选修四第一,二节

1、选修四 第四章电化学基础第一节原电池学习目标：1,进一步了解原电池的工作原理和构成原电池的条件；2.能够写出电极反应式和电池反应方程式；3,初步学会自主设计原电池。重点，难点 ：原电池的工作原理；原电池的形成条件及电极反应；原电池电极名称的判定。复习回顾：燃煤发电的能量转换过程： 能一 能一 能一 能一、原电池的基础知识.定义：把 转化为 的装置叫做原电池.原电池总反应方程式： .构成原电池的条件：思考：判断下列哪些装置能构成原电池。为什么? （或一种非金属导体）做电极（ 条件之一） 思考：判断下列哪些装置能构成原电池。为什么？（2）电极材料均插入 （条件之二）（3）两极相连形成（条件之三）（

2、4）能自发进行的氧化还原反应（条件之四）例：装置中哪些能构成原电池?稀跳酸Cir享化空溶液风化铁溶液 C3：4.5:麻酸停洛液14限铜溶液如何判断原电池的正、负极：据组成原电池的两极材料判断一般情况下，较活泼的金属为如：上图b中，铁为BCuI3L化钠溶液硝酸银溶液,铜为,较不活泼的金属为：据电流方向或电子流动方向判断：电流是由正极流向负极，电子是由电子流出的一极是如：上图a中，镁为,电子流入的一极是。如：上图d中,镁为极流向正极。：据电解质溶液里离子的定向移动方向判断：在原电池的电解质溶液里,阳离子移向的极是O极,阴离子移向的极是极。：据两极发生的反应判断：原电池的负极总是电子发生【概括整合】

3、反应。反应负极电子发生反应，正极总是电子，沿导线传递，有产生,正极反应离子电解质溶液离子如何书写电极反应口诀：列物质，标得失。选离子，配电荷。平氢氧，巧用水。两式加，得总式。负极：正极：总反应:n稀稀酸负极：. 正极：. 总反应:氮氧化钠溶液 du负极：正极：氟化铁溶液总反应:CA&e负极:硝酸银溶液正极：总反应:AlxI三三稀硫酸 _fc负极:正极：原电池总离子反应方程式:负极：. 正极：. 总反应:二、对铜锌原电池工作原理的进一步探究请根据反应：Zn + CuSQ = ZnSQ + Cu,设计一个原电池装置，标出电极材料和电解质溶液，写出电极反应方程式。电流表指针发生偏转，但随着时间的延续

4、，电流表指针偏转的角度越来越小，最终可能没有电流通过。即 无法产生持续稳定的电流且两个电极上都有红色物质析出，这是什么原因造成的呢？有没有什么改进措施？思考：这样改进能否构成原电池？电流计指针不偏转，且铜片和锌片上均无明显现象（即:无电子定向移动）上述改进构成了原电池吗？为什 么？改进措施：设计成如下图（课本 P71图4-1）所示的原电池装置，你能解释它的工作原理吗?实验探索（实验4-1）实验现象：有盐桥存在时电流计指针发生偏转，即有电流通过电路。取出盐桥，电流计指针即回到零点，说明没有电流通过。分析：改进后的装置为什么能够持续、稳定的产生电流？盐桥在此的作用是什么？ 盐桥是什么？盐桥中装有饱

5、和的 KCl溶液和琼脂制成的胶冻，胶冻的作用是防止管中溶液流出。盐桥的作用是什么？ 参考教材72页有盐桥存在时，盐桥中的 C会移向ZnSO4溶液，K+移向CuSO4溶液，使ZnSO4溶液和CuSO4溶液继续 保持电中性。于是，锌和 CuSO4的氧化还原反应继续进行，从而不断产生电流。同时能使两个烧杯中的溶 液形成一个通路。盐桥的使用突破了氧化剂、还原剂只有直接接触、相互作用才能发生电子转移的思维模式，使氧化剂和还原剂在不同的区域之间通过特定的装置实现了电子的定向转移，为原电池持续、稳定地产生电流创造了必 要的条件，也为原电池原理的实用性开发奠定了理论基础。盐桥制法：(1).将热的琼胶溶液倒入

6、U形管中(注意不要产生裂隙)，将冷却后的U形管浸泡在KCl或 NH4NO3的饱和溶液中即可。(2).将KCl或NH4NO3的饱和溶液装入 U形管，用棉花都住管口即可三、由两个半电池组成原电池的工作原理由此可见，原电池反应就是让氧化还原反应的氧化反应和还原应分别在两极进行，而电子通过导线由负极 流向正极，发生定向移动而产生电流的。负极反应:正极反应:总反应式:小结：双液原电池的特点：(1)盐桥中装有饱和的 KCl NH4NO3、KNO3等溶液和琼脂制成的胶冻。(2)盐桥的作用：连接内电路，形成闭合回路；平衡电荷，使原电池不断产生电流。(3)双液原电池的优点：能产生持续、稳定的电流四.原电池的应用

7、.过量的锌粉与一定量的稀盐酸反应，为了减慢反应速率，但是又不影响生成的氢气总量，可以采取 的措施是()A.升高温度B加入适量的水C加入少量CuSO溶液D.加入浓度较大的盐酸.把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若a、b相连时，a为负极;c、d相连时，电流由d到c； a、c相连时，c极上产生大量气泡，b、d相连时，b上有大量气泡产生， 则四种金属的活动性顺序由强到弱的为()A. a b c d B. a c d b C. c a b . d D. b d c a.根据下式所表示 的氧化还原反应设计一个能持续产生电流的原电池装置。Zn (s) +Fe2+ (aq) =

8、Zn2+ (aq) +Fe (s)(1)画出此原电池的装置简图 (2)写出两电极上的电极反应式.请根据氧化还原反应:Cu +2 Fe3+ = Cu2+ + 2Fe2+,设计成原电池。你有哪些可行方案(1)画出此原电池的装置简图(2)写出两电极上的电极反应式【小结】原电池的设计思路(1)以自发进行的氧化还原反应为基础(2)把氧化还原反应拆分为氧化反应和还原反应两个半反应，从而确定电极反应(3)以两极反应为原理，确定电极材料及电解质溶液(4)画出装置简图选修四 第四章电化学基础第二节化学电源学习目标：了解电池的一般分类；了解常见的化学电源的种类及其原理，知道它们在生产生活和国防中的应用;教学重难点

9、：掌握几种典型电池的用途和特点；掌握几种典型化学电池的电极反应。学习内容：阅读教材74页，思考下列问题1、目前化学电池主要分为哪几个大类？在性能等方面它们各有什么特点？2、化学电池与其他能源相比有哪些优点？3、判断电池的优劣标准主要是什么？第二节化学电源1、概念：是将化学能转化为电能的装置厂、一次电池又称不可充电电池如：干电池。2、分类： 、二次电池又称充电电池 蓄电池。Q、燃料电池。厂、能量转换效率高，供能稳定可靠。3、优点：，、可以制成各种形状和大小、不同电压的电池，使用方便。工、易维护，可在各种环境下工作。丁 、比能量：符号(A h/kg), (A h/L)4、电池优劣的判断标准：J、比

10、功率：符号是 W/kg , W/L)虑、比时间：电池的储存时间的长短、一次电池 最常见的一次电池为锌镒电池。传统的锌镒干电池，其正极材料采用活性较低的天然二氧化镒，隔离物是淀粉和面粉的浆糊隔离层，电解液是以NH4CI为主的氯化俊、氯化锌水溶液，负极是锌筒。， .1(1)普通锌镒电池的电极反应为：。负极：Zn 2e = Zn”正极：2NH4+2e = 2NH3+H2；2MnO2+H2= 2MnO (OH)正极产生的N%又和ZnCb作用：Zn2+ 4N%= Zn(NH32+ 总反应： Zn+ 2NH4C6 2MnO2= ZnjN% 2匕+ Mn2O3+ %O、或 2Zn+4NH4cl+2MnO2=

11、 Zn(N% 4 CE+ZnCb+Mn2O3 + H2O传统的锌镒干电池放电性能一般较差，容量较低。碱性锌镒电池又称碱镒电池，俗称碱性电池，用高导电性的氢氧化钾溶液替代了氯化俊、氯化锌溶液，负极锌也由片状改变成粒状，增大了负极的反应面积, 加之采用了高性能的电解镒粉，电性能得以很大提高。锌粉和K0H 的混合物MnO2金糊外壳（2）碱性锌镒电池的电极反应为：负极（）：； +2 MnO（OH）7、银锌电池：（负极一一Zn,正极一一Ag2O,电解液NaOH ）负极： 正极 ：总反应化学方程式：Zn + Ago = ZnO + 2Ag8、镁铝电池：（负极一一Al,正极一一Mg,电解液 KOH）负极（A

12、l）： 正极（Mg）： 总反应化学方程式：2Al + 2OH +2 H2O = 2AlO2 + 3H2 T9、高铁电池（负极一一Zn,正极一一碳，电解液 KOH和&FeO4）正极：负极：放电、总反应化学方程式： 3Zn + 2KFeO4 + 8H2O充电 3Zn（OH）2 + 2Fe（OH）j + 4KOH10、镁/H2O2酸性燃料电池正极：负极：总反应化学方程式： Mg+ H2SO4+H2O2=MgSO4+2H2O二、充电电池1、铅蓄电池：（负极一Pb 正极PbO2电解液一稀硫酸）负极： 正极： 总化学方程式Pb+ PbO2 + 2H2SC4=2PbSO4+2H2O2、馍镉电池（负极一一 C

13、d、正极一NiOOH、电解液：KOH溶液）放电时负极： 正极：总化学方程式Cd + 2NiOOH + 2HO=Cd（OH）2 + 2Ni（OH）2三、燃料电池1、氢氧燃料电池：总反应方程式：2H2 + O2 = 2HzO（1）电解质是KOH溶液（碱性电解质）负极： 正极：（2）电解质是H2SQ溶液（酸性电解质）负极： 正极：（3）电解质是NaCl溶液（中性电解质）负极： 正极：2、甲醇燃料电池 （注：乙醇燃料电池与甲醇相似）（1）碱性电解质（钳为两极、电解液KOH溶液）正极： 负极：总反应化学方程式： 2CH30H + 3O2 + 4KOH= 2K2CO3 + 6H2O（2）酸性电解质（钳为两

14、极、电解液H2SO4溶液）正极：负极：总反应式 2CH30H + 3O2 = 2CQ + 4H2O3、CO燃料电池（钳为两极、电解液H2SO4溶液）总反应方程式为：2CO + O2 = 2CO2正极：负极： 4、甲烷燃料电池（1）碱性电解质（钳为两极、电解液KOH溶液）正极： 负极： 总反应方程式：CH4 + 2KOH+ 2Q = KCO3 + 3H2O（2）酸性电解质（钳为两极、电解液H2soi溶液）总反应方程式 ：CH4 + 2O2 = CQ + 2H2O正极： 负极：5、肿（N2H4）燃料电池（电解质溶液是 20%30%的KOH溶液） 总反应方程式：N2H4+ O2 = N2 +2H2O

15、正极： 负极： 6、H2、Cl2电池（钳为两极，一极为 H2,另一极为C2,电解质溶液是 20%30%的KOH溶液）正极： 负极： 总反应方程式： 7、Ag、Cb电池（负极 一Ag、正极一伯，通入Cl2,电解液：1 mol?L1盐酸）正极： 负极： 总反应方程式：2Ag+ C2=2 Ag Cl8、H2、N2电池（伯为两极，一极为 H2,另一极为N2,电解质溶液是盐酸、氯化钱溶液） 正极： 负极： 总反应方程式：3H2 + N2+2HCl=2 NH4Cl四、非水电池1、氢氧电池：一极为 H2,另一极为空气与 CO2的混合气，电解质为熔融 K2CO3 （盐）负极： 正极：总反应方程式2H2 + O

16、2 = 2H2O2、固体酸燃料电池（一极通入空气，另一极通入H2；电解质是CsHSO固体传递H+）负极： 正极：总反应方程式2H2 + O2 = 2H2O3、新型燃料电池（一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钮（Y2O3）的氧化错（ZrO2）晶体）正极： 负极： 总反应方程式：2c4H10+13O2=8CO2+10H2O4、CO电池（一极为 CO,另一极为空气与 CQ的混合气，L2CO3和Na2CO3的熔融盐作电解质）正极： 负极： 总反应方程式O2 + 2CO=4CO25、Li-Al/FeS电池（一级是 Li-Al合金，一极是粘有 FeS的石墨，电解质是 LizCOj熔融盐）正

17、极： 负极： 总反应方程式：2Li+FeS=Li2S+Fe答案一、一次电池1、伏打电池：负极：Zn 2e =Zn2+正极：2H+2e =H2 T2、铁碳电池(析氢腐蚀):负极：Fe2e =f1+正极：2H+2e =H2T3、铁碳电池(吸氧腐蚀):负极：2Fe /e =2Fe+正极：O2+2H2O+4e =4OH -4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 ； 2Fe(OH)3=FezO3 +3 H2O4.铝馍电池：负极：4AM2e-=4Al3+正极：3O2+6H2O+12e =12 OH-5、普通锌镒干电池：负极：Zn2e =zn2+正极：2MnO2+2NH4+2e =Mn2O3 +

18、2NH3+H2O6、碱性锌镒干电池：负极：Zn + 2OH - 2e = Zn(OH)z正极：2MnO2+ 2H2O + 2e =2MnO(OH) +2OH7、银锌电池：负极：Zn+2OH Te = ZnO+HzO正极:Ag2O + H2O + 2e = 2Ag + 2OH8、镁铝电池：负极(Al): 2Al + 8OH +6e = 2 Al (OH) 4正极(Mg): 6H2O + 6e = 3H2 T +6OH9、高铁电池正极：2FeO42- + 8H2O +6e =2Fe(OH)3 + 4OH负极：3Zn + 6OH 6e = 3Zn(OH)210、镁/H2O2酸性燃料电池正极：2H+H

19、2O2=2H2O 负极：Mg 72e = Mg 2+二、二次电池(又叫蓄电池或充电电池)1、铅蓄电池：放电时：负极：Pb 2e +SO42 =PbSQ 正极：PbQ+2e +4H +SO42 =PbSQ+2H2O2、馍镉电池放电时 负极：Cd -2e + 2 OH = Cd(OH)2 正极：2NiOOH + 2e + 2H2O = 2Ni(OH,+ 2OH三、燃料电池1、氢氧燃料电池(1)电解质是KOH溶液(碱性电解质)负极：2H2 - 4e + 4OH = 4H2O正极：O2 + 2H2O + 4e = 4OH(2)电解质是H2SC4溶液(酸性电解质)负极：2H2 /e = 4H+ 正极：O2 + 4H+ + 4e = 2H2O(3)电解质是NaCl溶液(中性电解质)负极：2H2 4e = 4H+正极：O2 + 2H2O + 4e = 4OH2、甲醇燃料电池(1)碱性电解质一一 I _Lr/- 2 正极：302+ 12e + 6H2O= 12OH 负极：2CH30H 12e + 16OH = 2CQ +12H2O(2)酸性电解质正极：3O2 + 12e + 12H+ = 6H2O 负极：2CH30H T2e +2H2O=12H+2CO23、CO燃料电池正极：O2 + 4e + 4H+ = 2H2O负极：2CO - 4e + 2H2O= 2CQ +4H+4、甲烷燃料电池(1)碱