2017年_2018年高中化學(xué)第四章電化學(xué)基礎(chǔ)4.2化學(xué)電源課件第一頁，共43頁。第二頁，共43頁。閱讀思考自主檢測任務(wù)一、認(rèn)真閱讀教材第74頁的內(nèi)容,思考回答下列問題,自主學(xué)習(xí)化學(xué)電源的概述。1.化學(xué)電池與其他能源相比有何優(yōu)點?提示與其他能源相比,電池有許多優(yōu)點。例如,它的能量轉(zhuǎn)換效率較高,供能穩(wěn)定可靠,可以制成各種形狀和大小、不同容量和電壓的電池及電池組,使用方便,易于維護,并可在各種環(huán)境下工作。2.如何判斷一種電池的優(yōu)劣或是否適合某種需要?提示判斷一種電池的優(yōu)劣或是否適合某種需要,主要看這種電池單位質(zhì)量或單位體積所能輸出電能的多少[比能量,單位是(W·h)/kg,(W·h)/L],或者輸出功率的大小(比功率,單位是W/kg,W/L)以及電池的可儲存時間的長短,除特殊情況外,質(zhì)量輕、體積小而輸出電能多、功率大、可儲存時間長的電池,更適合使用者的需要。第三頁，共43頁。閱讀思考自主檢測任務(wù)二、認(rèn)真閱讀教材第75~78頁的內(nèi)容,思考回答下列問題:1.市售的一次電池常見的品種有哪些?提示市售一次電池品種很多,除熟知的普通鋅錳干電池外,還有堿性鋅錳電池、鋅銀電池、鋰電池等。2.畫一個堿性鋅錳干電池的構(gòu)造圖,并標(biāo)出正、負(fù)極及電池各部分的名稱。

提示

堿性鋅錳電池的構(gòu)造第四頁，共43頁。閱讀思考自主檢測3.鉛蓄電池由哪幾部分構(gòu)成?鉛蓄電池有哪些優(yōu)缺點?提示鉛蓄電池是最常見的二次電池,它由兩組柵狀極板交替排列而成,正極板上覆蓋有PbO2,負(fù)極板上覆蓋有Pb,電解質(zhì)是H2SO4溶液。優(yōu)點:電壓穩(wěn)定、使用方便、安全可靠、價格低廉。缺點:比能量低、笨重、廢棄電池污染環(huán)境。

4.什么是燃料電池?燃料電池和一般化學(xué)電池相比有何特點?提示燃料電池是一種連續(xù)地將燃料和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的化學(xué)電池。它與一般化學(xué)電池不同,一般化學(xué)電池的活性物質(zhì)儲存在電池內(nèi)部,故而限制了電池的容量,而燃料電池的電極本身不包含活性物質(zhì),只是一個催化轉(zhuǎn)化元件。它工作時,燃料和氧化劑連續(xù)地由外部供給,在電極上不斷地進行反應(yīng),生成物不斷地被排出,于是電池就連續(xù)不斷地提供電能。第五頁，共43頁。閱讀思考自主檢測1.下列有關(guān)化學(xué)電源的說法中不正確的是()A.化學(xué)電池能將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能B.燃料電池能將全部化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能C.鋅銀電池的電解質(zhì)是KOH,負(fù)極材料是ZnD.一次電池包括堿性鋅錳電池、鋅銀電池、鋰電池等答案:B第六頁，共43頁。閱讀思考自主檢測2.據(jù)報道,鋅電池可能取代目前廣泛使用的鉛蓄電池,因為鋅電池容量更大,而且沒有鉛污染。其電池反應(yīng)為2Zn+O2 2ZnO,原料為鋅粒、電解質(zhì)和空氣,則下列敘述正確的是()A.鋅為正極,空氣進入負(fù)極反應(yīng)B.負(fù)極反應(yīng)為Zn-2e-Zn2+C.正極發(fā)生氧化反應(yīng)D.電解質(zhì)可能是強酸答案:B第七頁，共43頁。閱讀思考自主檢測3.燃料電池是一種新型電池,它利用燃料在反應(yīng)過程中把化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能。氫氧燃料電池的基本反應(yīng)如下:X極,下列判斷中,正確的是()A.X是負(fù)極B.Y是正極C.Y極發(fā)生還原反應(yīng)D.Y極發(fā)生氧化反應(yīng)答案:D第八頁，共43頁。重點難點探究重要考向探究隨堂檢測探究問題1.以甲烷燃料電池為例,說明如何根據(jù)總反應(yīng)式(CH4+2O2+2KOH K2CO3+3H2O)書寫電池的電極反應(yīng)式?提示根據(jù)總反應(yīng)式書寫電極反應(yīng)式一般遵循如下步驟:①根據(jù)總反應(yīng)式標(biāo)變價元素的化合價,根據(jù)化合價的變化寫出氧化反應(yīng)或還原反應(yīng):CH4被氧化,氧化產(chǎn)物是K2CO3,碳元素升高8價,轉(zhuǎn)移電子數(shù)為8,所以氧化反應(yīng)為CH4-8e-——(電極反應(yīng)式寫離子方程式)。第九頁，共43頁。重點難點探究重要考向探究隨堂檢測第十頁，共43頁。重點難點探究重要考向探究隨堂檢測2.給可充電電池充電時,如何對接外接電源?以鉛蓄電池為例,說明充電過程和放電過程的區(qū)別與聯(lián)系是什么?提示①可充電電池充放電時的接法:第十一頁，共43頁。重點難點探究重要考向探究隨堂檢測第十二頁，共43頁。重點難點探究重要考向探究隨堂檢測知識點撥一、化學(xué)電池1.定義化學(xué)電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置。2.化學(xué)電池的分類第十三頁，共43頁。重點難點探究重要考向探究隨堂檢測二、常見的化學(xué)電池1.一次電池(1)堿性鋅錳電池:①組成:正極:MnO2;負(fù)極:Zn;電解質(zhì):KOH。②工作原理:第十四頁，共43頁。重點難點探究重要考向探究隨堂檢測(2)銀鋅電池:①組成:負(fù)極:Zn,正極:Ag2O,電解質(zhì):KOH。②工作原理:第十五頁，共43頁。重點難點探究重要考向探究隨堂檢測2.二次電池(以鉛蓄電池為例)(1)組成:正極:PbO2;負(fù)極:Pb;電解質(zhì):H2SO4。(2)工作原理:鉛蓄電池是最常見的二次電池,其電極反應(yīng)分為放電和充電兩個過程。①放電過程的電極反應(yīng)、總反應(yīng):第十六頁，共43頁。重點難點探究重要考向探究隨堂檢測第十七頁，共43頁。重點難點探究重要考向探究隨堂檢測(3)離子移動的方向:充電電池放電時,電池中陽離子移向正極,陰離子移向負(fù)極,電子按負(fù)極→用電器→正極方向流動,形成電流,對用電器做功;充電時,電池中陽離子移向陰極,陰離子移向陽極,電子按“外接電源的負(fù)極→充電電池的陰極∣溶液中陽離子移向陰極,陰離子移向陽極∣充電電池的陽極→外接電源的正極”方向流動,形成電流,給充電電池充電。3.燃料電池(1)工作原理:①連續(xù)地將燃料和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能。②燃料電池的電極本身不參與氧化還原反應(yīng),只是一個催化轉(zhuǎn)化元件。③工作時,燃料和氧化劑連續(xù)地由外部供給,在電極上不斷地進行反應(yīng),生成物不斷地被排出。第十八頁，共43頁。重點難點探究重要考向探究隨堂檢測(2)氫氧燃料電池:氫氧燃料電池的構(gòu)造:第十九頁，共43頁。重點難點探究重要考向探究隨堂檢測考向一

化學(xué)電源原理的應(yīng)用【例題1】

微生物電池是指在微生物的作用下將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,其工作原理如圖所示。下列有關(guān)微生物電池的說法錯誤的是()A.正極反應(yīng)中有CO2生成B.微生物促進了反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移C.質(zhì)子通過交換膜從負(fù)極區(qū)移向正極區(qū)第二十頁，共43頁。重點難點探究重要考向探究隨堂檢測解析:C6H12O6中C的平均化合價為0價,二氧化碳中C的化合價為+4價,所以生成二氧化碳的反應(yīng)為氧化反應(yīng),故CO2在負(fù)極生成,A項錯誤;在微生物的作用下,該裝置為原電池裝置,反應(yīng)速率增大,所以微生物促進了反應(yīng)的發(fā)生,B項正確;質(zhì)子交換膜只允許質(zhì)子(即H+)通過,原電池中陽離子向正極移動,C項正確;電池的總反應(yīng)實質(zhì)是C6H12O6的氧化反應(yīng),D項正確。答案:A規(guī)律方法點撥

(1)寫電極反應(yīng)式時,一定要注意電解質(zhì)是什么,其中陰、陽離子要和電極反應(yīng)式中出現(xiàn)的離子相對應(yīng),在堿性電解質(zhì)中,電極反應(yīng)式中不能出現(xiàn)H+;在酸性電解質(zhì)中,電極反應(yīng)式中不能出現(xiàn)OH-。(2)正、負(fù)兩極的電極反應(yīng)式在得失電子相等時相加,即得總反應(yīng)式。第二十一頁，共43頁。重點難點探究重要考向探究隨堂檢測成功體驗1近年來AIST報告正在研制一種“高容量、低成本”鋰-銅空氣燃料電池。該電池通過一種復(fù)雜的銅腐蝕“現(xiàn)象”產(chǎn)生電力,其中放電過程為下列說法不正確的是()第二十二頁，共43頁。重點難點探究重要考向探究隨堂檢測答案:B第二十三頁，共43頁。重點難點探究重要考向探究隨堂檢測考向二

充電電池原理的應(yīng)用【例題2】

高鐵電池是一種新型可充電電池,與普通高能電池相比,該電池能長時間保持穩(wěn)定的放電電壓。高鐵電池的總反應(yīng)為3Zn+2K2FeO4+8H2O 3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH。下列敘述不正確的是()第二十四頁，共43頁。重點難點探究重要考向探究隨堂檢測答案:C第二十五頁，共43頁。重點難點探究重要考向探究隨堂檢測規(guī)律方法點撥

充電電池電極反應(yīng)式書寫時應(yīng)注意的問題:書寫充電電池的電極反應(yīng)式時,首先從放電過程入手,首先分析反應(yīng)的總方程式,放電時負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng):元素化合價升高,通常是電極本身或電極中充入的氣體失電子,正極則發(fā)生還原反應(yīng),元素的化合價降低;其次分析充電過程:充電時的陰極反應(yīng)式與放電時的負(fù)極反應(yīng)式書寫方向正好相反,充電時的陽極反應(yīng)式與放電時的正極反應(yīng)式書寫方向相反;第三,書寫時特別注意兩極反應(yīng)生成的離子能否在電解質(zhì)溶液中共存,若不能共存,則該離子還應(yīng)與電解質(zhì)溶液中的某種離子發(fā)生反應(yīng)。第二十六頁，共43頁。重點難點探究重要考向探究隨堂檢測成功體驗2一種碳納米管能夠吸附氫氣,可做充電電池(如圖所示)的碳電極,該電池的電解質(zhì)溶液為6mol·L-1KOH溶液,下列說法中正確的是()A.充電時將碳電極與電源的正極相連B.充電時陰極發(fā)生氧化反應(yīng)第二十七頁，共43頁。重點難點探究重要考向探究隨堂檢測解析:A項,碳納米管能夠吸附氫氣,可做充電電池的負(fù)極,放電時氫氣發(fā)生氧化反應(yīng),故充電時該電極與外接電源的負(fù)極相連,錯誤;B項,充電時陽極發(fā)生氧化反應(yīng),陰極發(fā)生還原反應(yīng),錯誤;C項,放電時鎳電極為正極,得到電子,發(fā)生還原反應(yīng),其電極反應(yīng)為:NiO(OH)+H2O+e- Ni(OH)2+OH-,正確;D項,放電時碳電極反應(yīng)為:H2-2e-+2OH-2H2O,錯誤。答案:C第二十八頁，共43頁。重點難點探究重要考向探究隨堂檢測考向三

燃料電池原理的應(yīng)用【例題3】

一種熔融碳酸鹽燃料電池原理示意如圖。下列有關(guān)該電池的說法正確的是()第二十九頁，共43頁。重點難點探究重要考向探究隨堂檢測答案:D第三十頁，共43頁。重點難點探究重要考向探究隨堂檢測規(guī)律方法點撥

書寫燃料電池的電極反應(yīng)式應(yīng)注意的問題:(1)電池的負(fù)極一定是可燃性氣體,失電子,發(fā)生氧化反應(yīng)。電池的正極一定是助燃性氣體(一般是O2),得電子,發(fā)生還原反應(yīng)。(2)電極材料一般不參加化學(xué)反應(yīng),只起傳導(dǎo)電子的作用。(3)電極反應(yīng)式作為一種特殊的離子方程式,也必須遵循原子守恒、電荷守恒規(guī)律。第三十一頁，共43頁。重點難點探究重要考向探究隨堂檢測成功體驗3氫氧燃料電池是符合綠色化學(xué)理念的新型發(fā)電裝置。右圖為電池示意圖,該電池電極表面鍍了一層細(xì)小的鉑粉,鉑吸附氣體的能力強,性質(zhì)穩(wěn)定。請回答:(1)氫氧燃料電池的能量轉(zhuǎn)化主要形式是

,在導(dǎo)線中電子的流動方向為

(用a、b表示)。電池中的交換膜為陰離子交換膜,則溶液中OH-的移動方向為由

池移向

池(填“左”或“右”)。

(2)負(fù)極反應(yīng)式為

,正極反應(yīng)式為

。

第三十二頁，共43頁。重點難點探究重要考向探究隨堂檢測第三十三頁，共43頁。重點難點探究重要考向探究隨堂檢測1.下列有關(guān)電池的說法不正確的是(

)A.手機上用的鋰離子電池屬于二次電池B.銅鋅原電池工作時,電子沿外電路從銅電極流向鋅電極C.甲醇燃料電池可把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能D.鋅錳干電池中,鋅電極是負(fù)極解析:二次電池,即可充電電池,所以A項對。B中,在原電池中,活潑金屬Zn是負(fù)極,負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng),因此電子的流向是由負(fù)極(鋅電極)流向正極(銅電極),B項錯。答案:B第三十四頁，共43頁。重點難點探究重要考向探究隨堂檢測2.堿性電池具有容量大、放電電流大的特點,故得到廣泛應(yīng)用。鋅錳堿性電池以KOH溶液為電解液,電池總反應(yīng)式為下列說法錯誤的是(

)A.電池工作時,鋅失去電子C.電池工作時,電子由正極通過外電路流向負(fù)極D.外電路中每通過0.2mol電子,鋅的質(zhì)量理論上減小6.5g第三十五頁，共43頁。重點難點探究重要考向探究隨堂檢測答案:C第三十六頁，共43頁。重點難點探究重要考向探究隨堂檢測第三十七頁，共43頁。重點難點探究重要考向探究隨堂檢測解析:原電池中負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng),正極發(fā)生還原反應(yīng),通氧氣的一極為正極,選項A不正確;根據(jù)電極反應(yīng)式和電子守恒可知參加反應(yīng)的氧氣與C2H6的物質(zhì)的量之比為7∶2,選項B正確;C項,由電極反應(yīng)式可知,放電一段時間后,KOH的物質(zhì)的量濃度減小,選項C不正確;負(fù)極周圍的OH-參與電極反應(yīng),不斷減少,水電離產(chǎn)生的H+就不斷增加,向負(fù)極移動,選項D不正確。答案:B第三十八頁，共43頁。重點難點探究重要考向探究隨堂檢測4.生產(chǎn)鉛蓄電池時,在兩極板上的鉛、銻合金柵架上均勻涂上膏狀的PbSO4,干燥后再安裝,充電后即可使用,發(fā)生的反應(yīng)是下列對鉛蓄電池的說法錯誤的是(

)A.需要定期補充硫酸B.工作時鉛是負(fù)極,PbO2是正極D.工作時電解質(zhì)溶液的密度減小第三十九頁，共43頁。重點難點探究重要考向探究隨堂檢測解析:鉛蓄電池在工作時相當(dāng)于原電池,負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng),正極發(fā)生還原反應(yīng),所以Pb是負(fù)極,PbO2是正極。在工作時,負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)是鉛失去電子生成Pb2+,Pb2+與溶液中的

反應(yīng)生成PbSO4沉淀。放電時消耗的硫酸與充電時生成的硫酸等量。在電池制備時,PbSO4的量是一定的,制成膏狀的PbSO4干燥后安裝,說明H2SO4不用補充。放電時,H2SO4被消耗,溶液中H2SO4的物質(zhì)的量濃度減小,所以溶液的密度也隨之減小。答案:A第四十頁，共43頁。重點難點探究重要考向探究隨堂檢測5.熔融鹽燃料電池具有很高的發(fā)電效率,因而受到重視?？捎肔i