高中化学专题2化学反应与能量转化第三单元化学能与电能的转化第二课时化学电源课件苏教版必修.ppt

,第,2,课时化学电源,专题,2,第三单元化学能与电能的转化,学习目标,1.,知道干电池、充电电池、燃料电池等发展中的化学电源的特点。,2.,能正确书写简单化学电源的电极反应式。,3.,了解研制新型电池的重要性。,核心素养,1.,宏观辨识与微观探析：会分析物质化学变化中的能量变化与物质微观结构的关系。,2.,模型认知：能利用原电池工作原理分析常见简单的化学电源。,新知导学,达标检测,内容索引,新知导学,1.,锌锰干电池,(1),结构,锌锰干电池是以锌筒为,极，石墨棒为,极，在石墨棒周围填充糊状的,MnO,2,和,NH,4,Cl,作,。,(2),原理,锌锰电池是一次性电池，放电之后不能充电，内部的氧化还原反应是不可逆的。,负,一、常见的化学电源,正,电解质,(3),电极反应,负极发生的电极反应为,，正极发生的电极反应为,2MnO,2,2e,=Mn,2,O,3,2NH,3,H,2,O,。,(4),缺陷与改进措施,锌锰干电池电量小，而且在放电过程中容易发生气涨或漏液，会导致电器设备的腐蚀。,改进措施：,在外壳套上防腐金属筒或塑料筒制成防漏电池；,将电池内的电解质,NH,4,Cl,换成湿的,KOH,，并在构造上进行改进，制成碱性锌锰电池。,Zn,2e,=Zn,2,相关视频,2.,充电电池,(1),充电电池又称二次电池。其能量的转化关系是化学能,电能。,(2),常见的充电电池,铅蓄电池,常作汽车电瓶，电压稳定，使用方便安全。,负极材料是,，正极材料是,，电解,质溶液是,。,Pb,PbO,2,硫酸溶液,镍镉电池,以,Cd,为负极，,NiO(OH,),为正极，以,KOH,为电解质，寿命比铅蓄电池长，但镉是致癌物质，废弃的镍镉电池如不回收，会严重污染环境。,碱金属中的,Li,是最轻的金属，活动性极强，是制造电池的理想物质。锂离子电池是新一代可充电的绿色电池。,相关视频,3.,燃料电池,(1),燃料电池是通过燃料气体与氧气分别在两个电极上发生氧化、还原反应，将化学能直接转化为电能的装置。,(2),燃料电池与火力发电相比，其燃料的利用率高、能量转化率高。与干电池或者蓄电池的主要差别在于反应物不是储存在电池内部，而是由外设装备提供燃料和氧化剂等。,(3),以,30%,的,KOH,溶液为电解质溶液的氢氧燃料电池的电极反应如下：,负极：,(,氧化反应,),；,正极：,(,还原反应,),；,总反应：,。,2H,2,4OH,4e,=4H,2,O,O,2,2H,2,O,4e,=4OH,2H,2,O,2,=2H,2,O,相关视频,从电极反应认识化学电池类型,(1),活泼金属作负极，被腐蚀或消耗，发生氧化反应，如锌锰干电池。,(2),两电极都参加反应，如铅蓄电池。,(3),两电极均为惰性电极，电极本身不发生反应，而是由引入到两极上的物质发生反应，如燃料电池。,归纳总结,例,1,下列电池工作时，,O,2,在正极得电子的是,答案,A,B,C,D,锌锰电池,铅蓄电池,氢氧燃料电池,镍镉电池,解析,例,2,汽车的启动电源常用铅蓄电池，其放电时的原电池反应如下：,PbO,2,Pb,2H,2,SO,4,=2PbSO,4,2H,2,O,，根据此反应判断，下列叙述中正确的是,A.Pb,是正极,B.PbO,2,得电子，被氧化,C.,负极反应是,Pb,2e,=PbSO,4,D.,电池放电时，溶液的酸性增强,答案,解析,从铅蓄电池的放电反应可以看出：放电过程中,Pb,失去电子变为,Pb,2,，发生氧化反应，因而,Pb,是负极；,PbO,2,得到电子发生还原反应，被还原；反应过程中消耗了,H,2,SO,4,，使溶液的酸性减弱。,思维启迪,二次电池的放电、充电是相反的过程，如铅蓄电池放电时，,Pb,电极上发生氧化反应，充电时,Pb,电极上发生还原反应，,PbO,2,电极亦是如此。,1.,充电电池电极反应式的书写方法,(1),先标出原电池总反应式电子转移的方向和数目，指出参与负极和正极反应的物质。,(2),写出一个比较容易书写的电极反应式,(,书写时一定要注意电极产物是否与电解质溶液共存,),。,(3),在电子守恒的基础上，总反应式减去写出的电极反应式即得另一电极反应式。,二、电池中电极反应式的书写,例,3,铅蓄电池是化学电源，其电极材料分别是,Pb,和,PbO,2,，电解液为稀硫酸。工作时该电池总反应式为,Pb,PbO,2,2H,2,SO,4,=2PbSO,4,2H,2,O,。根据上述情况判断：,(1),工作时，电解质溶液的,pH_(,填,“,增大,”“,减小,”,或,“,不变,”,),。,(2),工作时，电解质溶液中的阴离子移向,_,极。,(3),电流方向从,_,极流向,_,极。,(4),写出负极的电极反应式：,_,。,(5),当铅蓄电池向外电路提供,1 mol,电子时，理论上负极板的质量增加,_ g,。,增大,负,正,负,48,答案,解析,2.,燃料电池电极反应式的书写方法,(1),写出电池总反应式。燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致，若产物能和电解质反应则总反应为加合后的反应。甲烷燃料电池,(,电解质溶液为,NaOH,溶液,),的总反应为,CH,4,2O,2,2NaOH=Na,2,CO,3,3H,2,O,。,(2),写出电池的正极反应式。,根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质都是,O,2,，随着电解质溶液的不同，其电极反应有所不同，其实，我们只要熟记以下两种情况：,酸性电解质溶液环境下的电极反应式：,。,碱性电解质溶液环境下的电极反应式：,。,(3),根据电池总反应式和正极反应式写出电池的负极反应式。,O,2,4H,4e,=2H,2,O,O,2,2H,2,O,4e,=4OH,例,4,如图所示，可形成氢氧燃料电池。通常氢氧燃料电池有酸式,(,当电解质溶液为硫酸时,),和碱式,当电解质溶液为,NaOH(aq,),或,KOH(aq,),时,两种。,试回答下列问题：,(1),酸式电池的电极反应：负极：,_,，正极：,_,；电池总反应：,_,；,电解质溶液,pH,的变化为,_(,填,“,变大,”“,变小,”,或,“,不变,”,),。,答案,解析,2H,2,4e,=4H,O,2,4e,4H,=2H,2,O,2H,2,O,2,=2H,2,O,变大,解析,正极,上，,O,2,得电子变为,O,2,，溶液中,O,2,不能单独存在，酸性条件下与,H,结合成,H,2,O,。负极上，,H,2,失电子变为,H,，,H,进入电解质溶液。电池总反应相当于,H,2,在,O,2,中燃烧的反应，由于有水生成，溶液将逐渐变稀，故,pH,变大。,(2),碱式电池的电极反应：负极：,_,，正极：,_,；电池总反应：,_,；电解质溶液,pH,的变化为,_(,填,“,变大,”“,变小,”,或,“,不变,”,),。,答案,解析,2H,2,4e,4OH,=4H,2,O,O,2,4e,2H,2,O=4OH,2H,2,O,2,=2H,2,O,变小,解析,正极上，,O,2,得电子变为,O,2,，溶液中,O,2,不能单独存在，碱性条件下与,H,2,O,结合成,OH,。负极上，,H,2,失电子变为,H,，碱性条件下,H,不能大量存在，与,OH,结合成,H,2,O,。电池总反应相当于,H,2,在,O,2,中燃烧的反应。同样，由于有水生成，,c,(OH,),变小，,pH,变小。,学习小结,达标检测,1.,下列几种化学电池中，不属于可充电电池的是,A.,碱性锌锰电池,B.,手机用锂电池,C.,汽车用铅蓄电池,D.,玩具用镍氢电池,1,2,3,4,5,6,答案,解析,解析,A,项，碱性锌锰电池属于一次电池，不属于可充电电池，正确；,B,项，手机用锂电池属于可充电电池，错误；,C,项，汽车用铅蓄电池属于可充电电池，错误；,D,项，玩具用镍氢电池属于可充电电池，错误。,2.,下列有关锌锰干电池的说法中正确的是,A.,锌外壳是负极，石墨碳棒是正极材料,B.,在外电路中电子从碳棒流向锌外壳,C.,电流从锌流到碳棒上,D.,在电池内部阳离子从碳棒向锌片移动,答案,解析,1,2,3,4,5,6,解析,A,项，在锌锰干电池中，锌外壳是负极，石墨碳棒是正极，故正确；,B,项，在外电路中电子从锌外壳流向碳棒，故错误；,C,项，电流的方向与电子的流向相反，应从碳棒流向锌，故错误；,D,项，电池内部，阳离子向正极碳棒移动，故错误。,A.a,处通入氧气，,b,处通入氢气,B.,通入,H,2,的电极发生反应：,H,2,2e,=2H,C.,通入,O,2,的电极为电池的正极,D.,该装置将化学能最终转化为电能,3.(2017,北京,101,中学期中,)LED,产品的使用为城市增添色彩。下图是氢氧燃料电池驱动,LED,发光的一种装置示意图。下列有关叙述正确的是,答案,解析,1,2,3,4,5,6,解析,A,项，由电子流向可知,a,为负极，,b,为正极，负极上发生氧化反应，通入的是氢气，正极上发生还原反应，通入的是氧气，故错误；,B,项，,a,为正极，通入氢气，电解质溶液为碱性，因此发生的电极反应为,H,2,2e,2OH,=2H,2,O,，故错误；,C,项，氧气得电子，因此通入氧气的电极为电池的正极，故正确；,D,项，该装置的能量转换是化学能,电能,光能，故错误。,1,2,3,4,5,6,4.,茫茫黑夜中，航标灯为航海员指明了方向。航标灯的电源必须长效、稳定。我国科技工作者研制出以铝合金、,PtFe,合金网为电极材料的海水电池。在这种电池中,铝合金是负极,海水是电解质溶液,铝合金电极发生还原反应,A.,B.,C.,D.,答案,1,2,3,4,5,6,5.,银锌电池是一种常见化学电源，其反应原理：,Zn,Ag,2,O,H,2,O=,Zn(OH),2,2Ag,。其工作示意图如图所示。下列说法不正确的是,1,2,3,4,5,6,答案,解析,A.Zn,电极是负极,B.Ag,2,O,电极发生还原反应,C.Zn,电极的电极反应式：,Zn,2e,2OH,=Zn(OH),2,D.,放电前后电解质溶液的,pH,保持不变,解析,反应中锌失去电子，,Zn,电极是负极，,A,正确；,Ag,2,O,得到电子，发生还原反应，,B,正确；,电解质溶液显碱性，,Zn,电极的电极反应式：,Zn,2e,2OH,=Zn(OH),2,，,C,正确；,根据方程式可知消耗水，且产生氢氧化锌，氢氧根浓度增大，放电后电解质溶液的,pH,升高，,D,错误。,1,2,3,4,5,6,6.,有一种微型电池，其电极分别为,Zn,和,Ag,2,O,，电解质溶液是,KOH,溶液，试回答下列问题：,(1),原电池是把,_,能转化成,_,能的装置。,(2),该电池中,Zn,极为,_,极。,(3),当金属,Zn,消耗了,16.25 g,时，转移电子的物质的量为,_,。,1,2,3,4,5,6,答案,化学,电,负,0.5 mol,