第二节化学电源.doc

第四章 化学电源
启东中学 黄姗姗
学习目标
[知识与技能]:
1、了解电池的一般分类。
2、了解常见的化学电源的种类及其原理，知道它们在生产生活和国防中的应用。
3、掌握几种典型化学电池的电极反应。
[过程与方法]：
引导学生自主学习，了解有关化学电源和新型化学电池的相关知识。
[情感态度与价值观]：
感悟研制新型电池的重要性以及化学电源可能会引起的环境问题，初步形成较为客观
正确的能源观。
先学后教
【知识点一】：化学电池
1．概念：原电池是把 能转化为 能的装置。
①、一次电池又称不可充电电池——如：干电池
2．分类: ②、二次电池又称充电电池——如：蓄电池
③、燃料电池——如：氢氧燃料电池
①、能量转换效率高，供能稳定可靠
3．优点: ②、可以制成各种形状和大小、不同电压的电池，使用方便
③、易维护，可在各种环境下工作。
【图4-2】电池及其用途。面对许多原电池，我们怎样判断其优劣或适合某种需要？

①比能量：［符号(A·h/kg)，(A·h/L)］
4.电池优劣的判断标准: ②比功率：[符号是W/kg，W/L)]
③比时间：电池的储存时间的长短
【知识点二】：一次电池
①碱性锌—锰干电池：
负极：_____________________正极：___________________________
电解质：KOH 电池反应:__________________________ ______

碱性锌—锰干电池的特点:_________________________ ________
[指导阅读]：请阅读P80的资料卡片---银锌电池，思考银锌电池的工作原理是什么？
②银锌电池
负极：_______________ ____ 正极：_________ ____________
总反应式：__________________________________
练习1：1958年世界上第一个心脏起搏器在瑞典植入人体成功，使用寿命长达10年之久．这
种能源起搏器中安装了寿命最长、可靠性最高的锂—碳电池．这种电池容量大，电压稳定，
能在－56.7～71.1℃温度范围内正常工作，现已在火箭、移动电话、笔记本电脑中广泛使
用．它采用锂和石墨作电极，四氯化铝锂(LiAlCl4)溶解在亚硫酰氯中(SOCl2)组成电解质
溶液．电池总反应为：8Li＋3SOCl2＝6LiCl＋Li2SO3＋2S．
（1）、此电池中_______作负极，电极反应为_______，_______作正极．
（2）、该电池用于心脏起搏器时，在生理上的作用是_______。
【知识点三】：二次电池
铅蓄电池：放电的电极反应为：
负极：
正极：PbO2＋4H+＋＋2e- ＝PbSO4＋2H2O
充电，其电极反应为：
阳极：PbSO4＋2H2O－2e- ＝PbO2＋4H+＋
放电
充电
阴极：PbSO4＋2e- ＝Pb＋
蓄电池充放电的总反应式：PbO2＋Pb＋2H2SO4 2PbSO4＋2H2O
蓄电池的优点:_____________________________________________
不足:____________________________________________
练习2：充电电池在放电时发生的反应，在充电时又可以逆向进行，使生成物恢复原状由此推断，“充电”时的反应是 （ ）
A、氧化还原反应 B、非氧化还原反应
C、可能是氧化还原反应，也可能是非氧化还原反应 D、无法判断
【知识点四】：燃料电池
氢氧燃料电池： 电解质溶液H2SO4
负极______________________ 正极______________ ______
电池总反应式为：_____________________________
以学定教
1、一次电池和二次电池有何区别？
2、书写电极反应和电池反应应注意哪些问题？

3、充放电的反应是否是可逆反应？为什么？
4、怎样书写燃料电池的电极反应和电池反应？
⑴氢氧燃料电池 电解质溶液NaOH
负极______________________ 正极______________ ______
电池总反应式为：_____________________________
⑵甲烷燃料电池 电解质溶液H2SO4
负极______________________ 正极______________ ______
电池总反应式为：_____________________________
⑶甲烷燃料电池 电解质溶液NaOH
负极______________________ 正极______________ ______
电池总反应式为：_____________________________
燃料电池的优点:_____________________________________
[归纳总结]：书写由化学方程式书写电极反应式注意点有哪些？

当堂训练
1、随着人们生活质量的不断提高，废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程，其要原因是 ( )
A、利用电池外壳的金属材料
B、防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染
C、不使电池中渗泄的电解液腐蚀其他物品
D、回收其中石墨电极
2、下列说法不正确的是 （ ）
A.原电池中，负极上发生的反应是氧化反应
B.原电池中，电流从负极流向正极
C. 铜锌原电池中放电时，溶液中的阴离子向负极移动，阳离子向正极移动
D.碱性锰锌电池是一次电池，铅蓄电池是二次电池
3、燃料电池是一种新型电池，它主要是利用燃料在燃烧过程中把化学能直接转化为电能．氢氧燃料电池的基本反应是：X极：O2(g)＋H2O(l)＋2e－＝＝2OH－
Y极：H2(g)＋2OH－--2e－＝＝2H2O(l) 下列判断正确的是 （ ）
A．X是正极 B．Y是正极
C．Y极发生还原反应 D．Y极发生氧化反应
4、据报道，美国正在研究的锌电池可能取代目前广泛使用的铅酸蓄电池，锌电池具有容量大，污染少等优点，电池反应为2Zn＋O2＝2ZnO，原料为锌粒、电解液和空气．下列叙述正确的是 （ ）
A．锌为正极，空气进入负极反应 B．负极反应为：Zn－Ze-＝Zn2+
C．正极发生氧化反应 D．电解质溶液肯定不是酸溶液
当堂反馈
1、电子表所用的某种纽扣电池的电极材料为Zn和Ag2O，电解质溶液是KOH溶液。电池总反应式为：Zn＋Ag2O=ZnO＋2Ag, 下列说法错误的是 （ ）
A．该电池的正极是Zn，负极是Ag2O
B．该电池负极的电极反应式为：Zn＋2OH——2e—=ZnO＋H2O
C．理论上该电池工作一段时间后，溶液中KOH的浓度不变
D．该电池工作时，电解质中的阴离子向负极移动
2、在如右图所示的装置中，a的金属性比氢要强，b为碳棒，关于此
装置的各种叙述不正确的是 （ ）
A．碳棒上有气体放出，溶液pH变大
B．a是正极，b是负极
C．导线中有电子流动，电子从a极流到b极
D．a极上发生了氧化反应
3、有人设计出利用CH4和O2的反应，用铂电极在KOH溶液中构成原电池。电池的总反应类似于CH4在O2中燃烧，则下列说法正确的是 （ ）
①每消耗1molCH4可以向外电路提供8mole-
②负极上CH4失去电子，电极反应式CH4+10OH-－8e-=CO32-+7H2O
③负极上是O2获得电子，电极反应式为 O2+2H2O+4e-=4OH-
④电池放电后，溶液PH不断升高
A.①② B.①③ C.①④ D.③④
4、可给笔记本电脑供电的甲醇燃料电池已经面世，其结构示意图如下。甲醇在催化剂作用下提供质子(H＋)和电子，电子经外电路、质子经内电路到达另一电极后与氧气反应，电池总反应为：2CH3OH＋3O2=2CO2＋4H2O。下列说法不正确的是（ ）
A．右电极为电池正极，b处通入的物质是空气
B．左电极为电池负极，a处通入的物质是空气
C．负极反应式为：CH3OH＋H2O－6e—=CO2＋6H＋
D．正极反应式为：O2＋4H＋＋4e—=2H2O
自学指导
1、了解电解池工作原理，能写出电极反应式和电池反应方程式
教师演示实验4-8，学生观察，掌握现象，写出电极和电池反应式
2、初步了解溶液中的微粒放电顺序
3、提供如下资料供自学参考
①在阳极，几种阴离子的放电顺序可依据常例为：Cl-＞OH-＞SO4-。若是金属单质作阳极，则除Pt、Au、Ti等少数金属以外，其他金属优先于阴离子在阳极放电。
②在阴极：阳离子的放电顺序一般是：按金属活动性顺序，越不活泼金属，其阳离子越容易被还原。而铝之前的金属均不可能在水溶液中被还原。
化学电源答案
先学后教
【知识点一】：化学电池
1化学能、电能
【知识点二】：一次电池
①碱性锌—锰干电池：
负极（锌筒）：Zn +2OH－—2e—= Zn（OH）2；
正极（石墨）：正极：2MnO2+2H2O+2e－= 2MnOOH+2OH－
电池的总反应式为：Zn +2MnO2+2H2O= 2MnOOH+ Zn（OH）2
②银锌电池
负极：Zn+2OH—-2e-=ZnO+H2O
正极：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-
银锌电池充电和放电的总化学方程式为：Zn+Ag2O 2Ag+ ZnO
练习1：1(1)锂,Li-e- =Li+,石墨.(2)起搏器遵循天然心脏的工作原理通过向心脏发送电脉冲以控制心脏的跳动。
【知识点三】：二次电池
负极：Pb＋－2e- ＝PbSO4
蓄电池的优点: 由于它的电压稳定，使用方便、安全、可靠，又可以循环使用，因此广泛应用于国防、科研、交通、生产和生活中。
不足: 比较笨重。
练习2：A
【知识点四】：燃料电池
氢氧燃料电池（酸性）
负极反应式为：2H2-4e-=4H+
正极反应式为：O2＋4H＋＋4e—=2H2O
电池的总反应式为：2H2 + O2 = 2H2O
以学定教
1、一次性电池就是一次性使用的，用完还得换新的。充电电池可以反复充电，长期使用比较划算，还有一个好处就是比一次性电池容量大 ，适合MP3、 数码相机等 。
2、①先确定原电池的正负极，列出正负极上的反应物质，并标出相同数目电子的得失。
     ②注意负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存。        
 ③正负极反应式相加得到电池反应的总反应式。若已知电池反应的总反应式，可先写出较易书写的电极反应式，然后在子守恒的基础上，总反应式减去较易写出的电极反应式，即得到较难写出的电极反应式。

3、充电电池中的氧化还原不是可逆反应，因为不可以在在同一条件下，自动互相转化。
4、 ⑴负极：2H2+4OH-4e-=4H2O
正极：O2+2H2O＋4 e—=4OH—
电池的总反应为：2H2 + O2 = 2H2O
⑵负极 CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+
正极2O2+8H＋+8e－=4 H2O
电池的总反应为：CH4+2O2 = CO2 + 2H2O
⑶负极：CH4+10OH—-8e－=CO32－+7H2O
正极：2O2+4H2O+8e－=8OH－
电池的总反应式为：CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O
[归纳总结]：①、找出氧化反应和还原反应的物质，确定正负极反应的物质；
②、利用电荷守恒分别写出电极反应式；
③、负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得还原产物，与溶液的酸碱性有关（如＋4价的C在酸性溶液中以CO2形式存在，在碱性溶液中以CO32－形式存在）；
④、验证：两电极反应式相加所得式子和原化学方程式相同，则书写正确。
当堂训练
1、 B 2、B 3、AD 4、B
当堂反馈
1、A 2、BC 3、A 4、B

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