山東省滕州市高中化學(xué) 第1章 第3節(jié) 化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能原電池 第2課時 原電池原理（2）教案 魯科版選修4.doc

第3節(jié) 化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能電池（第二課時）【教學(xué)目標(biāo)】知識與技能：1、通過學(xué)習(xí)3種重要的化學(xué)電源，了解原電池的實際應(yīng)用。2、 重點掌握氫氧燃料電池酸堿性條件下的電極反應(yīng)。過程與方法： 通過 查閱資料等途徑了解常見化學(xué)電源的種類及工作原理，認(rèn)識化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的在生產(chǎn)和生活中的實際意義。情感態(tài)度與價值觀：通過本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，使學(xué)生進一步從能量的角度理解化學(xué)科學(xué)對人類生活的重要貢獻。教學(xué)重點：燃料電池的反應(yīng)原理，性能以及應(yīng)用教學(xué)難點：化學(xué)反應(yīng)原理 教學(xué)模式：先學(xué)后教，當(dāng)堂達標(biāo)【教學(xué)過程】【復(fù)習(xí)鞏固】1、原電池： 2、原電池的構(gòu)成條件： 3、原電池電極的判斷：負(fù)極： 正極： 4、寫出zn-cu-h2so4原電池的電極反應(yīng)式及電池反應(yīng)：負(fù)極： 正極： 電池反應(yīng)： 【學(xué)生活動】閱讀教材23-24頁完成下列問題【投影】1、化學(xué)電源是能夠?qū)嶋H應(yīng)用的 ，主要有 、 、 等。其中可充電電池也稱 ，可反復(fù)充電和放電，放電時是一個 ，將 能轉(zhuǎn)化為 能，充電時是一個 ，將 能轉(zhuǎn)化為 能。2、幾種常見的化學(xué)電源 （1）鋅錳干電池 a.酸性鋅錳干電池以 做負(fù)極， 做正極。負(fù)極電極反應(yīng)為： b. 堿性鋅錳干電池：作負(fù)極，作正極，是電解質(zhì)溶液中的溶質(zhì)，負(fù)極： ，正極：；總反應(yīng)式為：。 （2）鉛蓄電池是二次電池，作負(fù)極，作正極，電解質(zhì)溶液為 。放電時電極反應(yīng)：負(fù)極： 正極： 電池反應(yīng)： 充電時電極反應(yīng)：陰極： 陽極： 電池反應(yīng)： 【難點突破】二次電池在充電時是電解池，雖然作電池時正、負(fù)極上的反應(yīng)與作電解池時陰、陽極上的反應(yīng)相反，但二次電池的正極應(yīng)與充電電源的正極相連，二次電池的負(fù)極應(yīng)與充電電源的負(fù)極相連【板書總結(jié)】二、化學(xué)電源1、化學(xué)電源的分類：一次電池、二次電池和燃料電池2、鋅錳干電池（一次電池）負(fù)極（鋅筒）：zn2e2oh=zn(oh)2正極（石墨）：2mno2h2o2e=mn2o32oh電池總反應(yīng)：zn2mno2h2o=zn(oh)2mn2o33、鉛蓄電池（二次電池） 負(fù)極（pb）：pb2e + so42-= pbso4 正極（pbo2）：pbo22eso42+4 h +-= pbso42h2o電池總反應(yīng)：pb pbo2 2h2so4 2pbso4 2h2o【真題演練】例1(2007山東)鉛蓄電池用途極廣，可多次充、放電。在鉛蓄電池中鉛作為負(fù)極，二氧化鉛作為正極，電解液為30%的h2so4溶液。電池充、放電時的總反應(yīng)可表示為：pb pbo2 2h2so4 2pbso4 2h2o。下列關(guān)于此電池的說法中，不正確的是 ()a放電一段時間后，電解液的ph將增大b、放電時鉛電極上發(fā)生的反應(yīng)為：pb2e + so42-= pbso4c充電時，二氧化鉛電極上發(fā)生氧化反應(yīng)d充電時，電解液中的陽離子向二氧化鉛電極移動【解析】a是關(guān)于原電池的反應(yīng)，其中電解液中的硫酸被消耗，故酸性減弱，ph將增大，正確；b是關(guān)于負(fù)極反應(yīng)式的判斷，判斷的要點是：抓住總方程式中“放電”是原電池、“充電”是電解池的規(guī)律，再分析清楚價態(tài)的變化趨勢，從而快速準(zhǔn)確地判斷，b是正確的；c是充電時的電解池反應(yīng)，二氧化鉛作為陽極，其上必發(fā)生氧化反應(yīng)，正確；d是充電時的電解池反應(yīng)，陽離子應(yīng)向陰極移動即向鉛電極移動，錯誤。考點分析：本題考查判斷鉛蓄電池的電極反應(yīng)充放電過程，電解質(zhì)溶液中離子的定向移動答案d【變式訓(xùn)練1】常見鉛蓄電池是二次電池，其電極材料分別為pb和pbo2，電解液為稀h2so4溶液，工作時的總反應(yīng)式為pb pbo2 2h2so4 2pbso4 2h2o。請依據(jù)上述情況判斷：鉛蓄電池的負(fù)極材料是 。請依據(jù)兩極材料和總反應(yīng)，寫出放電時正極反應(yīng)是 。請依據(jù)總反應(yīng)式和正極反應(yīng)式，寫出充電時陰極反應(yīng)是 。（4）如果電池工作一段時間后電路中轉(zhuǎn)移1mol電子，則負(fù)極質(zhì)量增重 g。【變式訓(xùn)練2】電子計算器中所用的紐扣式電池為銀鋅電池，其電極分別為ag2o和zn，電解質(zhì)溶液為koh溶液，電極反應(yīng)為：zn+2oh-2e-=zn(oh)2 ag2o+h2o+2e-=2ag+2oh- 總反應(yīng)為ag2o+h2o+zn=zn(oh)2+2ag下列敘述正確的是 （ ）a. 電流由鋅經(jīng)導(dǎo)線流向ag2o b.隨著電極反應(yīng)不斷進行，電解質(zhì)溶液的酸堿性不變c.zn是正極，發(fā)生氧化反應(yīng)，ag2o是負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng)d.zn是負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，ag2o是正極，發(fā)生還原反應(yīng)【學(xué)生活動】閱讀教材25-26頁完成下列問題【投影】氫氧燃料電池：電極材料為 ，氫氣或氧氣源源不斷充到電極上。當(dāng)電解質(zhì)溶液為koh溶液，負(fù)極： 正極： 當(dāng)電解質(zhì)溶液為h2so4溶液，負(fù)極： 正極： 當(dāng)電解質(zhì)溶液呈中性時， 負(fù)極： 正極： 電池反應(yīng)均為： 兩種氣體分別不斷的輸入燃料電池的兩極，通過燃料氣體在負(fù)極發(fā)生的 和氧氣在正極發(fā)生的 ，實現(xiàn)一個相當(dāng)于 的電池反應(yīng)，將 能轉(zhuǎn)化為 能。 【難點突破】氫氧燃料電池，它是一種高效低污染的新型電池，主要用于航天領(lǐng)域。它的電極材料一般為活化電極，碳電極上嵌有微細(xì)分散的鉑等金屬作催化劑，如鉑電極、活性炭電極等，具有很強的催化活性。電解質(zhì)溶液一般為40%的koh溶液。【板書總結(jié)】4、氫氧燃料電池h2和o2在不同介質(zhì)中的電極反應(yīng)式h2在不同介質(zhì)中的電極反應(yīng)式：在堿性條件下負(fù)極：h22oh=2h2o2e；在酸性或中性條件下負(fù)極：h2= 2 h 2e。o2在不同介質(zhì)中的電極反應(yīng)式：在堿性、中性或弱酸性條件下正極：o2 2h2o 4e =4oh；在較強酸性條件下正極：o2 4 h 4e= 2h2o；在熔融的金屬氧化物中正極：o24e=2o2；在其它介質(zhì)中的電極反應(yīng)式。如：在熔融的碳酸鹽中，正極反應(yīng)物是o2和co2時，正極電極反應(yīng)式：o2 2co2 4e=2 co32。【學(xué)生練習(xí)】：甲烷-氧氣燃料電池：將鉑片插入koh溶液中做電極，在兩極分別通入甲烷和氧氣，請寫出電極反應(yīng)和電池反應(yīng)。正 極： 負(fù) 極： 電池反應(yīng)： 【真題演練】例2下圖為氫氧燃料電池原理示意圖，按照此圖的提示，下列敘述不正確 aa電極是負(fù)極bb電極的電極反應(yīng)為：4oh4e=2h2oo2c氫氧燃料電池是一種具有應(yīng)用前景的綠色電源d氫氧燃料電池是一種不需要將還原劑和氧化劑全部儲藏在電池內(nèi)的新型發(fā)電裝置解析從圖中可看出a電極處進入的是h2，b電極處進入的是o2，該電池的總反應(yīng)是2h2o2=2h2o，故a電極處h2失e被氧化，a為負(fù)極；相對應(yīng)的b極為正極，b極的電極反應(yīng)是2h2oo24e=4oh，故選項中只有b選項不正確，符合題意?？键c分析：本題考查燃料電池的電極反應(yīng)，氫氧燃料電池的反應(yīng)原理。答案b【變式訓(xùn)練3】將兩個鉑電極插入koh溶液中，向兩極分別通入ch4和o2，即構(gòu)成ch4燃料電池。已知通入ch4的一極，其電極反應(yīng)式是：ch410oh8e=co 7h2o;通入o2的另一極，其電極反應(yīng)是：o22h2o4e=4oh，下列敘述不正確的是（ ） a.通入ch4的電極為負(fù)極 b.正極發(fā)生氧化反應(yīng)c.燃料電池工作時溶液中的陰離子向負(fù)極移動 d.該電池使用一段時間后應(yīng)補充koh【當(dāng)堂達標(biāo)】 1、銀鋅電池廣泛用作各種電子儀器的電源，它的充電和放電過程可以表示為：2agzn(oh)2=ag2oznh2o，則此電池放電時，負(fù)極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是（ ）aag bzn(oh)2 cag2odzn2、已知蓄電池充電時作電解池，放電時作原電池。鉛蓄電池上有兩個接線柱，一個接線柱標(biāo)有“+”，另一個接線柱標(biāo)有“”。關(guān)于標(biāo)有“+”的接線柱，下列說法正確的是（ ）a充電時作陽極，放電時作負(fù)極b充電時作陽極，放電時作正極c充電時作陰極，放電時作負(fù)極d充電時作陰極，放電時作正極3、(2009江蘇，12)以葡萄糖為燃料的微生物燃料電池結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。關(guān)于該電池的敘述正確的是()a該電池能夠在高溫下工作b電池的負(fù)極反應(yīng)為：c6h12o66h2o24e=6co224hc放電過程中，h從正極區(qū)向負(fù)極區(qū)遷移d在電池反應(yīng)中，每消耗1 mol氧氣理論上能生成