高二化学《化学电源》教案.docx
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1、高二化学化学电源教案化学电源 第四章电化学基础其次节化学电源课前预习学案一、预习目标1了解常用电池的构造,2一次电池和二次电池的区分二、预习内容阅读书本,回答以下问题:1、什么是一次电池?2、什么是二次电池?3.推断一种电池的优劣的标准是什么?4、日常生活中电池有那些应用?如何书写困难反应的电极反应式? 三、通过预习提出怀疑同学们,通过你的自主学习,你还有哪些怀疑,请把它填在下面的表格中怀疑点怀疑内容 课内探究学案一、学习目标应用原电池原理,进一步学习常见一次电池、二次电池、燃料电池的工作原理。能依据电池总反应式推断:正、负电极,写出电极反应式学习重难点:能依据电池总反应式推断:正、负电极,写
2、出电极反应式 二、学习过程一、一次电池1.碱性锌锰电池电极材料为Zn和MnO2,电解质是KOH.总反应式:Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2如何书写困难反应的电极反应式?负极:()_ 正极:()_2锌银电池银锌电池是一种高能电池,它质量轻、体积小,是人造卫星、宇宙火箭、空间电视转播站等的电源。电极材料为Zn和Ag2O,电解质是KOH.总反应式:Zn+Ag2O=ZnO+2Ag 负极:()_ 正极:()_ 二、二次电池铅蓄电池可放电亦可充电,具有双重功能。蓄电池放电和充电的总反应式:PbO2Pb2H2SO42PbSO42H2O放电的电极反应为:负极:()_ 正极:()_目前汽
3、车上运用的电池,有许多是铅蓄电池。由于它的电压稳定,运用便利、平安、牢靠,又可以循环运用,因此广泛应用于国防、科研、交通、生产和生活中。三燃料电池燃料电池是使燃料与氧化剂反应干脆产生电流的一种原电池,。它与其它电池不同,它不是把还原剂、氧化剂物质全部贮存在电池内,而是在工作时,不断地从外界输入,同时把电极反应产物不断排出电池。燃料电池的正极和负极都用多孔炭和多孔镍、铂、铁等制成。从负极连续通入氢气、煤气、发生炉煤气、水煤气、甲烷等气体;从正极连续通入氧气或空气。化学反应的最终产物和燃烧时的产物相同。燃料电池的特点是能量利用率高,设备轻巧,减轻污染,能量转换率可达70%以上。1.氢氧燃料电池它是
4、一种高效低污染的新型电池,主要用于航天领域。它的电极材料一般为活化电极,碳电极上嵌有微细分散的铂等金属作催化剂,如铂电极、活性炭电极等,具有很强的催化活性。电池反应总式是_a.电解质是酸负极:_ 正极:_b.电解质是碱负极:_ 正极:_c.电解质是固体熔融物负极:_ 正极:_2.甲烷燃料电池另一种燃料电池是用金属铂片插入KOH溶液作电极,又在两极上分别通甲烷燃料和氧气氧化剂。电池总反应式为:CH42O22KOHK2CO33H2O负极:_ 正极:_ 课堂练习与提高一、选择题1.如图装置能组成原电池的是()2.银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源,它的电池反应为Zn+Ag2O+H2O=2Ag+Zn(
5、OH)2,则负极上发生反应的物质是()A.AgB.Zn(OH)2C.Ag2OD.Zn3.(2022江苏高考,5)镍镉(NiCd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液,其充、放电按下式进行:Cd+2NiOOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2有关该电池的说法正确的是()A.充电时阳极反应:Ni(OH)2-e-+OH-=NiOOH+H2OB.充电过程是化学能转化为电能的过程C.放电时负极旁边溶液的碱性不变D.放电时电解质溶液中的OH-向正极移动4.碱性电池具有容量大、放电电流大的特点,因而得到广泛应用。锌锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液,电池总反应式为:
6、Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)=Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s)下列说法错误的是()A.电池工作时,锌失去电子B.电池正极的电极反应式为:2MnO2(s)+H2O(l)+2e-=Mn2O3(s)+2OH-(aq)C.电池工作时,电子由正极通过外电路流向负极D.外电路中每通过0.2mol电子,锌的质量理论上减小6.5g5.目前常用的镍(Ni)镉(Cd)电池,其电池总反应可以表示为:Cd+2NiO(OH)+2H2O2Ni(OH)2+Cd(OH)2,已知Ni(OH)2和Cd(OH)2均难溶于水但能溶于酸。以下说法中正确的是()以上反应是可逆反应以上反应不是可逆反应充电时化学能转变为
7、电能放电时化学能转变为电能A.B.C.D.6.用Pt电极放置于KOH溶液中,然后分别向两极通入CO和O2,即可产生电流,下列叙述中正确的是()通入CO的电极为阴极通入CO的电极反应式为:2CO+O2+4e-=2CO2正极电极反应式为:O2+2H2O+4e-=4OH-负极电极反应式为:CO+4OH-2e-=+2H2O电池工作时溶液中的阳离子向原电池的负极移动放电时溶液中的阴离子向负极移动A.B.C.D.7.我国首创的海洋电池以铝板为负极,铂网为正极,海水为电解质溶液,空气中的氧气与铝反应产生电流。电池总反应为:4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3,下列说法不正确的是()A.正极反应式为:O
8、2+2H2O+4e-=4OH-B.电池工作时,电流由铝电极沿导线流向铂电极C.以网状的铂为正极,可增大与氧气的接触面积D.该电池通常只需更换铝板就可接着运用8.国外新型研制的溴锌蓄电池的基本构造是用碳棒作两极,溴化锌溶液为电解质溶液。现有四个电极反应:Zn-2e-=Zn2+Zn2+2e-=ZnBr2+2e-=2Br-2Br-2e-=Br2那么充电和放电时发生还原反应的是()A.B.C.D.9.如图所示为氢氧燃料电池原理示意图,根据此图的提示,下列叙述不正确的是()A.a电极是负极B.b电极的电极反应为:4OH-4e-=2H2O+O2C.氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源D.氢氧燃料电池是
9、一种不须要将还原剂和氧化剂全部贮存在电池内的新型发电装置10.将纯锌片和纯铜片按如图所示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间,以下叙述正确的是()A.两烧杯中铜片表面均无气泡产生B.甲中铜片是正极,乙中铜片是负极C.两烧杯中溶液的pH均增大D.产生气泡的速度甲比乙慢11.燃料在电池中干脆氧化而产生电能的装置叫燃料电池,它是一种高效低污染的新型电池。燃料电池所用燃料可以是氢气,也可以是其他燃料,如甲醇、肼等。肼分子(H2NNH2)可以在氧气中燃烧生成氮气和水,利用肼、氧气与KOH溶液组成碱性燃料电池,请写出该电池反应的电极反应式和总反应式:_;并指出电解质溶液中,OH-离子向哪极移动:_。参考答案1
10、解析:据构成原电池条件分析,B能形成原电池。答案:B2解析:由电池反应知,Zn作负极被氧化。答案:D3解析:由充电时方程式中的Cd和Ni的化合价的改变可知,Ni(OH)2作阳极,电解质溶液为KOH,所以电极反应式为:Ni(OH)2-e-+OH-=NiOOH+H2O;Cd(OH)2作阴极,Cd(OH)2+2e-=Cd+2OH-;充电的过程是将电能转化为化学能。放电时,Cd作负极,Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2,Cd四周的c(OH-)下降,OH-向负极移动。答案:A4解析:由电池的总反应式可知Zn作负极失去电子,MnO2在正极上得电子,故A、B正确;工作时电子由负极流出,通过外电路流向正极
11、,C错;流过0.2mol电子,有0.1molZn溶解,削减6.5g,D正确。答案:C5解析:充电、放电时反应条件不同,故不是可逆反应,充电时电能转化为化学能,放电时化学能转化为电能。答案:B6解析:CO燃料电池总反应为2CO+O2+4KOH=2K2CO3+2H2O,故正确。在负极消耗OH-,故阴离子向负极移动,正确。答案:B7解析:由电池总反应知,Al为负极,Al-3e-=Al3+,铂网为正极:O2+4e-=+2H2O4OH-,电子由铝电极沿导线流向铂电极。故A对。电子由负极沿导线流向正极,电流方向恰好相反,故B错。答案:B8解析:用惰性电极,故为电解质溶液中离子放电,得到电子被还原,故为。选
12、c9解析:氢氧燃料电池的总反应为2H2+O2=2H2O,故通氢气的a电极为负极,通氧气电极为正极,电极反应为O2-4e-+2H2O=4OH-,A正确,B错误;电池产物为H2O,故为绿色电源,C正确;随时不断通入H2和O2,D正确。答案:B10解析:本题考查原电池的构成条件及工作原理。题目中可以应用的信息主要是锌片、铜片两种活泼性不同的金属,甲、乙两图。解答该题时,首先依据原电池的构成条件推断甲、乙是否能形成原电池,然后再依据原电池的原理详细分析、推断,甲装置符合原电池条件,c可构成原电池,乙装置不能构成原电池。甲中铜片有气泡,乙中无;由于都消耗H上标+,所以pH都增大,C正确。答案:C11解析
13、:肼燃料电池总反应为N2H4+O2N2+2H2O,负极反应为:N2H4-4e-+4OH-=N2+4H2O,正极反应为:O2+4e-+2H2O=4OH-。负极上消耗OH-,正极上产生OH-,故OH-向负极移动。答案:负极:N2H4-4e-+4OH-=N2+4H2O正极:O2+4e-+2H2O=4OH-总反应式:N2H4+O2=N2+2H2OOH-离子向负极移动 化学电源学案 其次节化学电源学案学习目标:1、常识性介绍日常生活中常用的化学电源和新型化学电池;2、相识一次电池、二次电池、燃料电池等几类化学电池;3、学习化学电池的构成,电极反应式及总反应式的书写。学习重点:化学电源的结构及电极反应的书
14、写学习难点:化学电源的结构及电极反应的书写学习过程:化学电源是将化学能转化为电能的装置,它包括一次电池、二次电池和燃料电池等几大类。1、一次电池(又称干电池)如:一般锌锰电池、碱性锌锰电池、锌银电池、锂电池等。(1)碱性锌锰电池,电解质是KOH,其电极反应:负极(Zn):正极(MnO2):总反应:(2)锌银电池的负极是Zn,正极是Ag2O,电解质是KOH,其电极总反应如下:Zn+Ag2O=ZnO+2Ag则:负极():正极():2、二次电池(又称充电电池或蓄电池)如:铅蓄电池。反应方程式如下式:Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)2PbSO4(s)+2H2O(l)其放电电极反应:负极
15、():正极():其充电反应是上述反应的逆过程,则电极反应:(电化学上规定:发生氧化反应的电极为阳极,发生还原反应的电极为阴极)阴极:阳极:3、燃料电池燃料电池是一种持续地将燃料和氧化剂的化学能干脆转换成电能的化学电池。它与一般的化学电源不同,一般化学电池的活性物质储存在电池内部,故而限制了电池的容量,而燃料电池的电极本身不包括活性物质,只是一个催化转化元件。如:氢氧燃料电池。酸性介质时,电极反应:负极:正极:总反应:碱性介质时,电极反应:负极:正极:总反应:除H2外,烃、肼、甲醇、氨、煤气等液体或气体,均可作燃料电池的燃料;除纯氧气外,空气中的氧气也可作氧化剂。练习、新型燃料电池,甲烷、氧气及
16、KOH电解质溶液,用Pt作两个电极,写出两个电极的电极反应式和总反应式。当堂达标训练:1废电池的污染引起人们的广泛重视,废电池中对环境形成污染的主要物质是()A锌B汞C石墨D二氧化锰2、据报道,最近摩托罗拉公司研发了一种由甲醇和氧气以及强碱做电解质溶液的新型手机电池,电量可达现在运用的镍氢电池或锂电池的十倍,可连续运用一个月才充一次电。其电池反应为:2CH3OH+3O2+4OH2CO32+6H2O,则下列说法错误的是()A放电时CH3OH参加反应的电极为正极B充电时电解质溶液的pH渐渐增大C放电时负极的电极反应为:CH3OH6e8OHCO32+6H2OD充电时每生成1molCH3OH转移6mo
17、l电子3、某可充电的锂离子电池以LiMn2O4为正极,嵌入锂的碳材料为负极,含Li+导电固体为电解质。放电时的电池反应为:Li+LiMn2O4=Li2Mn2O4。下列说法正确的是()A放电时,LiMn2O4发生还原反应B放电时,正极反应为:Li+LiMn2O4+e-=Li2Mn2O4C充电时,LiMn2O4发生氧化反应D充电时,阳极反应为:Li+e-=Li4、镍镉(NiCd)可充电电池在现代生活中有广泛应用,它的充放电反应按下式进行:Cd(OH)2+2Ni(OH)2Cd+2NiO(OH)+2H2O由此可知,该电池放电时的负极材料是()ACd(OH)2BNi(OH)2CCdDNiO(OH)5、高
18、铁电池是一种新型可充电电池,与一般高能电池相比,该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为 下列叙述不正确的是A放电时每转移3mol电子,正极有1molK2FeO4被氧化B充电时阳极反应为:Fe(OH)33e+5OH=FeO+4H2OC放电时负极反应为:Zn2e+2OH=Zn(OH)2D放电时正极旁边溶液的碱性增加6、已知反应AsO43+2I+2H+AsO33+I2+H2O是可逆反应设计如图装置,进行下述操作:()向(B)烧杯中逐滴加入浓盐酸,发觉微安培表指针偏转;()若改往(B)烧杯中滴加40NaOH溶液,发觉微安培表指针向前述相反方向偏转试回答:(1)两次操作过程中指针为什么会发
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