化學(xué)電源導(dǎo)學(xué)案

1、嵩縣實(shí)驗(yàn)中學(xué)高二化學(xué)選修四第四章第二節(jié)、化學(xué)電源(導(dǎo)學(xué)案)主備人：白雪艷參備人：范玲張會(huì)朋【三維目標(biāo)】知識(shí)與能力：了解化學(xué)電源種類(lèi)及其工作原理，知道化學(xué)電源在生產(chǎn)生活和國(guó)防中的應(yīng)用過(guò)程與方法：通過(guò)化學(xué)電源的學(xué)習(xí)認(rèn)識(shí)和理解電池的工作原理情感態(tài)度與價(jià)值觀：通過(guò)學(xué)習(xí)化學(xué)電源的了解知道化學(xué)對(duì)社會(huì)的意義【自學(xué)導(dǎo)航】一、化學(xué)電池1 .概念：是將直接轉(zhuǎn)化為的裝置。化學(xué)電池的主要部分是電解質(zhì)溶液和浸在溶液中的正極和負(fù)極，使用時(shí)將兩極用導(dǎo)線接通，就有電流產(chǎn)生，因而獲得電能。2 .化學(xué)電池的分類(lèi)及其特點(diǎn)：一次電池：活性物質(zhì)消耗到一定程度就不能使用，如：普通的鋅鈕電池，堿性鋅鈕電池；二次電池：放電后可以再使活性物質(zhì)

2、獲得再生，如：鉛蓄電池、鍥鎘電池燃料電池：燃料,氧化劑,如：氫氧燃料電池3 .判斷電池優(yōu)劣的主要標(biāo)準(zhǔn)：(1)比能量：所能輸出電能的多少。(2)比功率：所能輸出功率的大小。(3)電池的可儲(chǔ)存時(shí)間的長(zhǎng)短。二、幾種常見(jiàn)化學(xué)電池1.一次電池(堿性鋅鈕電池)(1)構(gòu)成：負(fù)極,正極,電解質(zhì)0(2)電極反應(yīng)：負(fù)極：正極：總反應(yīng)：Zn+2MnO+2HO=2MnOOIZn(OH)22 .二次電池(蓄電池)(1)構(gòu)成：負(fù)極正極,電解質(zhì)(2)工作原理放電：負(fù)極：正極：嵩縣實(shí)驗(yàn)中學(xué)高二化學(xué)選修四第四章總反應(yīng)：Pb(s)+PbO(s)+2HSQ(aq)=2PbSO(s)+2HO(l)充電時(shí)鉛蓄電池的充電反應(yīng)是放電反應(yīng)的

3、逆過(guò)程。陰極：陽(yáng)極：總反應(yīng)：2PbSQ；s)+2H2Q(l)=Pb(s)+PbQ(s)+2H2SQ(aq)。上述充放電反應(yīng)可寫(xiě)成一個(gè)總反應(yīng)方程式：3 .燃料電池(1)工作原理連續(xù)地將(如氫氣、燒、肥、甲醇、氨、煤氣等液體或氣體)和的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能。電極材料本身不發(fā)生氧化還原反應(yīng)。工作時(shí)，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)，生成物不斷地被排除。(2)氫氧燃料電池電極材料Pt,酸性電解質(zhì)。電極反應(yīng)：負(fù)極：正極：總反應(yīng)：【思考交流】1、若把氫氧燃料電池中的酸性介質(zhì)換成堿性介質(zhì)，其電極反應(yīng)式怎樣寫(xiě)？電極反應(yīng)：負(fù)極：正極：總反應(yīng)：2、電解質(zhì)是NaCl溶液(中性電解質(zhì))電極反應(yīng)：負(fù)

4、極：正極：總反應(yīng)：3、電解質(zhì)是熔融K2c0(鹽)電極反應(yīng)：負(fù)極：正極：總反應(yīng)：【注意事項(xiàng)】介質(zhì)對(duì)電極反應(yīng)式的影響1、中性溶液反應(yīng)物若是H+得電子或QH失電子，則H+或QH均來(lái)自于水的電離；嵩縣實(shí)驗(yàn)中學(xué)高二化學(xué)選修四第四章2、酸性溶液反應(yīng)物或生成物中均沒(méi)有OH;3、堿性溶液反應(yīng)物或生成物中均沒(méi)有H+;4、水溶液中不能出現(xiàn)O2o【預(yù)習(xí)診斷】1、下列有關(guān)電池的說(shuō)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(shí)，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.鋅鈕干電池中，鋅電極是負(fù)極2、鋅鉆干電池兩極分別為碳棒和鋅皮，在放電時(shí)電池總反應(yīng)方程式可以表示為：

5、Zn+2MnO+2NH=Zn+MnO3+2NH+HO,下列結(jié)論正確的是()A.放電時(shí)正極發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)為N才B.Zn為負(fù)極，碳為正極C.工作時(shí)，電子由碳極經(jīng)外電路流向Zn極D.長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)使用該電池時(shí)，內(nèi)裝糊狀物不會(huì)流出3.關(guān)于鉛蓄電池白說(shuō)法正確的是()A.在放電時(shí)，正極發(fā)生的反應(yīng)是：Pb(s)+SC4(aq)=PbS(4(s)+2eB.在放電時(shí)，該電池的負(fù)極材料是鉛板C.在充電時(shí)，電池中硫酸的濃度不斷變小D.在充電時(shí)，陽(yáng)極發(fā)生的反應(yīng)是：PbS0s)+2e=Pb(s)+SC2(aq)【方法總結(jié)】書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式注意點(diǎn)：1、正確寫(xiě)出化學(xué)方程式，找出氧化劑和還原劑，標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目，確定正負(fù)極

6、反應(yīng)的物質(zhì)；2、利用電荷守恒分別寫(xiě)出電極反應(yīng)式；3、負(fù)極失電子所得氧化產(chǎn)物和正極得電子所得還原產(chǎn)物，與溶液的酸堿性有關(guān)(如+4價(jià)的C在酸性溶液中以CO形式存在，在堿性溶液中以CO"形式存在)4、驗(yàn)證：兩電極反應(yīng)式相加所得式子和原化學(xué)方程式相同，則書(shū)寫(xiě)正確。5、溶液中不存在O2:在酸性溶液中它與H+結(jié)合成H。在堿性或中性溶液中它與水結(jié)合成OH3嵩縣實(shí)驗(yàn)中學(xué)高二化學(xué)選修四第四章【典例分析】Li-SOCl2電池可用于心臟起搏器。該電池的電極材料分別為鋰和碳，電解質(zhì)是LiAlCl4SOC2。電池的總反應(yīng)可表示為：4Li+2SOC2=4LiCl+S+SOT。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)電池的負(fù)極材料

7、為,發(fā)生的電極反應(yīng)為(2)電池正極發(fā)生的電極反應(yīng)為(3)SOCl2易揮發(fā)，實(shí)驗(yàn)室中常用NaOH容液吸收SOC2,有NaSO和NaCl生成。如果把少量水滴到SOC2中，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是反應(yīng)的化學(xué)方程式為0組裝該電池必須在無(wú)水、無(wú)氧的條件下進(jìn)行，原因是【活學(xué)活用】1.在堿性鋅鈕干電池中，已知?dú)溲趸洖殡娊赓|(zhì)，發(fā)生的電池總反應(yīng)為：Zn+2MnO+2HO=2MnOOIZn(OH)2。下列該電池的電極反應(yīng)，正確的是()A.負(fù)極反應(yīng)為Zn-2e=Zi2iB.負(fù)極反應(yīng)為Zn+2HM2e=Zn(OH)+2H+C.正極反應(yīng)為2Mn82H+2e=2MnOOHD,正極反應(yīng)為2Mn82HO+2e=2MnOOH20H2 .鋰

8、電池是新一代高能電池，目前已研發(fā)出多種鋰電池。某種鋰電池的總反應(yīng)式為：Li+MnO=LiMnQ下列說(shuō)法中正確的是()A.Li是正極，MnO是負(fù)極B.放電時(shí)負(fù)極的反應(yīng)：Lie=Li+C.放電時(shí)正極的反應(yīng)：Mn(O+e=MnOD.電池放電時(shí)，產(chǎn)生高鈕酸根離子3 .科學(xué)工作者為心臟病患者設(shè)計(jì)的心臟起搏器的電池是以Pt和Zn為電極材料，依靠人體體液中含有的一定濃度的溶解氧、H+和Zn2+進(jìn)行工作的。該電池工作時(shí)，正極的電極反應(yīng)式為()A.Zn2e=z|+B,2H+2e=HTC.4OH4e=OT+2HOD.Q+4H+4e=2HO嵩縣實(shí)驗(yàn)中學(xué)高二化學(xué)選修四第四章【合作探究】1、甲烷燃料電池電解質(zhì)是HCl溶

9、液（酸性電解質(zhì)）電極反應(yīng)：負(fù)極：正極：總反應(yīng)：電解質(zhì)是NaOH§液（堿性電解質(zhì)）電極反應(yīng)：負(fù)極：正極：總反應(yīng)：2、甲醇燃料電池電解質(zhì)是HCl溶液（酸性電解質(zhì)）電極反應(yīng)：負(fù)極：正極：總反應(yīng)：電解質(zhì)是NaOH（堿性電解質(zhì)）電極反應(yīng)：負(fù)極：正極：總反應(yīng)：【典例分析】KOH今有2H+O=2HO反應(yīng)，構(gòu)成燃料電池，則負(fù)極通的是,正極通的是,電極反應(yīng)式分別為如把KOK為稀HSO作電解質(zhì)溶液，則電極反應(yīng)式分別為:O（1）和（2）的電解液不同，反應(yīng)進(jìn)行后，其溶液的pH各有何變化?O（3）如把H2改為甲烷、KOH作導(dǎo)電物質(zhì)，則電極反應(yīng)式為：>【高考鏈接】1 .科學(xué)家近年來(lái)研制出一種新型細(xì)菌燃料電

10、池，利用細(xì)菌將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為甲烷，然后將甲烷通入以KOFfe電解質(zhì)的燃料電池發(fā)電。電池負(fù)極反應(yīng)為（）A.CH8e+80H=C»6H2OB.O+4H+4e=2HOC.CH+10OH8e=CO+7HDD.O+2HO+4e=4OH2,下列電池工作時(shí)，Q在正極放電的是（）嵩縣實(shí)驗(yàn)中學(xué)高二化學(xué)選修四第四章A.鋅鈕電池B.氫燃料電池C.鉛蓄電池D.鍥鎘電池3.甲醇燃料電池(DMFC可用于筆記本電腦、汽車(chē)、遙感通訊設(shè)備等，它的一極通入甲醇，一極通入氧氣；電解質(zhì)是質(zhì)子交換膜，它能傳導(dǎo)氫離子(H)o電池工作時(shí)，甲醇被氧化為二氧化碳和水，氧氣在電極上的反應(yīng)是Q+4H+4e=2HQ下列敘述中不正確的是()A.負(fù)極的反應(yīng)式為CHOMHM6e=C2t+6H+B.電池的總反應(yīng)式是2CHOM3c2=2CO4HOC,電池工作時(shí)，口由正極移向負(fù)極D.電池工作時(shí)，電子從通入甲醇的一極流出，經(jīng)外電路再?gòu)耐ㄈ胙鯕獾囊粯O流入4,科學(xué)家預(yù)言，4料電池將是21世紀(jì)獲得電能的重要途徑，美國(guó)已計(jì)劃將甲醇燃料電池用于軍事。一種甲醇燃料電池采用鋁或碳化鴇作為電極催化劑，在稀