合理利用化学能源课题1 电池探秘 课件

第3章合理利用化学能源课题1电池探秘

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栏目链接人类自从钻木取火开始，就对化学反应中释放出来的光能和热能开始了历史悠久的利用。随着人类对化学这门学科的不断探索，一些科学家发现除了热能和光能，我们还能从化学变化中得到另一种形式的能量——电能。今天，人类从化学变化中得到电能的具体应用已经渗透到我们生活中的方方面面，其中最主要的代表产品就是电池。电池的发明已经有200多年的历史了，它与我们的生活十分密切。同学们都是生活中的有心人，知道在我们身边有多种不同的电池。那么，你知道电池是怎么发明的吗？

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栏目链接一、电池是怎样工作的1．电池是把________转化成________的装置，其实质是发生了________反应。以铜、锌原电池为例，________片失去电子，电子经导线流向________片，溶液中的H＋从________片上得到电子被________成氢原子，继而结合成氢分子，在________片上放出，其中电子流出的极为________极，发生________反应，电子流入的极为________极，发生________反应，总的电池反应式为______________________。化学能电能氧化还原锌铜铜还原铜负氧化正还原Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑

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栏目链接2．形成原电池的条件。(1)__________________；(2)__________________；(3)__________________；(4)________________________。活泼性不同的电极电解质溶液闭合回路自发进行的氧化还原反应

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栏目链接二、认识几种电池1．锌锰干电池的组成：锌锰干电池以外围的锌筒作______极，插在电池中心的碳棒与顶端的金属帽相连作______极，选用________作电解质。用该电解质溶液拌湿的_________和______及少量________填充在锌筒与碳棒之间。2．锌锰干电池的工作原理：锌锰干电池工作时，锌筒上的锌原子失去电子，电子通过外电路、金属帽流向碳棒，电池内部的________从碳棒上得到电子被还原。电池内部填充的石墨不参与化学反应，仅起________作用。负正氯化铵二氧化锰石墨氯化锌二氧化锰导电

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栏目链接3．铅蓄电池：铅酸蓄电池的一组铅板的孔穴中填充________作正极，另一组铅板的孔穴中填充海绵状________作负极，选用________作为电解质。这种电池发生的氧化还原反应的方程式为：________________________________________________。二氧化铅金属铅稀硫酸Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O

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栏目链接4．氢氧燃料电池：氢氧燃料电池一般以惰性金属________作为正、负极材料，在负极消耗________，在正极消耗________，电解质通常选用________，所发生的氧化还原反应为：___________________________。铂氢气氧气氢氧化钾2H2＋O2===2H2O

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栏目链接知识点一原电池的组成及工作原理1．原电池的概念。将化学能转化为电能的装置。2．原电池的构成条件。(1)两个活泼性不同的电极(或金属与导电的非金属)。负极：活泼性强、失去电子发生氧化反应；正极：活泼性弱、得到电子发生还原反应。

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栏目链接(2)两电极插入同一电解质溶液中。(3)形成闭合回路。(4)能自发地发生氧化还原反应。

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栏目链接3．原电池的工作原理(以铜锌电池为例)。(1)工作原理。锌片失去电子，电子经导线流向铜片，溶液中的H＋从铜片上得到电子被还原成氢原子，继而结合成氢分子在铜片上放出。(2)电极名称。负极：电子流出的电极(发生氧化反应的一极)；正极：电子流入的电极(发生还原反应的一极)。

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栏目链接(3)电极反应式。负极：Zn→Zn2＋＋2e－正极：2H＋＋2e－→H2↑总反应式：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑4．实质。原电池产生电流的实质，是发生了氧化还原反应。电子由负极流向正极产生电流。

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栏目链接例1(2013·广东学业水平考试改编题)下列装置中能够发生原电池反应的是()

答案：C

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栏目链接变式应用1．下列关于实验现象的描述不正确的是()A．铜锌组成的原电池中电子是从锌经过导线流向铜B．把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面出现气泡C．把铜片插入FeCl3溶液中，在铜片表面出现一层铁D．把锌片放入盛有盐酸的试管中，再加入几滴CuCl2溶液，气泡放出速率加快

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栏目链接变式应用解析：铜只能将Fe3＋还原为Fe2＋，而不会继续将Fe2＋还原为铁，故C项不正确。答案：C

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栏目链接知识点二原电池正负极的判断1．由组成电极的材料判断，一般是活泼性较强的金属为负极，活泼性弱的金属或能导电的非金属为正极。2．根据电流方向或电子流向判断，电流是由正极流向负极，电子是由负极流向正极。3．根据原电池内离子的定向移动判断，在原电池的电解质溶液中，阳离子移向正极，阴离子移向负极。

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栏目链接4．根据原电池两极发生的变化判断，负极总是失电子发生氧化反应，正极得电子发生还原反应。5．根据现象判断，溶解的一极为负极，质量增加或有气泡放出的一极是正极。

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栏目链接例2某原电池总反应离子方程式为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，能实现该反应的原电池是()A．正极为铜，负极为铁，电解质溶液为FeCl3溶液B．正极为铜，负极为铁，电解质溶液为Fe(NO3)2溶液C．正极为铁，负极为锌，电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液D．正极为银，负极为铁，电解质溶液为CuSO4溶液

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栏目链接解析：由电池反应式知铁做负极，正极是不如铁活泼的金属或非金属，电解质溶液为含Fe3＋的溶液，故选A。

答案：A

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栏目链接变式应用2．(2013·北京海淀区会考)在右图所示的原电池中，下列说法正确的是()

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栏目链接变式应用A．铜极上有气泡产生B．Zn为正极，铜为负极C．负极反应：2H＋＋2e－===H2↑

D．该装置将电能转变为化学能答案：A

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栏目链接知识点三锌锰干电池

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栏目链接2．实际问题及解决办法。(1)NH3的消除。4NH3＋Zn2＋===[Zn(NH3)4]2＋；(2)H2的消除。2MnO2＋H2===Mn2O3＋H2O；

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栏目链接(3)避免漏液。将NH4Cl制成糊状并密封；(4)增加糊状NH4Cl导电性。在糊状NH4Cl中拌入易导电的石墨粉。

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栏目链接3．结构。

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栏目链接例3锌锰干电池在放电时，电池总反应方程式可以表示为：Zn＋2MnO2＋2H＋===Zn2＋＋Mn2O3＋H2O，在此电池放电时，正极(碳棒)上发生还原反应的是()A．ZnB．碳棒C．MnO2D．H＋解析：MnO2得电子生成Mn2O3，发生了还原反应

答案：C

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栏目链接变式应用3．Zn—MnO2干电池应用广泛，其电解质溶液是ZnCl2—NH4Cl混合溶液。(1)该电池的负极材料是________；电池工作时，电子流向________(填“正极”或“负极”)。(2)若ZnCl2—NH4Cl混合溶液中含有杂质Cu2＋，会加速某电极的腐蚀，其主要原因是____________________。欲除去Cu2＋，最好选用下列试剂中的________(填代号)。a．NaOHb．Znc．Fed．NH3·H2O

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栏目链接变式应用解析：(1)锌锰干电池的负极为活泼的锌，电子从负极流向正极。(2)锌可以置换铜，形成铜锌原电池，加速锌片的腐蚀。用锌置换铜不会引入新杂质。答案：(1)Zn正极(2)锌与还原出来的Cu构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀b

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栏目链接知识点四燃料电池1．燃料电池：把能源中的燃料燃烧反应的化学能直接转化为电能的“能量转换器”。燃料电池中，氢气、甲烷、煤气等燃料作负极燃气；氧气、空气、氯气等氧化剂作正极助燃气。

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栏目链接2．氢氧燃料电池。

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栏目链接用氢气和氧气作为电极燃气，铂或活性炭作电极，40%的氢氧化钾溶液作电解质溶液。负极反应式：2H2＋4OH－－4e－===4H2O正极反应式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－总反应式：2H2＋O2===2H2O

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栏目链接3．甲烷——氧气燃料电池：用甲烷和氧气作为电极燃料，铂作电极，40%的氢氧化钾溶液作电解质溶液。负极反应式：CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O正极反应式：2O2＋4H2O＋8e－===8OH－总反应式：CH4＋2O2＋2OH－===CO＋3H2O4．优点：效率高，无污染，装置可重复使用。

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栏目链接例4氢氧燃料电池可以使用在航天飞机上，其反应原理示意图如下，下列有关氢氧燃料电池的说法正确的是()

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栏目链接A．该电池工作时电能转化为化学能B．该电池中电极a是正极C．该电池的总反应为2H2＋O2===2H2OD．外电路中电子由电极b通过导线流向电极a

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栏目链接解析：该电池是化学能转化为电能的装置，故A项错误；a极为负极，故B项错误；电子从a极通过导线流向b极，故D项错误。答案：C

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栏目链接变式应用4．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()

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