江苏省连云港市赣榆县赣榆县海头高级中学高中化学 专题1 第二单元 第2课时 化学电源课件 苏教选修4

1、第2课时化学电源专题1 化学反应与能量变化2021/8/8 星期日1课程标准导航1.了解生产生活中常见化学电源的种类及工作原理，认识化学能转化为电能的实际意义。2了解废旧电池对环境的危害，树立环保意识。2021/8/8 星期日2新知初探自学导引一、电池的种类及特点自主学习电池一次电池二次电池燃料电池特点活性物质发生_反应被消耗到一定程度后，就_再使用可反复_能量利用率高，可连续使用，污染轻实例如锌锰干电池、银锌钮扣电池等如铅蓄电池、锂电池等如氢氧燃料电池氧化还原不能充电和放电2021/8/8 星期日3二、常见电池1一次电池电池银锌钮扣电池碱性锌锰电池电极正极_负极ZnZn电解质_溶液_溶液Ag

2、2O金属棒KOHKOH2021/8/8 星期日4电池银锌钮扣电池碱性锌锰电池电极反应正极_负极_电池反应H2OAg2OZn=2AgZn(OH)2Zn2MnO22H2O=Zn(OH)22MnOOHH2OAg2O2e=2Ag2OH2MnO22H2O2e=2MnOOH2OHZn2OH2e=Zn(OH)2Zn2OH2e=Zn(OH)22021/8/8 星期日52.燃料电池电池氢氧燃料电池电解质H2SO4溶液KOH溶液电极反应正极_负极_电池反应_O24H4e=2H2OO22H2O4e=4OHH22e=2HH22e2OH=2H2O2H2O2=2H2O2021/8/8 星期日6PbO2PbH2SO4202

3、1/8/8 星期日72021/8/8 星期日8想一想铅蓄电池是常见的二次电池，它有哪些优、缺点？提示：铅蓄电池的性能优良、价格低廉、安全可靠，可多次充放电。缺点是比能量低、废弃电池污染环境。2021/8/8 星期日9自主体验2021/8/8 星期日102021/8/8 星期日112随着人们生活质量的不断提高，废电池必须集中处理的问题被提上议事日程，其首要原因是()A利用电池外壳金属材料B防止电池中的汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染C不使电池中渗泄的电解液腐蚀其他物品D回收其中石墨2021/8/8 星期日12解析：选B。废旧电池应集中回收但不能填埋处理是因为电池里的重金属会污染土地和水源

4、，人吃了这些土地里的蔬菜后，就会引发疾病。2021/8/8 星期日133下列有关电池的说法不正确的是()A手机上用的锂离子电池属于二次电池B铅蓄电池放电时两极质量都减小C甲醇燃料电池可把化学能转化为电能D锌锰干电池中，锌电极是负极2021/8/8 星期日14解析：选B。锂离子电池是可充电电池，属于二次电池，A项正确；铅蓄电池放电时两极质量都增加，故B项不正确；电池是将化学能转化为电能的装置，C项正确；锌是较活泼的金属，在锌锰干电池中，锌电极是负极，D项正确。2021/8/8 星期日15要点突破讲练互动探究导引1锌锰干电池使用一段时间后，锌筒有何变化？提示：锌锰干电池中Zn为负极，使用过程中Zn

5、不断被氧化消耗，所以锌筒会变薄。要点一化学电源的结构与原理2021/8/8 星期日16探究导引2何谓燃料电池？有什么优点？提示：燃料电池是利用燃料和氧化剂之间发生的氧化还原反应，将化学能直接转化为电能的化学电源。燃料电池能连续不断地提供电能，而且能量转换效率远高于普通燃料燃烧的能量转换效率，应用燃料电池建立的发电站，具有能量转换效率高、排放的废弃物少、运行噪音小等优点。2021/8/8 星期日17要点归纳常见的一次电池名称电极材料电解质特点碱性锌锰电池负极：Zn正极：MnO2KOH比普通锌锰电池性能好，比能量和储存时间均有提高，可适用于大电流和连续放电2021/8/8 星期日18名称电极材料电

6、解质特点普通锌锰电池负极：Zn正极：石墨NH4Cl、ZnCl2制作简单、价格便宜、存放时间短，放电后电压下降较快锌银电池负极：Zn正极：Ag2OKOH使用过程中，电池负极区溶液pH减小。电池比能量大，电压稳定，储存时间长，适宜小电流连续放电2021/8/8 星期日191下列有关电池的叙述正确的是()A锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细B氢氧燃料电池工作时氢气在负极被氧化C太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅D氢氧燃料电池可将热能直接转变为电能即时应用2021/8/8 星期日20解析：选B。选项原因分析结论A锌锰干电池工作后碳棒不变错误B氢氧燃料电池工作时是H2在负极发生氧化反应，H22e=2H

7、正确C太阳能电池的主要材料是高纯度的硅错误D氢氧燃料电池是将化学能转变为电能错误2021/8/8 星期日21要点二燃料电池电极方程式的书写探究导引1若氢氧燃料电池的电解质溶液为中性物质，如何书写电极反应与电池反应？提示：负极反应：2H24e=4H正极反应：O22H2O4e=4OH电池反应：2H2O2=2H2O2021/8/8 星期日22探究导引2CH4燃料电池(电解质溶液为KOH溶液)的电极反应与电池反应如何书写？2021/8/8 星期日23要点归纳燃料电池总反应方程式和电极反应式的书写1燃料电池总反应方程式的书写 因为燃料电池发生电化学反应的最终产物与燃料燃烧的产物相同，可根据燃料燃烧反应写

8、出燃料电池的总反应方程式，但要注意燃料的种类。若是氢氧燃料电池，其电池总反应方程式不随电解质的状态和电解质溶液的酸碱性变化而变化，即2H2O2=2H2O。2021/8/8 星期日242021/8/8 星期日252燃料电池正极反应式的书写 因为燃料电池正极反应物一律是氧气，正极都是氧化剂氧气得到电子的还原反应，所以可先写出正极反应式，正极反应的本质都是O2得电子生成O2，故正极反应式的基础都是O24e=2O2。正极产生O2的存在形式与燃料电池的电解质的状态和电解质溶液的酸碱性有着密切的关系。这是非常重要的一步。现将与电解质有关的五种情况归纳如下。 2021/8/8 星期日26(1)电解质为酸性电

9、解质溶液(如稀硫酸) 在酸性环境中，O2不能单独存在，可供O2结合的微粒有H和H2O，O2优先结合H生成H2O。这样，在酸性电解质溶液中，正极反应式为O24H4e=2H2O。 (2)电解质为中性或碱性电解质溶液(如氯化钠溶液或氢氧化钠溶液) 在中性或碱性环境中，O2也不能单独存在，O2只能结合H2O生成OH，故在中性或碱性电解质溶液中，正极反应式为O22H2O4e=4OH。 2021/8/8 星期日272021/8/8 星期日28(4)电解质为固体电解质(如固体氧化锆氧化钇)该固体电解质在高温下可允许O2在其间通过，故其正极反应式应为O24e=2O2。 综上所述，燃料电池正极反应式本质都是O2

10、4e=2O2，在不同电解质环境中，其正极反应式的书写形式有所不同。因此在书写正极反应式时，要特别注意所给电解质的状态和电解质溶液的酸碱性。2021/8/8 星期日292021/8/8 星期日30即时应用2021/8/8 星期日312021/8/8 星期日322021/8/8 星期日33题型探究权威预测某固体酸燃料电池以CsHSO4固体为电解质传递H，其基本结构如图所示，电池总反应可表示为：2H2O2=2H2O，下列有关说法正确的是()题型燃料电池例2021/8/8 星期日342021/8/8 星期日35A电子通过外电路从b极流向a极Bb极上的电极反应式为：O22H2O4e=4OHC每转移0.1

11、 mol电子，消耗1.12 L的H2DH由a极通过固体酸电解质传递到b极2021/8/8 星期日36【思路点拨】(1)在外电路中电子由负极流向正极，在内电路中阳离子由负极移向正极；(2)电解质是固体，在正极参加电极反应的是H而不是H2O；(3)分析气体体积时应注意标准状况。2021/8/8 星期日37【解析】本题考查了原电池的工作原理，包括电子的流向、电极反应式的书写、离子移动方向及电极产物“量”的计算。由电极反应式可知，氢气通入的一极为负极，氧气通入的一极为正极，故a为负极、b为正极，电子应该是通过外电路由a极流向b极，A错；B项，b极上的电极反应式为O24e4H=2H2O，B错 ；C项，没有注明此时是否处于标准状况下，故无法计算气体的体积，C错。2021/8/8 星期日38【答案】D【名师点睛】一般书写燃料电池电极反应式应注意以下几点：(1)电池的负极一定是可燃性气体，失电子，发生氧化反应。(2)电池的正极一定是助燃性气体，得电子，发生还原反应。2021/8/8 星期日39(3)电极材料一般不参加化学反应，只起传导电子的作用。(4)电极反应式作为一种特殊的反应方程式，也必须遵循原子守恒、电荷守恒规律。2021/8/8 星期日40热点示例思维拓展新型燃料电池氯铝电池【经