1、第2課時化學電源學習目標1.通過對常見化學電源的學習,了解常見類型的三種化學電源。2.通過新型電池分析訓練,學會分析新型化學電源的工作原理并能書寫其電極反應。任務分項突破課堂小結提升學科素養(yǎng)測評任務分項突破學習任務1常見化學電源自主梳理1.常見化學電源分類(1)一次電池:常見一次電池有 、紐扣式鋅銀電池等。(2)二次電池:常見二次電池有 等。(3)燃料電池:常見燃料電池有 . 等。鋅錳干電池鉛蓄電池、鎳鎘電池、鎳氫電池氫氧燃料電池、甲烷燃料電池、甲醇燃料電池2.三類化學電源的工作特點(1)一次電池:內部還原劑、氧化劑反應完畢后不能再用,只能廢棄,會造成環(huán)境污染。(2)二次電池:此類電池放電完畢

2、(電池內的氧化劑、還原劑反應完畢)后,可以再充電。充電過程就是電池內氧化劑、還原劑再生并“復位”(回到原來所處位置)過程。充電是 能轉化為 能的過程,充電原則是 (充電電源正極連接二次電池正極、電源負極連接二次電池負極)。二次電池壽命較長,污染總體較小。(3)燃料電池:此類電池的氧化劑、還原劑不在電池內,而是在電池工作過程中不斷輸入電池內部。燃料電池壽命長,效率很高(轉化率可高達90%以上),污染較小。電化學正連正負連負3.常見三類化學電源的工作原理分析(1)常見一次電池。項目堿性鋅錳干電池結構負極: .正極: .電解質:KOH負極反應 .正極反應 .電池反應 .ZnMnO2(2)常見二次電池

3、。氧化還原還原氧化(3)常見燃料電池。項目氫氧燃料電池酸性電解質(H2SO4)堿性電解質(KOH)負極反應 . .正極反應 . .總反應 .微點撥:三類化學電源的電極特點(1)一次電池:負極一般是活性較高的金屬,通常會被消耗掉。正極通常是“夾心雪糕模式”(里邊是電極芯一般是導電性金屬、合金或石墨材料,外邊包覆氧化劑),極芯一般不會消耗,但外面包覆的氧化劑會消耗掉。(2)二次電池:正、負極一般均為“夾心雪糕模式”。極芯均起導電與支撐作用,不會消耗,但外面包覆的氧化劑、還原劑放電時會消耗,充電時會再生。(3)燃料電池:正、負極一般為多孔石墨、多孔金屬陶瓷等材質。多孔結構有利于燃料及助燃劑(多為氧氣

4、)放電?；犹骄刻骄?一次電池電極反應的書寫技巧問題1:先把電池反應的化學方程式配平,然后畫出雙線橋。提示: 。問題2:根據“得電子線橋”寫出正極反應。問題3:用電池反應減去正極反應或根據“失電子線橋”寫出負極反應。探究2二次電池電極“充電”反應的書寫技巧問題4:畫出“放電”的雙線橋。問題5:根據雙線橋寫出放電的正、負極反應。問題6:結合放電的正、負極反應寫出充電的陰、陽極反應。探究3燃料電池電極反應的書寫技巧一種高溫熔融碳酸鹽燃料電池原理示意圖如圖。問題7:根據電池結構圖,結合電解質特點,寫出電池正極反應。問題8:該電池燃料有兩種,分別是CO和H2,寫出兩者與氧氣發(fā)生燃燒反應的化學方程式。問

5、題9:用總反應減去正極反應(注意把O2消去,因為氧氣不可能在負極參與反應)寫出負極反應。歸納拓展(1)一次電池電極反應書寫技巧:根據電池反應,先畫雙線橋,然后寫出負極(負極一般比較簡單)反應,再用電池反應(改為離子方程式)“減去”負極反應即得正極反應。(2)二次電池電極反應書寫技巧:先分析“放電”,后分析“充電”(放電仍然可以運用雙線橋法);放電時一般先寫負極,再用總反應減去負極反應得正極反應;“放電”的負極“顛倒”過來是充電的“陰極”,“放電”的正極“顛倒”過來是充電的“陽極”。(3)燃料電池正、負極判斷技巧:燃料電池一般兩個電極材料相同,所以無法根據電極材料判斷正、負極;燃料電池一般通入燃

6、料的電極是負極,通入氧氣(或其他氧化劑)的電極是正極。(4)燃料電池電極反應書寫技巧:一般燃料電池先寫正極反應,因為燃料電池負極燃料種類繁多,但正極一般都是O2,比較固定;根據燃料電池電解質特點,寫出相應的正極反應,然后用電池反應(燃燒方程式)減去正極反應得負極反應。題組例練題點一一次電池DD題點二二次電池BD4.(2021安徽蕪湖期末)我國科研人員研制出以鈉箔和多壁碳納米管為電極的可充電“Na-CO2”電池,工作過程中,Na2CO3與C均沉積在多壁碳納米管電極上,其工作原理如圖所示。下列敘述錯誤的是( )B題點三燃料電池5.(2021黑龍江哈爾濱月考)一種以液態(tài)肼(N2H4)為燃料、氧氣為氧

7、化劑、某固體氧化物為電解質的新型燃料電池的工作原理如圖所示。在700900 時,O2-可在該固體氧化物電解質中自由移動。生成物為無毒無害的物質。下列說法正確的是( )C 6.(2021廣東深圳期中)某HCOOH燃料電池的工作原理如圖所示,其中,兩電極區(qū)間用允許K+、H+通過的半透膜隔開。下列說法錯誤的是( )題后悟道實用化學電源題型,解題關鍵是對題目信息的提取與理解。題目所給信息包括:電池結構圖、電池反應或某一電極反應等。要特別注意從元素化合價變化角度進行氧化還原的分析。學習任務2新型電池自主梳理新型原電池類題通常把信息濃縮在一張電池結構圖中。此類題型,首先是從圖中提煉信息。提煉信息有兩類:(

8、1)元素化合價變化信息,通過元素化合價變化就能搞清楚氧化還原反應的情況,根據氧化還原反應即可判斷正、負極電極反應。(2)微粒變化及運動方向信息,此類題型經常會出現很多“箭頭”,“箭頭”一般有兩種含義:表示轉化;表示運動方向?；犹骄靠茖W家設計微生物原電池,用于處理廢水(酸性)中的有機物及脫除硝態(tài)氮,該裝置原理示意圖如圖。探究新型原電池中“箭頭”與“價態(tài)”提示:N元素由+5價變?yōu)?價;此半反應屬于還原反應;電極m是正極。問題2:根據元素化合價,寫出正極反應。歸納拓展新型電池類題解題思路(1)根據反應或圖示分析價態(tài):分析兩極各物質或微粒價態(tài)變化,要注意圖中箭頭意義。(2)寫出正、負極電極反應:根據

9、“得失電子、電荷、原子”三大守恒,結合電解質特點或膜特點寫出正、負極電極反應。(3)做出判斷或計算:根據電極反應即可判斷反應、pH,得電子為還原反應,失電子為氧化反應,消耗H+或生成OH-,酸性減弱或堿性增強,則pH升高,消耗OH-或生成H+,堿性減弱或酸性增強,則pH降低;原電池中離子移動方向是“正正負負”;原電池計算依據是正、負極得失電子守恒,電解質溶液電荷守恒。1.(2021福建泉州月考)全釩氧化還原液流電池是一種新型綠色的二次電池,具有容量和功率可調、大電流無損深度放電、使用壽命長、易操作和維護等優(yōu)點,其放電時的工作原理如圖所示,下列敘述正確的是( )題組例練CB課堂小結提升【知識整合

10、】【易錯提醒】1.誤認為極區(qū)反應是電極反應。其實不然,極區(qū)反應一般是指在電極附近區(qū)域發(fā)生的反應,屬于電解質內電路中發(fā)生的反應,不一定是氧化還原反應。而電極反應一般指的是電極表面上進行的半反應。2.誤把充電時離子移動方向與放電時離子移動方向混淆。充電是電解過程,此時電極稱陰、陽極,離子移動是“正陰負陽(帶正電離子移向陰極,帶負電離子移向陽極)”。放電過程離子移動是“正正負負”。3.誤把“負載”與“電源”混淆。負載屬于“用電器”,此時是化學能轉變?yōu)殡娔?給負載供電,屬于放電過程。帶電源時屬于電解過程,此時是電能轉變?yōu)榛瘜W能,屬于充電過程。學科素養(yǎng)測評人工固氮是指人為地把氮氣通過化學變化轉化成含氮化

11、合物的過程。傳統(tǒng)的人工固氮是用氮氣與氫氣反應來合成氨。這種方法消耗能源較多,生產效率不夠高。有人設想以N2和H2為反應物,以溶有A的稀鹽酸為電解質溶液,可制造出既能提供電能又能固氮的新型燃料電池,裝置如圖所示。(1)電池正極發(fā)生的反應是。人工固氮是指人為地把氮氣通過化學變化轉化成含氮化合物的過程。傳統(tǒng)的人工固氮是用氮氣與氫氣反應來合成氨。這種方法消耗能源較多,生產效率不夠高。有人設想以N2和H2為反應物,以溶有A的稀鹽酸為電解質溶液,可制造出既能提供電能又能固氮的新型燃料電池,裝置如圖所示。(2)A是(填名稱)。答案:(2)氯化銨解析:(2)根據(1)的分析可知,A是氯化銨。人工固氮是指人為地把氮氣通過化學變化轉化成含氮化合物的過程。傳統(tǒng)的人工固氮是用氮氣與氫氣反應來合成氨。這種方法消耗能源較多,生產效率不夠高。有人設想以N2和H2為反應物,以溶有A的稀鹽酸為電解質溶液,可制造出既能提供電能又能固氮的新型燃料電池,裝置如圖所示。(3)NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料電池,其原理如圖,石墨為電池的極;該電池在使用過程中石墨電極