电池的负极与电源的_极相连接。极相连接。 栏目链接解析：解析：蓄电池工作蓄电池工作( (放电放电) )时，起原电池作用。题中各时，起原电池作用。题中各小题概括叙述了蓄电池放电时所涉及的各个方面，分析如小题概括叙述了蓄电池放电时所涉及的各个方面，分析如下：根据原电池原理，负极发生氧化反应元素化合价升高，下：根据原电池原理，负极发生氧化反

19、应元素化合价升高，所以所以PbPb为负极；正极发生还原反应元素化合价降低，从总为负极；正极发生还原反应元素化合价降低，从总反应式可知，反应式可知，PbOPbO2 2是氧化剂，即正极反应为：是氧化剂，即正极反应为：PbOPbO2 2SOSO4H4H2e2e=PbSO=PbSO4 42H2H2 2O O；从正极反应或电池的总反应可；从正极反应或电池的总反应可知知H H2 2SOSO4 4参加了反应，参加了反应，H H转变成转变成H H2 2O O，所以，所以pHpH增大；原电池增大；原电池工作时溶液中阴离子移向负极，阳离子移向正极；电流方工作时溶液中阴离子移向负极，阳离子移向正极；电流方向与电子移

20、动方向相反，从正极沿导线流向负极。向与电子移动方向相反，从正极沿导线流向负极。答案：答案：(1)Pb(2)PbO2SO4H2e=PbSO42H2O(3)增大增大(4)负负(5)正负正负(6)负负 栏目链接名师点睛：名师点睛：总反应中，放电的方向为原电池方向，电总反应中，放电的方向为原电池方向，电极名称为正负极，正极发生还原反应，负极发生氧化反应；极名称为正负极，正极发生还原反应，负极发生氧化反应；充电的方向为电解池方向，电极名称为阴阳极，阳极发生充电的方向为电解池方向，电极名称为阴阳极，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。二次电池充电时，需氧化反应，阴极发生还原反应。二次电池充电时，需“正正接

21、正，负接负接正，负接负”，即原电池的正极连接外接电源的正极，即原电池的正极连接外接电源的正极，原电池的负极连接外接电源的负极。原电池的负极连接外接电源的负极。 栏目链接变式变式应用应用2 2生产铅蓄电池时，在两极板上的铅、锑合金棚架上均生产铅蓄电池时，在两极板上的铅、锑合金棚架上均匀涂上膏状的匀涂上膏状的PbSOPbSO4 4，干燥后再安装，充电后即可使用，发生，干燥后再安装，充电后即可使用，发生的反应是：的反应是：2PbSO2PbSO4 42H2H2 2O O充电放电PbOPbO2 2PbPb2H2H2 2SOSO4 4。下列对铅蓄电池的说法错误的是下列对铅蓄电池的说法错误的是( () )A

22、 A需要定期补充硫酸需要定期补充硫酸B B工作时铅是负极，工作时铅是负极，PbOPbO2 2是正极是正极C C工作时负极上发生的反应是：工作时负极上发生的反应是：PbPb2e2eSO=PbSOSO=PbSO4 4D工作时电解质的密度减小工作时电解质的密度减小 栏目链接解析：解析：铅蓄电池在工作时相当于原电池，发生氧化反应铅蓄电池在工作时相当于原电池，发生氧化反应的电极是负极，发生还原反应的电极是正极，所以的电极是负极，发生还原反应的电极是正极，所以PbPb是负极，是负极，PbOPbO2 2是正极；在工作时，负极发生的反应是铅失去电子生成是正极；在工作时，负极发生的反应是铅失去电子生成PbPb2

23、 2，PbPb2 2与溶液中的与溶液中的SOSO生成生成PbSOPbSO4 4沉淀，放电时消耗的硫酸沉淀，放电时消耗的硫酸与充电时生成的硫酸相等，在电池制备时，与充电时生成的硫酸相等，在电池制备时，PbSOPbSO4 4的量是一定的量是一定的，制成膏状的的，制成膏状的PbSOPbSO4 4干燥后安装，说明干燥后安装，说明H H2 2SOSO4 4不用补充；放电不用补充；放电时，时，H H2 2SOSO4 4被消耗，溶液中的被消耗，溶液中的H H2 2SOSO4 4的物质的量浓度减小，所以的物质的量浓度减小，所以溶液的密度也随之减小。溶液的密度也随之减小。答案：答案：A A 栏目链接三、燃料电池

24、三、燃料电池例例3 3一种甲醇、氧气和强碱溶液作电解质的新型手机电一种甲醇、氧气和强碱溶液作电解质的新型手机电池，可连续使用一个月，其电池反应为：池，可连续使用一个月，其电池反应为：2CH2CH3 3OHOH3O3O2 24OH4OH2CO2CO6H6H2 2O O，则有关说法正确的是，则有关说法正确的是( () )A A放电时放电时CHCH3 3OHOH参与反应的电极为正极参与反应的电极为正极B B放电时负极的电极反应为放电时负极的电极反应为CHCH3 3OHOH8OH8OH6e6e=CO=CO6H6H2 2O OC C标准状况下，通入标准状况下，通入5.6 L O5.6 L O2 2并完全

25、反应后，有并完全反应后，有0.5 0.5 molmol电子转移电子转移D放电一段时间后，通入氧气的电极附近溶液的放电一段时间后，通入氧气的电极附近溶液的pH降降低低 栏目链接解析：解析：从电池反应可知，从电池反应可知，CHCH3 3OHOH为原电池的负极，为原电池的负极，A A选项选项错误；正极反应为：错误；正极反应为：O O2 22H2H2 2O O4e4e=4OH=4OH，标准状况下，标准状况下，5.6 L O5.6 L O2 2为为0.25 mol0.25 mol，转移电子为，转移电子为1 mol1 mol，C C选项错误；从正选项错误；从正极反应可以看出，正极附近溶液极反应可以看出，正

26、极附近溶液OHOH的浓度增大，的浓度增大，pHpH升高，升高，D D选项错误。选项错误。答案：答案：B B名师点睛：名师点睛：本题考查原电池原理在燃料电池中的具体应本题考查原电池原理在燃料电池中的具体应用。首先要正确判断出电池的正负极，其方法是确定在该电用。首先要正确判断出电池的正负极，其方法是确定在该电极上发生的是失电子还是得电子反应，若发生的是失电子反极上发生的是失电子还是得电子反应，若发生的是失电子反应，则是原电池的负极，反之是正极。解决此类问题应先写应，则是原电池的负极，反之是正极。解决此类问题应先写出总的化学反应方程式，再结合电解质溶液的成分把总方程出总的化学反应方程式，再结合电解质

27、溶液的成分把总方程式进行整理，最后分别写出正极反应式和负极反应式，结合式进行整理，最后分别写出正极反应式和负极反应式，结合选项作出合理判断。选项作出合理判断。 栏目链接变式变式应用应用3 3(1)(1)今有今有2H2H2 2O O2 2 2H2H2 2O O反应，构成燃料电池，则负反应，构成燃料电池，则负极通的应是极通的应是_，正极通的应是，正极通的应是_，电极反应式，电极反应式为 ：为 ： _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 、_。(2)(2)如把如把KOHKOH改为稀改为稀H H2 2SOSO4 4作导电物质，则电极反应式为：作导电物质，则电极反应式为：_、_。(1)(1)和和(2)(2)的电解液不同，反应进行后，其溶液的的电解液不同，反应进行后，其溶液的pHpH各有何各有何变化？变化？_。(3)(3)如把如把H H2 2改为甲烷，改为甲烷，KOHKOH做导电物质，则电极反应式为：做导电物质，则电极反应式为：_。 栏目链接解析：解析：解决此题的关键是弄清原电池的电极反应类型：解决此题的关键是弄清原电池