江苏省连云港市赣榆县赣榆县海头高级中学高中化学 专题1 第二单元 第2课时 化学电源课件 苏教选修4.ppt

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1、第第2课时化学电源课时化学电源专题专题1化学反应与能量变化化学反应与能量变化2021/8/8 星期日1课程标准导航课程标准导航1.了了解解生生产产生生活活中中常常见见化化学学电电源源的的种种类类及及工工作作原理，原理，认识认识化学能化学能转转化化为电为电能的能的实际实际意意义义。2了解了解废废旧旧电电池池对环对环境的危害，境的危害，树树立立环环保意保意识识。2021/8/8 星期日2新新知知初初探探自自学学导导引引一、一、电电池的种池的种类类及特点及特点自主学习自主学习电电池池一次一次电电池池二次二次电电池池燃料燃料电电池池特特点点活性物活性物质发质发生生_反反应应被消被消耗到一定程度后，耗到

2、一定程度后，就就_再使用再使用可反复可反复_能量利用率能量利用率高，可高，可连续连续使用，使用，污污染染轻轻实实例例如如锌锰锌锰干干电电池、池、银银锌钮锌钮扣扣电电池等池等如如铅铅蓄蓄电电池、池、锂电锂电池等池等如如氢氢氧燃料氧燃料电电池池氧化氧化还还原原不能不能充充电电和放和放电电2021/8/8 星期日3二、常见电池二、常见电池1一次电池一次电池电电池池银锌钮银锌钮扣扣电电池池碱性碱性锌锰电锌锰电池池电电极极正极正极_负负极极ZnZn电电解解质质_溶液溶液_溶液溶液Ag2O金属棒金属棒KOHKOH2021/8/8 星期日4电电池池银锌钮银锌钮扣扣电电池池碱性碱性锌锰电锌锰电池池电电极极反反

3、应应正极正极_负负极极_电电池反池反应应H2OAg2OZn=2AgZn(OH)2Zn2MnO22H2O=Zn(OH)22MnOOHH2OAg2O2e=2Ag2OH2MnO22H2O2e=2MnOOH2OHZn2OH2e=Zn(OH)2Zn2OH2e=Zn(OH)22021/8/8 星期日52.燃料电池燃料电池电电池池氢氢氧燃料氧燃料电电池池电电解解质质H2SO4溶液溶液KOH溶液溶液电电极极反反应应正极正极_负负极极_电电池反池反应应_O24H4e=2H2OO22H2O4e=4OHH22e=2HH22e2OH=2H2O2H2O2=2H2O2021/8/8 星期日6PbO2PbH2SO42021

4、/8/8 星期日72021/8/8 星期日8想一想想一想铅铅蓄蓄电电池池是是常常见见的的二二次次电电池池，它它有有哪哪些些优优、缺点？缺点？提示：提示：铅铅蓄蓄电电池的性能池的性能优优良、价格低廉、安良、价格低廉、安全可靠，可多次充放全可靠，可多次充放电电。缺点是比能量低、。缺点是比能量低、废废弃弃电电池池污污染染环环境。境。2021/8/8 星期日9自主体自主体验验2021/8/8 星期日102021/8/8 星期日112随着人们生活质量的不断提高，废电池必随着人们生活质量的不断提高，废电池必须集中处理的问题被提上议事日程，其首要原须集中处理的问题被提上议事日程，其首要原因是因是()A利用电

5、池外壳金属材料利用电池外壳金属材料B防止电池中的汞、镉和铅等重金属离子对防止电池中的汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染土壤和水源的污染C不使电池中渗泄的电解液腐蚀其他物品不使电池中渗泄的电解液腐蚀其他物品D回收其中石墨回收其中石墨2021/8/8 星期日12解析：解析：选选B。废废旧旧电电池池应应集中回收但不能填集中回收但不能填埋埋处处理是因理是因为电为电池里的重金属会池里的重金属会污污染土地和染土地和水源，人吃了水源，人吃了这这些土地里的蔬菜后，就会引些土地里的蔬菜后，就会引发发疾病。疾病。2021/8/8 星期日133下列有关下列有关电电池的池的说说法不正确的是法不正确的是()A手机

6、上用的手机上用的锂锂离子离子电电池属于二次池属于二次电电池池B铅铅蓄蓄电电池放池放电时电时两极两极质质量都减小量都减小C甲醇燃料甲醇燃料电电池可把化学能池可把化学能转转化化为电为电能能D锌锰锌锰干干电电池中，池中，锌电锌电极是极是负负极极2021/8/8 星期日14解析：解析：选选B。锂锂离子离子电电池是可充池是可充电电电电池，属池，属于二次于二次电电池，池，A项项正确；正确；铅铅蓄蓄电电池放池放电时电时两两极极质质量都增加，故量都增加，故B项项不正确；不正确；电电池是将化池是将化学能学能转转化化为电为电能的装置，能的装置，C项项正确；正确；锌锌是是较较活活泼泼的金属，在的金属，在锌锰锌锰干干

7、电电池中，池中，锌电锌电极是极是负负极，极，D项项正确。正确。2021/8/8 星期日15要要点点突突破破讲讲练练互互动动探究探究导导引引1锌锌锰锰干干电电池池使使用用一一段段时时间间后后，锌锌筒有何筒有何变变化？化？提示：提示：锌锰锌锰干干电电池中池中Zn为负为负极，使用极，使用过过程程中中Zn不断被氧化消耗，所以不断被氧化消耗，所以锌锌筒会筒会变变薄。薄。要点一化学要点一化学电电源的源的结结构与原理构与原理2021/8/8 星期日16探究探究导导引引2何何谓谓燃料燃料电电池？有什么池？有什么优优点？点？提提示示：燃燃料料电电池池是是利利用用燃燃料料和和氧氧化化剂剂之之间间发发生生的的氧氧化

8、化还还原原反反应应，将将化化学学能能直直接接转转化化为为电电能的化学能的化学电电源。源。燃料燃料电电池能池能连续连续不断地提供不断地提供电电能，而且能量能，而且能量转换转换效率效率远远高于普通燃料燃高于普通燃料燃烧烧的能量的能量转换转换效效率，率，应应用燃料用燃料电电池建立的池建立的发电发电站，具有能量站，具有能量转换转换效率高、排放的效率高、排放的废废弃物少、运行噪音小弃物少、运行噪音小等等优优点。点。2021/8/8 星期日17要点要点归纳归纳常常见见的一次的一次电电池池名称名称电电极材极材料料电电解解质质特点特点碱性碱性锌锌锰电锰电池池负负极：极：Zn正极：正极：MnO2KOH比普通比普

9、通锌锰电锌锰电池性能池性能好，比能量和好，比能量和储储存存时时间间均有提高，可适用均有提高，可适用于大于大电电流和流和连续连续放放电电2021/8/8 星期日18名称名称电电极材极材料料电电解解质质特点特点普通普通锌锰锌锰电电池池负负极：极：Zn正极：正极：石墨石墨NH4Cl、ZnCl2制作制作简单简单、价格便宜、价格便宜、存放存放时间时间短，放短，放电电后后电电压压下降下降较较快快锌银锌银电电池池负负极：极：Zn正极：正极：Ag2OKOH使用使用过过程中，程中，电电池池负负极极区溶液区溶液pH减小。减小。电电池池比能量大，比能量大，电压稳电压稳定，定，储储存存时间长时间长，适宜小，适宜小电电

10、流流连续连续放放电电2021/8/8 星期日191下列有关下列有关电电池的叙述正确的是池的叙述正确的是()A锌锰锌锰干干电电池工作一段池工作一段时间时间后碳棒后碳棒变细变细B氢氢氧燃料氧燃料电电池工作池工作时氢时氢气在气在负负极被氧化极被氧化C太太阳阳能能电电池池的的主主要要材材料料是是高高纯纯度度的的二二氧氧化化硅硅D氢氢氧燃料氧燃料电电池可将池可将热热能直接能直接转变为电转变为电能能即即时应时应用用2021/8/8 星期日20解析：解析：选选B。选项选项原因分析原因分析结论结论A锌锰锌锰干干电电池工作后碳棒不池工作后碳棒不变变错误错误B氢氢氧燃料氧燃料电电池工作池工作时时是是H2在在负负极

11、极发发生氧化反生氧化反应应，H22e=2H正确正确C太阳能太阳能电电池的主要材料是高池的主要材料是高纯纯度的硅度的硅错误错误D氢氢氧燃料氧燃料电电池是将化学能池是将化学能转变转变为电为电能能错误错误2021/8/8 星期日21要点二燃料要点二燃料电电池池电电极方程式的极方程式的书书写写探究探究导导引引1若若氢氢氧氧燃燃料料电电池池的的电电解解质质溶溶液液为为中性物中性物质质，如何，如何书书写写电电极反极反应应与与电电池反池反应应？提示：提示：负负极反极反应应：2H24e=4H正极反正极反应应：O22H2O4e=4OH电电池反池反应应：2H2O2=2H2O2021/8/8 星期日22探究探究导导

12、引引2CH4燃料电池燃料电池(电解质溶液为电解质溶液为KOH溶液溶液)的电极反应与电池反应如何书写？的电极反应与电池反应如何书写？2021/8/8 星期日23要点归纳要点归纳燃料燃料电电池池总总反反应应方程式和方程式和电电极反极反应应式的式的书书写写1燃料燃料电电池池总总反反应应方程式的方程式的书书写写因因为为燃料燃料电电池池发发生生电电化学反化学反应应的最的最终产终产物与燃物与燃料燃料燃烧烧的的产产物相同，可根据燃料燃物相同，可根据燃料燃烧烧反反应应写出写出燃料燃料电电池的池的总总反反应应方程式，但要注意燃料的种方程式，但要注意燃料的种类类。若是。若是氢氢氧燃料氧燃料电电池，其池，其电电池池

13、总总反反应应方程式方程式不随不随电电解解质质的状的状态态和和电电解解质质溶液的酸碱性溶液的酸碱性变变化化而而变变化，即化，即2H2O2=2H2O。2021/8/8 星期日242021/8/8 星期日252燃料燃料电电池正极反池正极反应应式的式的书书写写因因为为燃料燃料电电池正极反池正极反应应物一律是氧气，正极都物一律是氧气，正极都是氧化是氧化剂剂氧气得到氧气得到电电子的子的还还原反原反应应，所以可先，所以可先写出正极反写出正极反应应式，正极反式，正极反应应的本的本质质都是都是O2得得电电子生成子生成O2，故正极反，故正极反应应式的基式的基础础都是都是O24e=2O2。正极。正极产产生生O2的存

14、在形式与燃料的存在形式与燃料电电池的池的电电解解质质的状的状态态和和电电解解质质溶液的酸碱性有着溶液的酸碱性有着密切的关系。密切的关系。这这是非常重要的一步。是非常重要的一步。现现将与将与电电解解质质有关的五种情况有关的五种情况归纳归纳如下。如下。2021/8/8 星期日26(1)电电解解质为质为酸性酸性电电解解质质溶液溶液(如稀硫酸如稀硫酸)在酸性在酸性环环境中，境中，O2不能不能单单独存在，可供独存在，可供O2结结合的合的微粒有微粒有H和和H2O，O2优优先先结结合合H生成生成H2O。这这样样，在酸性，在酸性电电解解质质溶液中，正极反溶液中，正极反应应式式为为O24H4e=2H2O。(2)

15、电电解解质为质为中性或碱性中性或碱性电电解解质质溶液溶液(如如氯氯化化钠钠溶液或溶液或氢氢氧化氧化钠钠溶液溶液)在中性或碱性在中性或碱性环环境中，境中，O2也不能也不能单单独存在，独存在，O2只只能能结结合合H2O生成生成OH，故在中性或碱性，故在中性或碱性电电解解质质溶液溶液中，正极反中，正极反应应式式为为O22H2O4e=4OH。2021/8/8 星期日272021/8/8 星期日28(4)电电解解质为质为固体固体电电解解质质(如固体氧化如固体氧化锆锆氧化氧化钇钇)该该固固体体电电解解质质在在高高温温下下可可允允许许O2在在其其间间通通过过，故其正极反故其正极反应应式式应为应为O24e=2

16、O2。综综上所述，燃料上所述，燃料电电池正极反池正极反应应式本式本质质都是都是O24e=2O2，在不同，在不同电电解解质环质环境中，其正极反境中，其正极反应应式的式的书书写形式有所不同。因此在写形式有所不同。因此在书书写正极反写正极反应应式式时时，要特，要特别别注意所注意所给电给电解解质质的状的状态态和和电电解解质质溶液的酸碱性。溶液的酸碱性。2021/8/8 星期日292021/8/8 星期日30即时应用即时应用2021/8/8 星期日312021/8/8 星期日322021/8/8 星期日33题型探究权威预测题型探究权威预测某某固固体体酸酸燃燃料料电电池池以以CsHSO4固固体体为为电电解

17、解质质传传递递H，其其基基本本结结构构如如图图所所示示，电电池池总总反反应应可可表表示示为为：2H2O2=2H2O，下下列列有有关关说法正确的是说法正确的是()题型题型燃料燃料电电池池例例2021/8/8 星期日342021/8/8 星期日35A电子通过外电路从电子通过外电路从b极流向极流向a极极Bb极上的电极反应式为：极上的电极反应式为：O22H2O4e=4OHC每转移每转移0.1mol电子，消耗电子，消耗1.12L的的H2DH由由a极通过固体酸电解质传递到极通过固体酸电解质传递到b极极2021/8/8 星期日36【思思路路点点拨拨】(1)在在外外电电路路中中电电子子由由负负极极流流向向正极

18、，在内正极，在内电电路中阳离子由路中阳离子由负负极移向正极；极移向正极；(2)电电解解质质是是固固体体，在在正正极极参参加加电电极极反反应应的的是是H而不是而不是H2O；(3)分析气体体分析气体体积时应积时应注意注意标标准状况。准状况。2021/8/8 星期日37【解析解析】本本题题考考查查了原了原电电池的工作原理，包括池的工作原理，包括电电子的流向、子的流向、电电极反极反应应式的式的书书写、离子移写、离子移动动方向方向及及电电极极产产物物“量量”的的计计算。由算。由电电极反极反应应式可知，式可知，氢氢气通入的一极气通入的一极为负为负极，氧气通入的一极极，氧气通入的一极为为正正极，故极，故a为

19、负为负极、极、b为为正极，正极，电电子子应该应该是通是通过过外外电电路由路由a极流向极流向b极，极，A错错；B项项，b极上的极上的电电极反极反应应式式为为O24e4H=2H2O，B错错；C项项，没，没有注明此有注明此时时是否是否处处于于标标准状况下，故无法准状况下，故无法计计算气算气体的体体的体积积，C错错。2021/8/8 星期日38【答案答案】D【名名师师点点睛睛】一一般般书书写写燃燃料料电电池池电电极极反反应应式式应应注意以下几点：注意以下几点：(1)电电池池的的负负极极一一定定是是可可燃燃性性气气体体，失失电电子子，发发生氧化反生氧化反应应。(2)电电池池的的正正极极一一定定是是助助燃

20、燃性性气气体体，得得电电子子，发发生生还还原反原反应应。2021/8/8 星期日39(3)电电极极材材料料一一般般不不参参加加化化学学反反应应，只只起起传传导导电电子的作用。子的作用。(4)电电极反极反应应式作式作为为一种特殊的反一种特殊的反应应方程式，方程式，也必也必须须遵循原子守恒、遵循原子守恒、电电荷守恒荷守恒规规律。律。2021/8/8 星期日40热点示例思维拓展热点示例思维拓展新型燃料新型燃料电电池池氯铝电氯铝电池池【经经典典案案例例】氯氯铝铝电电池池是是一一种种新新型型的的燃燃料料电电池池，电电解解质质溶溶液液是是KOH溶溶液液，试试回回答答下下列列问题问题：(1)通入通入氯氯气的气的电电极是极是_极极(填填“正正”或或“负负”)，电电极反极反应应式式为为：_。2021/8/8 星期日41(2)加加入入铝铝的的电电极极是是_极极(填填“正正”或或“负负”)，电电极反极反应应式式为为：_。(3)电电子从子从_极流向极流向_极极(填填“Al”或或“Cl2”)。2021/8/8 星期日422021/8/8 星期日432021/8/8 星期日442021/8/8 星期日45