邳州市第二中学2013年高中化学选修四课件：合理利用化学能源.ppt

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1、主题主题3 合理利用化学能源合理利用化学能源学.科.网zxxkw课题课题1电池探秘电池探秘学.科.网课程标准导航课程标准导航1.通通过实验过实验探究，理解探究，理解电电池的工作原理及构池的工作原理及构成条件。成条件。2通通过过市市场调查场调查等活等活动动，了解生活中常用，了解生活中常用电电池的种池的种类类、性能，知道根据需要合理、性能，知道根据需要合理选择选择电电池。池。3初步学会初步学会应应用所学知用所学知识识分析生活中所使分析生活中所使用的各种用的各种电电池。池。4通通过查阅资过查阅资料，了解新型料，了解新型电电池及池及电电池的池的发发展展趋势趋势。新知初探自学导引新知初探自学导引自主学自

2、主学习习一、一、电电池是怎池是怎样样工作的工作的1原原电电池：把池：把_的装置，的装置，其其实质实质是是发发生了生了_反反应应。2实际应实际应用：用：常常见见的的纽纽扣扣电电池一般池一般为锌为锌-氧化汞氧化汞电电池池,以以_为负为负极极,以以_为为正极，正极，选选用用化学能化学能转转化化为电为电能能氧化氧化还还原原锌锌氧化汞氧化汞_为电为电解解质质，发发生的反生的反应为应为HgOH2OZn=HgZn(OH)2。想一想想一想1将将锌锌片、片、铜铜片用片用导线连导线连接插入乙醇中能形接插入乙醇中能形成原成原电电池池吗吗？为为什么？什么？提示：提示：不能。因不能。因为为乙醇是非乙醇是非电电解解质质，

3、不，不导电导电,所以不能形成原所以不能形成原电电池。池。氢氢氧化氧化钾钾学.科.网zxxkw二、二、认识认识几种几种电电池池几种几种电电池的比池的比较较电电池池种种类类工作原理工作原理利弊利弊锌锰锌锰干干电电池池锌锌做做_，失，失电电子被氧化，碳棒和子被氧化，碳棒和金属帽相金属帽相连连做做_，电电池内部池内部的的_得得电电子被子被还还原原使用使用时时_逐逐渐渐消耗，引起消耗，引起电电解解质质渗漏；渗漏；电压电压不断不断_，不能提供，不能提供稳稳定定电压电压负负极极正极正极二氧化二氧化锰锰锌锌皮皮下降下降学.科.网电电池池种种类类工作原理工作原理利弊利弊铅铅酸酸蓄蓄电电池池铅铅酸蓄酸蓄电电池是池

4、是_电电池，其池，其正极材料是正极材料是_，负负极极材料是材料是_，电电解解质质溶液是溶液是_可通可通过检查过检查硫酸的硫酸的_确定是否需确定是否需要充要充电电，此，此类电类电池池充放充放电电方便，方便，稳稳定定性性强强，但寿命，但寿命较较短短可充可充电电二氧化二氧化铅铅铅铅稀硫酸稀硫酸浓浓度度电电池池种种类类工作原理工作原理利弊利弊燃料燃料电电池池负负极消耗极消耗_，正极消耗正极消耗_燃料燃料电电池在工作池在工作时时不断地从不断地从外界外界输输入入_，输输出出电电极反极反应产应产物；物；_直接直接转转化化为为_，寿命，寿命_燃料燃料氧气氧气燃料和氧气燃料和氧气化学能化学能电电能能长长想一想想

5、一想2.是不是所有的是不是所有的电电池池负负极都参与原极都参与原电电池反池反应应？提示：提示：燃料燃料电电池中两池中两电电极都不参加反极都不参加反应应。通入。通入燃料的燃料的电电极是极是负负极，燃料失去极，燃料失去电电子被氧化，子被氧化，发发生氧化反生氧化反应应；通入氧化；通入氧化剂剂的的电电极是正极，氧化极是正极，氧化剂剂得到得到电电子被子被还还原，原，发发生生还还原反原反应应。学.科.网学.科.网自主体验自主体验1(2012黑黑龙龙江学江学业业水平水平测试测试模模拟拟)以以Zn、Ag为电为电极，以稀极，以稀H2SO4为电为电解解质质溶液，以溶液，以铜铜丝为导线丝为导线构成原构成原电电池，下

6、列叙述正确的是池，下列叙述正确的是()AZn为为正极正极BAg为负为负极极CZn极极发发生氧化反生氧化反应应 DAg极极发发生氧化生氧化解析：解析：选选C.活活泼泼金属做金属做负负极，极，负负极极发发生氧化反生氧化反应应，不活，不活泼泼金属做正极，正极金属做正极，正极发发生生还还原反原反应应.2在在铜铜-锌锌-稀硫酸构成的原稀硫酸构成的原电电池中，池中，经过经过一一段段时间时间的工作后，下列的工作后，下列说说法正确的是法正确的是()A锌锌片是正极，片是正极，铜铜片上有气泡冒出片上有气泡冒出B电电流方向是从流方向是从锌锌片流向片流向铜铜片片C溶液中稀硫酸的物溶液中稀硫酸的物质质的量不断减小的量不

7、断减小D电电解液的解液的pH保持不保持不变变解析：解析：选选C。在。在铜铜锌锌稀硫酸构成的原稀硫酸构成的原电电池池中，中，锌锌片片为负为负极，在极，在铜铜片上有气泡冒出；片上有气泡冒出；电电流流方向是从正极方向是从正极(铜铜片片)流向流向负负极极(锌锌片片)；由于；由于发发生反生反应应：ZnH2SO4=ZnSO4H2，所以，所以溶液中稀硫酸的物溶液中稀硫酸的物质质的量不断减小，的量不断减小，电电解液的解液的pH不断增大，故不断增大，故选选C项项。要点突破讲练互动要点突破讲练互动要点要点1原原电电池的工作原理和构成条件池的工作原理和构成条件要点要点1原原电电池的工作原理和构成条件池的工作原理和构

8、成条件探究导引探究导引1如何判断某种装置是否如何判断某种装置是否为为原原电电池池?提示：提示：原原电电池的工作原理是要有池的工作原理是要有电电子的定向移子的定向移动动形成形成电电流，是否流，是否为为原原电电池就要看池就要看这这一装置能一装置能否否满满足构成原足构成原电电池的四个条件。池的四个条件。探究导引探究导引2电电池是如何将化学能池是如何将化学能转转化化为电为电能的能的?提示：提示：借助一个氧化借助一个氧化还还原反原反应应，将氧化反，将氧化反应应和和还还原反原反应应分分别别放在原放在原电电池的池的负负极和正极上极和正极上发发生，生，负负极上失去的极上失去的电电子沿子沿导线转导线转移到正极，

9、溶液中的阳移到正极，溶液中的阳离子在正极上得离子在正极上得电电子子发发生生还还原反原反应应，因而在外，因而在外电电路上形成路上形成电电流。流。要点归纳要点归纳1工作原理工作原理以以锌锌、铜铜、硫酸、硫酸组组成的原成的原电电池池为为例例说说明。明。锌锌失失电电子逐子逐渐渐溶解溶解变变成成Zn2进进入溶液，入溶液，电电子从子从锌锌极极经导线经导线流入流入铜铜极，溶液中极，溶液中H在在铜铜极上得到极上得到电电子形成子形成氢氢气在气在铜铜片上冒出。两极上的片上冒出。两极上的电电极反极反应应式式为为：负负极极(锌锌极极)：Zn2e=Zn2(氧化反氧化反应应)正极正极(铜铜极极)：2H2e=H2(还还原反

10、原反应应)发发生自生自发发的氧化的氧化还还原反原反应应是原是原电电池池产产生生电电流流的的实质实质，通，通过过原原电电池装置将化学能池装置将化学能转转化化为电为电能。能。外外电电路中路中电电子从子从负负极流向正极，极流向正极，电电流从正极流从正极流向流向负负极；内极；内电电路中阴离子移向路中阴离子移向负负极，阳离极，阳离子移向正极。内外子移向正极。内外电电路共同形成路共同形成闭闭合合电电路，路，形成形成电电流。流。特别提醒特别提醒1在内在内电电路中阳离子向正极移路中阳离子向正极移动动，阴离子向，阴离子向负负极移极移动动。2电电子只流子只流经经外外电电路，流向路，流向为为：负负极极导线导线正极。

11、正极。3电电流方向与流方向与电电子流向相反。子流向相反。4只有根据能自只有根据能自发进发进行且放出能量的氧化行且放出能量的氧化还还原反原反应应才能才能设计设计原原电电池。池。2构成原电池的条件构成原电池的条件(1)能自发发生氧化还原反应；能自发发生氧化还原反应；(2)活泼性不同活泼性不同的两极材料；的两极材料；(3)有电解质溶液；有电解质溶液；(4)形成闭合形成闭合回路。回路。即即时应时应用用1下列装置能下列装置能够组够组成原成原电电池的是池的是()解析：解析：选选A。构成原。构成原电电池要有四个基本条件：池要有四个基本条件：电电解解质质溶液、两种活溶液、两种活泼泼性不同的性不同的电电极并插入

12、极并插入电电解解质质溶液中、构成溶液中、构成闭闭合回路、可以自合回路、可以自发进发进行氧行氧化化还还原反原反应应。四个条件相互。四个条件相互联联系，不能孤立。系，不能孤立。B项项中中电电极均极均为为Cu，D项项中所用乙醇中所用乙醇为为非非电电解解质质，C项项中所用蔗糖溶液是非中所用蔗糖溶液是非电电解解质质溶液，故溶液，故B、C、D项项都不能构成原都不能构成原电电池。池。要点要点2原原电电池正池正负负极判断方法及极判断方法及电电极极反反应应式的式的书书写写探究导引探究导引3依据反依据反应应Cu2Fe3=2Fe2Cu2原理，原理，设计设计一原一原电电池，写出两池，写出两电电极材料的极材料的名称、名

13、称、电电极反极反应应式，画出式，画出简简易易图图。提示：提示：正极正极石墨：石墨：2Fe32e=2Fe2负负极极铜铜：Cu2e=Cu2装置如装置如图图：探究导引探究导引4对对于于氢氢氧燃料氧燃料电电池，当使用池，当使用H2SO4做做电电解解质质或或选选用用KOH做做电电解解质时质时，所，所发发生的生的电电极反极反应应与与总总反反应应一一样吗样吗？提示：提示：(1)选选稀稀H2SO4做做电电解解质质溶液溶液时时：正极：正极：O24e4H=2H2O；负负极：极：2H24e=4H；电电池反池反应应：2H2O2=2H2O。(2)选选KOH溶液做溶液做电电解解质质溶液溶液时时：正极：正极：O22H2O4

14、e=4OH；负负极：极：2H24OH4e=4H2O；电电池反池反应应：2H2O2=2H2O。故故选选用不同用不同电电解解质质，电电极反极反应应不同而不同而电电池池总总反反应应相同。相同。要点归纳要点归纳1原原电电池正池正负负极的判断方法极的判断方法(1)由由组组成原成原电电池两极的池两极的电电极材料判断。一般极材料判断。一般是活是活泼泼性性强强的金属的金属为负为负极，活极，活泼泼性性较较弱的金属弱的金属或能或能导电导电的非金属的非金属为为正极。正极。(2)根据根据电电流方向或流方向或电电子流子流动动方向判断。在外方向判断。在外电电路上，路上，电电流是由正极流向流是由正极流向负负极；极；电电子流

15、子流动动方方向是由向是由负负极流向正极。极流向正极。(3)根据原根据原电电池里池里电电解解质质溶液内离子的移溶液内离子的移动动方方向判断。在原向判断。在原电电池的池的电电解解质质溶液内，阳离子移溶液内，阳离子移向的极是正极，阴离子移向的极是向的极是正极，阴离子移向的极是负负极。极。(4)根据原根据原电电池两极池两极发发生的生的变变化来判断，原化来判断，原电电池的池的负负极极总总是失是失电电子子发发生氧化反生氧化反应应，其正极，其正极总总是得是得电电子子发发生生还还原反原反应应。(5)依据依据现现象判断。溶解的一极象判断。溶解的一极为负为负极，增重极，增重或者有气体放出的一极或者有气体放出的一极

16、为为正极。正极。特特别别提醒提醒在判断原在判断原电电池正池正负负极极时时，有，有时时活活泼泼金属不一定金属不一定做做负负极，如极，如Mg、Al和和NaOH形成的原形成的原电电池池,铝铝做做负负极，极，镁镁做正极。做正极。2原原电电池池电电极反极反应应式的式的书书写写原原电电池反池反应应的的实质实质是自是自发发的氧化的氧化还还原反原反应应，因，因此此书书写写时时：(1)先判断出正先判断出正负负极。正极上极。正极上发发生生还还原反原反应应，负负极上极上发发生氧化反生氧化反应应，根据氧化，根据氧化还还原反原反应应原理原理进进行行书书写。但要注意介写。但要注意介质环质环境。境。(2)可以先写出可以先写

17、出总总反反应应方程式。然后减去某一方程式。然后减去某一极的极的电电极反极反应应式就可以得到另一极的式就可以得到另一极的电电极反极反应应式。式。即时应用即时应用2(2010高考高考课标课标全国卷全国卷)根据下根据下图图，可判，可判断出下列离子方程式中断出下列离子方程式中错误错误的是的是()A2Ag(s)Cd2(aq)=2Ag(aq)Cd(s)BCo2(aq)Cd(s)=Co(s)Cd2(aq)C2Ag(aq)Cd(s)=2Ag(s)Cd2(aq)D2Ag(aq)Co(s)=2Ag(s)Co2(aq)解析：解析：选选A。由。由图图中两个中两个电电池的池的电电极可以判断极可以判断出三种金属的活出三种

18、金属的活泼泼性关系性关系为为：CdCoAg，则则氧化性关系氧化性关系为为：Cd2Co2Ag，根据氧，根据氧化化还还原反原反应规应规律可知律可知A项错误项错误。题型题型1原电池的构成和工作原理原电池的构成和工作原理氢氢氧燃料氧燃料电电池是符合池是符合绿绿色化学理念的新型色化学理念的新型发电发电装装置。如置。如图为电图为电池示意池示意图图，该该电电池池电电极表面极表面镀镀一一层细层细小的小的铂铂粉粉,铂铂吸附气体的能力吸附气体的能力强强，性性质稳质稳定，定，请请回答：回答：(1)氢氢氧燃料氧燃料电电池的能量池的能量转转化化题型探究权威预测题型探究权威预测例例1主要形式是主要形式是_，在，在导线导线

19、中中电电子流子流动动方向方向为为_(用用a、b表示表示)。(2)电电极表面极表面镀铂镀铂粉的原因粉的原因为为_。(3)该电该电池工作池工作时时，H2和和O2连续连续由外部供由外部供给给，电电池可池可连续连续不断提供不断提供电电能。因此，大量安全能。因此，大量安全储储氢氢是关是关键键技技术术之一。金属之一。金属锂锂是一种重要的是一种重要的储氢储氢材料，吸材料，吸氢氢和放和放氢氢原理如下：原理如下：【思路点思路点拨拨】解答此解答此题题注意以下两点：注意以下两点：(1)正确理解原正确理解原电电池的工作原理；池的工作原理；(2)正确判断氧化正确判断氧化剂剂和和还还原原剂剂。【解析解析】(1)原原电电池

20、的工作原理是将化学能池的工作原理是将化学能转转化成化成电电能。由于燃料能。由于燃料电电池的池的电电池反池反应应式就是式就是它燃它燃烧烧的化学方程式，所以的化学方程式，所以该该燃料燃料电电池的池的电电池池反反应应式式为为：2H2O2=2H2O，其中，其中氢氢元素从元素从零价升至零价升至1价，失去价，失去电电子，即子，即电电子从子从a流向流向b。(2)铂铂粉的接触面粉的接触面积积大大,可以加快化学反可以加快化学反应应速率速率.(3).Li从零价升至从零价升至1价，做价，做还还原原剂剂。.H2O中的中的H从从1价降至价降至H2中的零价，做氧化中的零价，做氧化剂剂。【答案答案】(1)由化学能由化学能转

21、变为电转变为电能由能由a到到b(2)增大增大电电极极单单位面位面积积吸附吸附H2或或O2的分子数，的分子数，加快加快电电极反极反应应速率速率(3)LiH2O【名名师师点睛点睛】正确理解并熟正确理解并熟记记原原电电池原理是池原理是解解题题的基的基础础：(1)电电极名称极名称规规定：活定：活泼泼金属是金属是负负极，相极，相对对不活不活泼泼的金属或非金属是正极；的金属或非金属是正极；(2)在外在外电电路中，路中，电电子由子由负负极流向正极，极流向正极，电电流流由正极流向由正极流向负负极；极；(3)电电极反极反应应式中，式中，负负极：极：还还原原剂剂ne=氧化氧化产产物，正极：氧化物，正极：氧化剂剂n

22、e=还还原原产产物；正极上得物；正极上得电电子子发发生生还还原反原反应应的物的物质质可可能是溶液中的阳离子，也可能是能是溶液中的阳离子，也可能是电电解解质质溶液中溶液中溶解的溶解的O2，而正极本身不，而正极本身不损损耗。耗。负负极上失极上失电电子的物子的物质质可能是可能是电电极本身，也可能是其他物极本身，也可能是其他物质质发发生氧化反生氧化反应应。题题型型2原原电电池原理的池原理的应应用和常用和常见电见电池池(2011高考福建卷高考福建卷)研究人研究人员员研制出研制出一种一种锂锂水水电电池，可作池，可作为鱼为鱼雷和潜艇的雷和潜艇的储备电储备电源。源。该电该电池以金属池以金属锂锂和和钢钢板板为电

23、为电极材料，以极材料，以LiOH为电为电解解质质，使用，使用时时加入水即可放加入水即可放电电。关于。关于该电该电池的下列池的下列说说法不正确的是法不正确的是()A水既是氧化水既是氧化剂剂又是溶又是溶剂剂B放放电时电时正极上有正极上有氢氢气生成气生成C放放电时电时OH向正极移向正极移动动D总总反反应为应为：2Li2H2O=2LiOHH2例例2【思路点思路点拨拨】解答此解答此题题注意以下两点：注意以下两点：(1)正确理解并熟正确理解并熟记记原原电电池原理；池原理；(2)正确理解正确理解电电解解质质溶液溶液导电导电的的实质实质。【解析解析】根据根据题给题给信息知信息知锂锂水水电电池的池的总总反反应应

24、为为：2Li2H2O=2LiOHH2，D正确；正确；在反在反应应中中氢氢元素的化合价降低，因此元素的化合价降低，因此H2O做氧做氧化化剂剂，同，同时时又起到溶又起到溶剂剂的作用，的作用，A正确；放正确；放电电时时正极反正极反应为应为：2H2O2e=2OHH2,B正确；正极周正确；正极周围围聚集大量聚集大量OH，因此，因此溶液中的阳离子溶液中的阳离子Li向正极移向正极移动动，负负极周极周围围聚聚集大量集大量Li，因此溶液中的阴离子，因此溶液中的阴离子OH向向负负极移极移动动，C错误错误。【答案答案】C课堂达标即时巩固课堂达标即时巩固1下列关于原下列关于原电电池的叙述正确的是池的叙述正确的是()A

25、原原电电池是化学能池是化学能转变为电转变为电能的装置能的装置B构成原构成原电电池的正极和池的正极和负负极必极必须须是两种不同的是两种不同的金属金属C原原电电池工作池工作时时，溶液中的阳离子向，溶液中的阳离子向负负极移极移动动D原原电电池放池放电时电时，电电流的方向是从流的方向是从负负极到正极极到正极解析：解析：选选A。A为为原原电电池定池定义义；B错误错误，电电极可以极可以为为金属，也可以是金属，也可以是导电导电的非金属；的非金属；C中阳离子中阳离子应应向正极移向正极移动动；D中中电电流的方向流的方向应应由正极到由正极到负负极。极。2.对对于于锌锌、铜铜和稀硫酸和稀硫酸组组成成的原的原电电池池

26、(如右如右图图)，下列有，下列有关关说说法正确的是法正确的是()Zn是是负负极极Cu是正极是正极负负极上极上发发生氧化反生氧化反应应正极上正极上发发生生还还原反原反应应ABC D解析：解析：选选D。活。活泼泼金属做金属做负负极，极，负负极极发发生氧生氧化反化反应应，不活，不活泼泼金属做正极，正极金属做正极，正极发发生生还还原原反反应应。3(2012山山东东泰安第一中学高二泰安第一中学高二质检质检)镉镍镉镍(Cd-Ni)可充可充电电电电池在池在现现代生活中有广泛代生活中有广泛应应用用,它的充放它的充放电电反反应应按下式按下式进进行：行：Cd(OH)22Ni(OH)2 Cd2NiO(OH)2H2O

27、，由，由此可知，此可知，该电该电池放池放电时电时的的负负极材料是极材料是()ACd(OH)2 BNi(OH)2CCd DNiO(OH)4氢氢氧燃料氧燃料电电池池总总反反应为应为2H2O2=2H2O,电电解解质质溶液溶液为为KOH溶液，其溶液，其电电极反极反应应式分式分别为别为：负负极极_，正极，正极_；若若电电解解质质溶液改溶液改为为稀稀H2SO4，其，其电电极反极反应应式分式分别为别为：负负极极_，正极，正极_。解析：解析：书书写写氢氢氧燃料氧燃料电电池池电电极反极反应应一定要看清一定要看清楚楚电电解解质质溶液的酸碱性溶液的酸碱性,如如电电解解质质溶液溶液为为碱性，碱性，负负极附近不能出极附

28、近不能出现现H，如，如电电解解质质溶液溶液为为酸性酸性,正极附近不能出正极附近不能出现现OH。答案：答案：H22OH2e=2H2OO22H2O4e=4OHH22e=2HO24H4e=2H2O5现现有如下两个反有如下两个反应应：(A)NaOHHCl=NaClH2O(B)ZnH2SO4=ZnSO4H2(1)根据两反根据两反应应本本质质，判断能否，判断能否设计设计成原成原电电池池_。(2)如果不能，如果不能，说说明其原因明其原因_。(3)如果可以，如果可以，则则写出正、写出正、负负极材料及其极材料及其电电极极反反应应式、式、电电解解质质溶液的名称：溶液的名称：负负极：极：_，_；正极：正极：_，_。

29、电电解解质质溶液：溶液：_。解析：由于原解析：由于原电电池的池的实质实质是是发发生氧化生氧化还还原反原反应应.所以，只有所以，只有发发生氧化生氧化还还原反原反应应才能才能设计设计成原成原电电池。池。对对于：于：ZnH2SO4=ZnSO4H2，Zn失去失去电电子做原子做原电电池的池的负负极，极，H得到得到电电子在正极子在正极上上发发生生还还原反原反应应，正极，正极为为活活泼泼性比性比Zn弱的弱的导电导电固体材料，如固体材料，如Cu、Ag、石墨等。、石墨等。答案：答案：(1)(A)不能；不能；(B)能能(2)(A)的反的反应为应为非氧化非氧化还还原反原反应应，没有，没有电电子子转转移移(3)锌锌Zn2e=Zn2铜铜(银银、石墨等、石墨等)2H2e=H2稀硫酸稀硫酸