人教版選修4 化學(xué)電源 課件（42張）.pptx

第二節(jié)化學(xué)電源 自主閱讀 自主檢測 一 化學(xué)電池1 定義化學(xué)電池是將化學(xué)能變成電能的裝置 2 化學(xué)電池的分類 自主閱讀 自主檢測 二 常見的化學(xué)電池1 一次電池 1 堿性鋅錳電池 組成 正極 mno2 負(fù)極 zn 電解質(zhì) koh 工作原理 自主閱讀 自主檢測 2 銀鋅電池 組成 負(fù)極 zn 正極 ag2o 電解質(zhì) koh 工作原理 自主閱讀 自主檢測 2 二次電池 以鉛蓄電池為例 1 組成 正極 pbo2 負(fù)極 pb 電解質(zhì) h2so4 2 工作原理 鉛蓄電池是最常見的二次電池 其電極反應(yīng)分為放電和充電兩個過程 放電過程的電極反應(yīng) 總反應(yīng) 自主閱讀 自主檢測 自主閱讀 自主檢測 3 燃料電池 1 工作原理 連續(xù)地將燃料和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能 燃料電池的電極本身不參與氧化還原反應(yīng) 只是一個催化轉(zhuǎn)化元件 工作時 燃料和氧化劑連續(xù)地由外部供給 在電極上不斷地進(jìn)行反應(yīng) 生成物不斷地被排出 2 氫氧燃料電池 氫氧燃料電池的構(gòu)造 自主閱讀 自主檢測 自主閱讀 自主檢測 1 下列有關(guān)化學(xué)電源的說法中正確的是 a 化學(xué)電池只能將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能b 燃料電池能將全部化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能c 鋅銀電池的電解質(zhì)是koh 負(fù)極材料是znd 一次電池包括干電池和蓄電池答案 c2 據(jù)報道 鋅電池可能取代目前廣泛使用的鉛蓄電池 因為鋅電池容量更大 而且沒有鉛污染 其電池反應(yīng)為2zn o22zno 原料為鋅粒 電解質(zhì)和空氣 則下列敘述正確的是 a 鋅為正極 空氣進(jìn)入負(fù)極反應(yīng)b 負(fù)極反應(yīng)為zn 2e zn2 c 正極發(fā)生氧化反應(yīng)d 電解質(zhì)可能是強(qiáng)酸答案 b 自主閱讀 自主檢測 3 燃料電池是一種新型電池 它利用燃料在反應(yīng)過程中把化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能 氫氧燃料電池的基本反應(yīng)如下 x極 o2 g 2h2o l 4e 4oh y極 2h2 g 4oh 4e 4h2o l 下列判斷中 正確的是 a x是負(fù)極b y是正極c y極發(fā)生還原反應(yīng)d y極發(fā)生氧化反應(yīng)答案 d 情景導(dǎo)入 知識點撥 典例引領(lǐng) 重難點 常見的化學(xué)電源及其工作原理各式各樣的電池討論探究 1 常見的化學(xué)電池有哪幾類 舉例說明每一類化學(xué)電源有何優(yōu)缺點 如何判斷一種電池的優(yōu)劣 2 以甲烷燃料電池為例 說明如何根據(jù)總反應(yīng)式 ch4 2o2 2kohk2co3 3h2o 書寫電池的電極反應(yīng)式 3 給可充電電池充電時 如何對接外接電源 以鉛蓄電池為例 說明充電過程和放電過程的區(qū)別與聯(lián)系是什么 情景導(dǎo)入 知識點撥 典例引領(lǐng) 重難點 探究提示 1 常見的化學(xué)電池包括一次電池 二次電池和燃料電池 堿性鋅錳干電池的優(yōu)點是比能量高和可儲存時間長 適用于大電流和連續(xù)放電 缺點是不能循環(huán)多次使用 廢舊電池回收處理較困難 鉛蓄電池是常用的二次電池 優(yōu)點是電壓穩(wěn)定 使用方便 安全可靠 價格低廉 所以應(yīng)用廣泛 缺點是比能量低 笨重 廢棄電池污染環(huán)境 氫氧燃料電池是常用的燃料電池 燃料電池能量轉(zhuǎn)化率高 有利于節(jié)約能源 綠色環(huán)保 但燃料的獲取儲存都存在一些困難 判斷一種電池的優(yōu)劣或是否適合某種需要 主要看這幾種電池單位質(zhì)量或單位體積所能輸出電能的多少 即比能量 單位是w h kg 1或w h l 1 或者輸出功率的大小 比功率 單位是w kg 1或w l 1 以及電池可儲存時間的長短 除特殊情況外 質(zhì)量輕 體積小而輸出電能多 功率大 可儲存時間長的電池 更適合使用的需要 情景導(dǎo)入 知識點撥 典例引領(lǐng) 重難點 情景導(dǎo)入 知識點撥 典例引領(lǐng) 重難點 情景導(dǎo)入 知識點撥 典例引領(lǐng) 重難點 情景導(dǎo)入 知識點撥 典例引領(lǐng) 重難點 1 燃料電池 1 燃料電池是將可燃物 如h2 甲醇 丁烷 甲烷等 燃燒時放出的熱量以電能的形式展現(xiàn)出來的裝置 具有高效能 低污染的特點 2 氫氧燃料電池 情景導(dǎo)入 知識點撥 典例引領(lǐng) 重難點 2 充電電池可充電電池屬于二次電池 是一種可反復(fù)使用的電池 當(dāng)電池放電時 是一種原電池 當(dāng)電池充電時 是一種電解池 對于可充電電池 分析時應(yīng)注意以下幾個方面 1 可充電電池的兩極 可充電電池有放電和充電兩個過程 分析可充電電池的兩極 通常是借助于氧化還原反應(yīng)中化合價的變化 如高鐵電池 總反應(yīng)方程式為3zn 2k2feo4 8h2o3zn oh 2 2fe oh 3 4koh 放電時反應(yīng)方向是從左到右 鋅的化合價升高 發(fā)生氧化反應(yīng) 鋅為負(fù)極 鐵的化合價降低 發(fā)生還原反應(yīng) k2feo4為正極反應(yīng)物 充電時反應(yīng)從右到左 zn oh 2中鋅的化合價由 2價降為0價 發(fā)生還原反應(yīng) zn oh 2是陰極反應(yīng)物 fe oh 3中鐵的化合價由 3價升高為 6價 發(fā)生氧化反應(yīng) fe oh 3為陽極反應(yīng)物 情景導(dǎo)入 知識點撥 典例引領(lǐng) 重難點 2 離子移動的方向 充電電池放電時 電池中陽離子移向正極 陰離子移向負(fù)極 電子按負(fù)極 用電器 正極方向流動 形成電流 對用電器做功 充電時 電池中陽離子移向陰極 陰離子移向陽極 電子按 外接電源的負(fù)極 充電電池的陰極 溶液中陽離子移向陰極 陰離子移向陽極 充電電池的陽極 外接電源的正極 方向流動 形成電流 給充電電池充電 情景導(dǎo)入 知識點撥 典例引領(lǐng) 重難點 題型一化學(xué)電源原理的應(yīng)用例題1微生物電池是指在微生物的作用下將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置 其工作原理如圖所示 下列有關(guān)微生物電池的說法錯誤的是 a 正極反應(yīng)中有co2生成b 微生物促進(jìn)了反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移c 質(zhì)子通過交換膜從負(fù)極區(qū)移向正極區(qū)d 電池總反應(yīng)為c6h12o6 6o26co2 6h2o 情景導(dǎo)入 知識點撥 典例引領(lǐng) 重難點 解析 c6h12o6中c的平均化合價為0價 二氧化碳中c的化合價為 4價 所以生成二氧化碳的反應(yīng)為氧化反應(yīng) 故co2在負(fù)極生成 a選項錯誤 在微生物的作用下 該裝置為原電池裝置 反應(yīng)速率加快 所以微生物促進(jìn)了反應(yīng)的發(fā)生 b項正確 質(zhì)子交換膜只允許質(zhì)子 即h 通過 原電池中陽離子向正極移動 c項正確 電池的總反應(yīng)實質(zhì)是c6h12o6的氧化反應(yīng) d項正確 答案 a 情景導(dǎo)入 知識點撥 典例引領(lǐng) 重難點 情景導(dǎo)入 知識點撥 典例引領(lǐng) 重難點 成功體驗1近年來aist報告正在研制一種 高容量 低成本 鋰 銅空氣燃料電池 該電池通過一種復(fù)雜的銅腐蝕 現(xiàn)象 產(chǎn)生電力 其中放電過程為2li cu2o h2o2cu 2li 2oh 下列說法不正確的是 a 放電時 li 透過固體電解質(zhì)向cu極移動b 放電時 負(fù)極的電極反應(yīng)式為cu2o h2o 2e cu 2oh c 通空氣時 銅被腐蝕 表面產(chǎn)生cu2od 整個反應(yīng)過程中 銅相當(dāng)于催化劑 情景導(dǎo)入 知識點撥 典例引領(lǐng) 重難點 情景導(dǎo)入 知識點撥 典例引領(lǐng) 重難點 情景導(dǎo)入 知識點撥 典例引領(lǐng) 重難點 情景導(dǎo)入 知識點撥 典例引領(lǐng) 重難點 成功體驗2一種碳納米管能夠吸附氫氣 可做充電電池 如圖所示 的碳電極 該電池的電解質(zhì)溶液為6mol l 1koh溶液 下列說法中正確的是 a 充電時將碳電極與電源的正極相連b 充電時陰極發(fā)生氧化反應(yīng) 情景導(dǎo)入 知識點撥 典例引領(lǐng) 重難點 解析 a項 碳納米管能夠吸附氫氣 可做充電電池的負(fù)極 放電時氫氣發(fā)生氧化反應(yīng) 故充電時該電極與外接電源的負(fù)極相連 錯誤 b項 充電時陽極發(fā)生氧化反應(yīng) 陰極發(fā)生還原反應(yīng) 錯誤 c項 放電時鎳電極為正極 得到電子 發(fā)生還原反應(yīng) 其電極反應(yīng)為 nio oh h2o e ni oh 2 oh 正確 d項 放電時碳電極反應(yīng)為 h2 2e 2oh 2h2o 錯誤 答案 c 情景導(dǎo)入 知識點撥 典例引領(lǐng) 重難點 題型三燃料電池原理的應(yīng)用例題3一種熔融碳酸鹽燃料電池原理示意如圖 下列有關(guān)該電池的說法正確的是 情景導(dǎo)入 知識點撥 典例引領(lǐng) 重難點 情景導(dǎo)入 知識點撥 典例引領(lǐng) 重難點 情景導(dǎo)入 知識點撥 典例引領(lǐng) 重難點 成功體驗3導(dǎo)學(xué)號27760075氫氧燃料電池是符合綠色化學(xué)理念的新型發(fā)電裝置 下圖為電池示意圖 該電池電極表面鍍了一層細(xì)小的鉑粉 鉑吸附氣體的能力強(qiáng) 性質(zhì)穩(wěn)定 請回答 情景導(dǎo)入 知識點撥 典例引領(lǐng) 重難點 1 氫氧燃料電池的能量轉(zhuǎn)化主要形式是 在導(dǎo)線中電子的流動方向為 用a b表示 電池中的交換膜為陰離子交換膜 則溶液中oh 的移動方向為由池移向池 填 左 或 右 2 負(fù)極反應(yīng)式為 正極反應(yīng)式為 解析 1 原電池的實質(zhì)是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置 在原電池中 電子從負(fù)極經(jīng)導(dǎo)線流向正極 溶液中oh 的移動方向為由右池移向左池 而氫氧燃料電池中通入h2的一極是負(fù)極 故電子由a流向b 2 h2在負(fù)極上失電子 因為電解質(zhì)溶液是koh溶液 故正極反應(yīng)式為o2 4e 2h2o4oh 負(fù)極反應(yīng)式為2h2 4oh 4e 4h2o 答案 1 化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能a b右左 123456 1 下列有關(guān)電池的說法不正確的是 a 手機(jī)上用的鋰離子電池屬于二次電池b 銅鋅原電池工作時 電子沿外電路從銅電極流向鋅電極c 甲醇燃料電池可把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能d 鋅錳干電池中 鋅電極是負(fù)極解析 二次電池 即可充電電池 所以a項對 b中 在原電池中 活潑金屬zn是負(fù)極 負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng) 因此電子的流向是由負(fù)極 鋅電極 流向正極 銅電極 b項錯 答案 b 123456 2 堿性電池具有容量大 放電電流大的特點 故得到廣泛應(yīng)用 鋅錳堿性電池以koh溶液為電解液 電池總反應(yīng)式為下列說法錯誤的是 a 電池工作時 鋅失去電子b 電池正極的電極反應(yīng)式為c 電池工作時 電子由正極通過外電路流向負(fù)極d 外電路中每通過0 2mol電子 鋅的質(zhì)量理論上減小6 5g 123456 解析 根據(jù)題意 該電池的負(fù)極材料是鋅 電池工作時 鋅本身失去電子而發(fā)生氧化反應(yīng) 失去的電子通過外電路移向另一極 正極 在該電極上 mno2獲得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成mnooh 2mno2 2e 2mnooh 從元素守恒的角度來看 右側(cè)還多2個氫 在堿性溶液中不出現(xiàn)h 故正極反應(yīng)為2mno2 2h2o 2e 2mnooh 2oh 反應(yīng)中 失去0 2mol電子 消耗掉0 1mol鋅 質(zhì)量為6 5g 答案 c 123456 3 一種新型燃料電池 它以多孔鎳板為電極插入koh溶液中 然后分別向兩極上通入乙烷 c2h6 和氧氣 其電極反應(yīng)式為有關(guān)此電池的推斷正確的是 a 通氧氣的電極為負(fù)極b 參加反應(yīng)的氧氣與c2h6的物質(zhì)的量之比為7 2c 放電一段時間后 koh的物質(zhì)的量濃度不變d 電解質(zhì)溶液中向正極移動 123456 解析 原電池中負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng) 正極發(fā)生還原反應(yīng) 通氧氣的一極為正極 選項a不正確 根據(jù)電極反應(yīng)式和電子守恒可知參加反應(yīng)的氧氣與c2h6的物質(zhì)的量之比為7 2 選項b正確 c項 由電極反應(yīng)式可知 放電一段時間后 koh的物質(zhì)的量濃度減小 選項c不正確 負(fù)極周圍的oh 參與電極反應(yīng) 不斷減少 水電離產(chǎn)生的h 就不斷增加 向負(fù)極移動 選項d不正確 答案 b 123456 4 生產(chǎn)鉛蓄電池時 在兩極板上的鉛 銻合金柵架上均勻涂上膏狀的pbso4 干燥后再安裝 充電后即可使用 發(fā)生的反應(yīng)是2pbso4 2h2opbo2 pb 2h2so4 下列對鉛蓄電池的說法錯誤的是 a 需要定期補充硫酸b 工作時鉛是負(fù)極 pbo2是正極c 工作時負(fù)極上發(fā)生的反應(yīng)是d 工作時電解質(zhì)溶液的密度減小 123456 解析 鉛蓄電池在工作時相當(dāng)于原電池 負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng) 正極發(fā)生還原反應(yīng) 所以pb是負(fù)極 pbo2是正極 在工作時 負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)是鉛失去電子生成pb2 pb2 與溶液中的反應(yīng)生成pbso4沉淀 放電時消耗的硫酸與充電時生成的硫酸等量 在電池制備時 pbso4的量是一定的 制成膏狀的pbso4干燥后安裝 說明h2so4不用補充 放電時 h2so4被消耗 溶液中的h2so4的物質(zhì)的量濃度減小 所以溶液的密度也隨之減小 答案 a 123456 5 熔融鹽燃料電池具有很高的發(fā)電效率 因而受到重視 可用li2co3和na2co3的熔融鹽混合物作電解質(zhì) co為負(fù)極燃?xì)?空氣與co2的混合氣為正極助燃?xì)?制得