高中化学 第四章 第二节 化学电源课件 新人教版选修.ppt

第四 章 电化 学基 础 第二 节 化学 电源 晨背关键语句 知识点一 理 解 教 材 新 知 考向一 随堂基础巩固 课时跟踪训练 知识点四 考向二 知识点二 知识点三 1碱性锌锰电池的负极是Zn，正极是MnO2，电解 质溶液是KOH。 2铅蓄电池是最常见的二次电池，正极是PbO2， 负极是Pb，电解质溶液是H2SO4溶液。 3氢氧燃料电池两类型： (1)酸性电解质时： 负极反应式：2H24e=4H； 正极反应式：O24H4e=2H2O。 (2)碱性电解质时： 负极反应式：2H24OH4e=4H2O； 正极反应式：2H2OO24e=4OH。 自学教材填要点 1概念 将 变成电能的装置。 2分类 化学能 3电池优劣的判断标准 (1)单位质量或单位体积所输出的电能的大小 ( )，或者输出的功率的大小( )。 (2)电池储存 长短。 比能量比功率 时间 师生互动解疑难 (1)化学电池能量转化率高，供能稳定可靠。 (2)可制成各种形状和大小，不同容量和电压的电池 及电池组，使用方便。 (3)电池中的镍、镉、锰、铅等金属离子会对土壤、 水源造成污染，应集中回收处理。 解析：本题考查的是有关化学电池的概念、分类及性能 等方面的知识。废旧电池中含有重金属和酸、碱等有害 物质，随意丢弃，对生态环境和人体健康危害很大，所 以废旧电池应回收处理。 答案：D 自学教材填要点 1构造 2组成 正极材料： ；负极材料： ；电解质：KOH。 3工作原理 负极： ； 正极：2MnO22H2O2e=2MnOOH2OH； 总反应：Zn2MnO22H2O=2MnOOHZn(OH)2。 MnO2 Zn Zn2e2OH=Zn(OH)2 师生互动解疑难 (1)碱性锌锰干电池克服了普通锌锰干电池的缺点，单 位质量所输出的电能多且储存时间长，适用于大电流和连 续放电。 (2)纽扣式锌银电池的负极是Zn，正极是Ag2O，电解 质是KOH。 (3)锂电池的负极是Li，正极是MnO2、CuO、FeS2等 ，锂电池的比能量高，电压高，可储存时间长。 2碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到 广泛应用。碱性锌锰电池以氢氧化钾溶液为电解质溶 液，电池总反应式为Zn (s)2MnO2 (s) H2O(l)=Zn(OH)2(s)Mn2O3(s)，下列说法错误的是 ( ) A电池工作时，锌失去电子 B电池正极的电极反应式为： 2MnO2(s)H2O(l)2e=Mn2O3(s)2OH(aq) C电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极 D外电路中每通过0.2 mol电子，锌的质量理论上减少6.5 g 解析：由所给的电池总反应式可知，电池工作时，每有1 mol Zn参加反应，则会有2 mol 电子从负极Zn经外电路流 向正极，并在正极发生反应：2MnO2(s)H2O(l)2e =Mn2O3(s)2OH(aq)。外电路每通过0.2 mol电子，Zn 的质量就减少6.5 g。 答案：C 自学教材填要点 1铅蓄电池的构造 还原 氧化 师生互动解疑难 (1)二次电池放电后可以再充电使活性物质获得再生 ，能重复使用。 (2)铅蓄电池的优缺点： 铅蓄电池具有电压稳定，性能良好，价格低廉，使 用方便，安全可靠，循环使用的优点。 铅蓄电池的缺点是比能量低，废弃的电池污染环境。 (3)放电时是原电池原理，而充电时是电解池原理；二次 电池的充放电过程相反。 答案：B 自学教材填要点 电池负极反应正极反应总反应式 氢氧燃料 电池酸性 电解质 2H24e =4H O24e4H =2H2O 2H2O2 =2H2O 电池负极反应正极反应总反应式 氢氧燃料 电池碱性 电解质 2H24e 4OH =4H2O O24e 2H2O =4OH 2H2O2 =2H2O 师生互动解疑难 (1)燃料电池的特点： 连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能。 电极材料本身不参与氧化还原反应。 工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给，在电极 上不断地进行反应，生成物不断地被排除。 (2)燃料电池的优点： 能量转化率高，燃料电池的能量转换率超过80% ，远高于普通燃烧过程。 污染小。 (3)通可燃物的一极为电池的负极，通O2 的一极为燃 料电池的正极。 (4)燃料电池的正极反应式： 若为酸性介质：O24H4e=2H2O； 若为碱性(或中性)介质：2H2OO24e=4OH。 4氢氧燃料电池用于航天飞机，电极反应产生的水，经 冷凝后可作为航天员的饮用水，其电极反应如下： 负极：2H24OH4e=4H2O； 正极：O22H2O4e=4OH； 当得到1.8 L饮用水时，电池内转移的电子数约为( ) A1.8 mol B3.6 mol C100 mol D200 mol 答案：D 主题1：废旧电池为什么要集中统一处理？ 甲 废旧电池中含有汞、镉、铬、铅等重金属和酸碱 等有害物质，随意丢弃会造成土壤、水源的污染 乙 废旧电池中的有色金属是宝贵的资源，可以回收 再利用 主题2：以镍镉(NiCd)可充电电池为例，探讨电池充、 放电时电极发生反应的类型及书写电极反应式。Cd 2NiO(OH)2H2O Cd(OH)22Ni(OH)2(电解质溶 液为KOH溶液)。 甲 放电时为原电池原理，负极发生氧化反应，电极反 应式为：Cd2OH2e=Cd(OH)2，正极发生 还原反应，电极反应式为：2NiO(OH)2H2O2e =2Ni(OH)22OH 乙 充电时为电解池原理，阴极发生还原反应：电极反 应式为：Cd(OH)22e=Cd2OH，阳极发生 氧化反应：电极反应式为：2Ni(OH)22OH2e =2NiO(OH)2H2O 例1 (2011新课标全国卷)铁镍蓄电池又称爱迪生 电池，放电时的总反应为： FeNi2O33H2O=Fe(OH)22Ni(OH)2 下列有关该电池的说法不正确的是 ( ) . A电池的电解液为碱性溶液，正极为Ni2O3、负极为Fe B电池放电时，负极反应为： Fe2OH2e=Fe(OH)2 C电池充电过程中，阴极附近溶液的pH降低 D电池充电时，阳极反应为： 2Ni(OH)22OH2e=Ni2O33H2O 解析 因为放电时的反应中有氢氧化物生成，故电 解质溶液是碱性溶液，因为铁的化合价升高，镍的化合价 降低，故铁是负极，氧化镍是正极，故A和B均正确；充电 时的阴极反应为Fe(OH)22e=Fe2OH，故此时阴 极附近的pH增大，故C错误；根据所给的放电时的电池反 应可推知D正确。 答案 C (1)二次电池在充电时，正、负电极上发生的反应正 好与放电时发生的反应相反，因而充电时，二次电池的正 极应与充电电源的正极相连接，电池的负极应与充电电源 的负极相连接。 (2)充电时发生的电极反应和总反应是放电时发生的 反应的逆过程。 你能写出镍电池放电时 的正极反应式吗？ 提示：放电时，正极发 生还原反应，其电极反 应式为： Ni2O33H2O2e =2Ni(OH)22OH。 例2 (2011新课标全国卷)科学家利用太阳能分解 水生成的氢气在催化剂作用下与二氧化碳反应生成甲醇， 并开发出直接以甲醇为燃料的燃料电池。(甲醇的燃烧热 为726.5 kJmol1) 在直接以甲醇为燃料的燃料电池中，电解质溶液为酸 性，负极的反应式为_， 正极的反应式为_。 理想状态下，该燃料电池消耗1 mol甲醇所能产生的最大电 能为702.1 kJ，则该燃料电池的理论效率为_(燃料 电池的理论效率是指电池所产生的最大电能与燃料电池反 应所能释放的全部能量之比)。 (1)写电极反应式时，一定要注意电解质是什么，其 中阴、阳离子要和电极反应式中出现的离子相对应，在碱 性电解质中，电极反应式中不能出现H；在酸性电解质 中，电极反应式中不能出现OH。 (2)正、负两极的电极反应式在得失电子相等时相加 ，即得总反应式。 (2010安徽高考)某固体酸燃料电池以CsHSO4固体为电解 质传递H，其基本结构如下图，电池总反应可表示为： 2H2O2=2H2O，下列有关说法正确的是 ( ) A电子通过外电路从b极流向a极 Bb极上的电极反应式为：O22H2O4e=4OH C每转移0.1 mol电子，消耗1.12 L的H2 D