《化學(xué)電源》素養(yǎng)目標(biāo)1．知道化學(xué)電源的分類方法2．熟悉幾種常見(jiàn)化學(xué)電源的組成和工作原理，培養(yǎng)證據(jù)推理與模型認(rèn)知的能力3．以科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任意識(shí)了解化學(xué)電源廣泛的應(yīng)用及廢舊電池對(duì)環(huán)境的危害，設(shè)想其處理方法學(xué)法指導(dǎo)1．實(shí)物感知——查找生活中見(jiàn)到的化學(xué)電源，認(rèn)識(shí)其結(jié)構(gòu)和實(shí)際應(yīng)用，增強(qiáng)生活離不開(kāi)化學(xué)電源的認(rèn)識(shí)2．以氧化還原反應(yīng)知識(shí)為基礎(chǔ)，運(yùn)用雙線橋法，深刻認(rèn)識(shí)重要化學(xué)電源的工作原理知識(shí)導(dǎo)圖課前·

新知導(dǎo)學(xué)1．化學(xué)電池：將________能轉(zhuǎn)化為_(kāi)_______能的裝置。

(1)分類。【答案】失得化學(xué)

化學(xué)電源電

(2)優(yōu)點(diǎn)。具有__________________高，供能穩(wěn)定可靠，使用方便，易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。

(3)判斷電池優(yōu)劣的主要標(biāo)準(zhǔn)。①比能量：即單位質(zhì)量或單位體積所能輸出電能的多少。②比功率：即單位質(zhì)量或單位體積所能輸出功率的大小。③電池可儲(chǔ)存時(shí)間的長(zhǎng)短。能量轉(zhuǎn)化率

2．幾種常見(jiàn)的化學(xué)電池(1)一次電池(以堿性鋅錳電池為例)。①構(gòu)造：②組成：正極：________；負(fù)極：________；電解質(zhì)：________。

③工作原理：負(fù)極反應(yīng)：__________________________________；

正極反應(yīng)：_____________________________________________；

總反應(yīng)：Zn＋2MnO2＋2H2O═══2MnO(OH)＋Zn(OH)2。MnO2

Zn

KOH

Zn＋2OH－－2e－═══Zn(OH)2

2MnO2＋2H2O＋2e－═══2MnO(OH)＋2OH－

(2)二次電池(以鉛酸蓄電池為例)。①構(gòu)造：②組成：正極：______；負(fù)極：______；電解質(zhì)：________。③工作原理：鉛酸蓄電池是常見(jiàn)的二次電池，其電極反應(yīng)分為放電和充電兩個(gè)過(guò)程。a．放電過(guò)程的電極反應(yīng)、總反應(yīng)：負(fù)極：_____________________________；

正極：____________________________________________；

總反應(yīng)：Pb＋PbO2＋2H2SO4═══2PbSO4＋2H2O。PbO2

Pb

H2SO4

(3)燃料電池(以氫氧燃料電池為例)。①構(gòu)造：②工作原理：負(fù)極反應(yīng)：________________________；

正極反應(yīng)：_____________________________；

電池反應(yīng)：_______________________。H2－2e－═══2H＋

3．廢舊電池的危害與處理(1)危害：廢舊電池中常含有重金屬、酸和堿等物質(zhì)，如隨意丟棄，會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境和人體健康造成危害。(2)處理方法：回收處理。(1)鉛酸蓄電池在放電一段時(shí)間后，正極、負(fù)極的質(zhì)量將如何變化？(2)原電池的電極材料都必須是金屬嗎？正極、負(fù)極材料可以是同一種導(dǎo)電物質(zhì)嗎？微思考【答案】(1)鉛酸蓄電池放電時(shí)，正極部分PbO2變?yōu)镻bSO4，質(zhì)量變大；負(fù)極部分Pb變?yōu)镻bSO4，質(zhì)量也變大。(2)原電池的電極材料可以是兩種活潑性不同的金屬，也可以是一種金屬與一種可導(dǎo)電的惰性材料(如石墨)。在燃料電池中，電極本身均不發(fā)生反應(yīng)，故兩極均可用惰性材料，如Pt電極。

正誤判斷。(對(duì)的打“√”，錯(cuò)的打“×”)(1)堿性鋅錳電池、鉛酸蓄電池、鋰離子電池都屬于二次電池。

(

)(2)二次電池充電時(shí)，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。 (

)(3)二次電池充電時(shí)發(fā)生的反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行。

(

)(4)某些導(dǎo)電非金屬單質(zhì)、某些導(dǎo)電金屬氧化物都可作原電池的電極。 (

)(5)燃料電池工作時(shí)需要點(diǎn)燃條件才可發(fā)生。 (

)(6)燃料電池的燃料可以是氫氣、烴、甲醇、氨等物質(zhì)。 (

)【答案】(1)×

(2)×

(3)√

(4)√

(5)×

(6)√課堂·

素養(yǎng)初培任務(wù)一化學(xué)電源電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)素養(yǎng)探源核心素養(yǎng)考查途徑證據(jù)推理與模型認(rèn)知在新型化學(xué)電源(特別是復(fù)雜陌生的二次電池)中考查電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)或正誤判斷，常以選擇題形式考查，也會(huì)在大題中與其他化學(xué)反應(yīng)原理知識(shí)一起考查(1)寫(xiě)出該電池放電時(shí)的負(fù)極反應(yīng)式。【答案】放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)式為Zn－2e－＋2OH－═══Zn(OH)2。(2)根據(jù)該電池的總反應(yīng)分析，電池工作時(shí)，正極附近溶液的pH怎樣變化？【答案】放電時(shí)正極附近生成OH－，堿性增強(qiáng)，pH變大。②正極：陽(yáng)離子得到電子生成單質(zhì)，若反應(yīng)物是O2，則有以下規(guī)律：電解質(zhì)溶液呈堿性或中性：O2＋2H2O＋4e－═══4OH－；電解質(zhì)溶液呈酸性：O2＋4H＋＋4e－═══2H2O。③總反應(yīng)式：正、負(fù)電極反應(yīng)式在得失電子相等的前提下相加得到電池反應(yīng)的總反應(yīng)式。(2)給出總反應(yīng)式，寫(xiě)電極反應(yīng)式。如果給定的是總反應(yīng)式，可分析此反應(yīng)中的氧化反應(yīng)或還原反應(yīng)(即分析有關(guān)元素的化合價(jià)變化情況)，先寫(xiě)出反應(yīng)相對(duì)較簡(jiǎn)單的一極的電極反應(yīng)式，另一極的電極反應(yīng)式可用總反應(yīng)式減去已寫(xiě)出的電極反應(yīng)式，即得結(jié)果。(3)可充電電池電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)。在書(shū)寫(xiě)可充電電池電極反應(yīng)式時(shí)，要明確電池和電極，放電時(shí)為原電池，充電為放電的逆過(guò)程。①放電時(shí)的負(fù)極與充電時(shí)的陽(yáng)極均發(fā)生氧化反應(yīng)，對(duì)應(yīng)元素化合價(jià)升高。②放電時(shí)的正極與充電時(shí)的陰極均發(fā)生還原反應(yīng)，對(duì)應(yīng)元素化合價(jià)降低。(4)電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)過(guò)程歸納。①列物質(zhì)，標(biāo)得失：根據(jù)負(fù)極(陽(yáng)極)發(fā)生氧化反應(yīng)，正極(陰極)發(fā)生還原反應(yīng)，判斷出電極的產(chǎn)物，分析得失電子的數(shù)目，利用得失電子守恒配平。②選離子，配電荷：根據(jù)溶液的酸堿性選擇合適的離子，確保電極產(chǎn)物能在電解質(zhì)溶液中穩(wěn)定存在，然后利用電荷守恒進(jìn)行配平。③巧用水，配個(gè)數(shù)：通常介質(zhì)為水溶液，根據(jù)需要選擇水為反應(yīng)物或生成物，利用質(zhì)量守恒進(jìn)行配平。 (2020·山西太原第五中學(xué)高二檢測(cè))在堿性鋅錳電池中，已知?dú)溲趸洖殡娊赓|(zhì)，發(fā)生的電池總反應(yīng)為Zn＋2MnO2＋2H2O═══2MnO(OH)＋Zn(OH)2。下列有關(guān)該電池的電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)正確的是

(

)A．負(fù)極反應(yīng)式為Zn－2e－═══Zn2＋B．負(fù)極反應(yīng)式為Zn＋2H2O－2e－═══Zn(OH)2＋2H＋C．正極反應(yīng)式為2MnO2＋2H＋＋2e－═══2MnO(OH)D．正極反應(yīng)式為2MnO2＋2H2O＋2e－═══2MnO(OH)＋2OH－[典例精練]【答案】D【解析】在書(shū)寫(xiě)堿性電池的電極反應(yīng)式時(shí)，反應(yīng)式中不得出現(xiàn)H＋。在堿性鋅錳電池中，負(fù)極的Zn失去電子形成的Zn2＋應(yīng)該與OH－結(jié)合為Zn(OH)2。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是 (

)A．三維多孔海綿狀Zn具有較高的表面積，所沉積的ZnO分散度高B．放電時(shí)正極反應(yīng)為2NiOOH＋2e－＋2H2O═══2OH－＋2Ni(OH)2C．放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為Zn(s)＋2OH－(aq)－2e－═══ZnO(s)＋H2O(l)D．放電過(guò)程中OH－通過(guò)隔膜從負(fù)極區(qū)移向正極區(qū)【答案】D【解析】三維多孔海綿狀Zn表面積較大，可高效沉積ZnO，所沉積的ZnO分散度也高，A正確；根據(jù)總反應(yīng)方程式可知，放電時(shí)NiOOH(s)得電子發(fā)生還原反應(yīng)，B正確；放電時(shí)Zn在負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)：Zn(s)－2e－＋2OH－(aq)═══ZnO(s)＋H2O(l)，C正確；在放電過(guò)程中，陰離子應(yīng)向負(fù)極移動(dòng)，D錯(cuò)誤。任務(wù)二常見(jiàn)的燃料電池素養(yǎng)探源核心素養(yǎng)考查途徑宏觀辨識(shí)與微觀探析證據(jù)推理與模型認(rèn)知在新燃料電池中考查電極名稱、電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)或正誤判斷、電子或離子移動(dòng)方向、電解質(zhì)溶液酸堿性的變化情況、有關(guān)量的計(jì)算等，常以選擇題形式考查，也會(huì)在大題中與其他化學(xué)反應(yīng)原理知識(shí)一起考查[情境導(dǎo)入]一種新型熔融鹽燃料電池具有高發(fā)電效率?，F(xiàn)用Li2CO3和Na2CO3的熔融混合物作電解質(zhì)，一極通CO氣體，另一極通O2和CO2混合氣體，其總反應(yīng)式為2CO＋O2═══2CO2。(1)判斷該電池的正極、負(fù)極情況。【答案】由電池的總反應(yīng)式2CO＋O2═══2CO2可知，通CO的一極為電池負(fù)極，通O2的一極為電池正極。(2)你能寫(xiě)出該電池的電極反應(yīng)式嗎？[深化理解]1．常見(jiàn)燃料電池的電極反應(yīng)在燃料電池中，電解質(zhì)溶液參與電極反應(yīng)，電解質(zhì)酸堿性的改變會(huì)引起電極反應(yīng)的變化，但不影響燃料及O2的性質(zhì)。電極反應(yīng)在遵守質(zhì)量守恒定律，遵循電荷守恒、電子得失守恒規(guī)律的同時(shí)，還要考慮電解質(zhì)溶液是否參與反應(yīng)。(3)肼燃料電池。電解質(zhì)：KOH；正極：O2＋2H2O＋4e－═══4OH－；負(fù)極：N2H4＋4OH－－4e－═══N2↑＋4H2O；總反應(yīng)：N2H4＋O2═══N2＋2H2O。2．書(shū)寫(xiě)燃料電池的電極反應(yīng)式應(yīng)注意的問(wèn)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。

一種熔融碳酸鹽燃料電池原理示意圖如下。[典例精練]【答案】D

氫氧燃料電池是符合綠色化學(xué)理念的新型發(fā)電裝置。下圖為電池示意圖，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(qiáng)，性質(zhì)穩(wěn)定。請(qǐng)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(dòng)方向?yàn)開(kāi)_______(用a、b和箭頭表示)。電池