高中化学 第二章第二节第2课时 化 学 电 源同步辅导与检测课件 新人教版必修2.ppt

第二节化学能与电能第2课时化学电源 化学反应与能量 第2课时化学电源 锂离子电池的阴极材料为锂金属氧化物 具有高效率 高能量密度的特点 并具有放电电压稳定 工作温度范围宽 自放电率低 储存寿命长 无记忆效应及无公害等优点 但目前锂离子电池在大尺寸制造方面存在一定问题 过充控制的特殊封装要求高 价格昂贵 所以尚不能普遍应用 目前世界上运行的最大锂离子储能系统是a123公司投资建设的 装机容量为2兆瓦 化学电池有哪些种类 他们又有什么区别呢 了解新型电池的重要性 发展中的化学电源 1 干电池干电池是一种 电池 最早使用的是 其负极是 为防止漏电 改良后的碱性锌锰电池将电池内的电解质 换成湿的 一次性锌锰电池 锌 nh4clkoh 2 充电电池充电电池又称 电池 它在放电时所进行的氧化还原反应 在充电时可以逆向进行 使电池恢复到放电前的状态 1 铅蓄电池 负极材料为 正极材料为 电解质为 二次 pbpbo2 h2so4 2 镍镉电池 正极材料为 负极材料为 电解质为 3 锂离子电池 新一代可充电的绿色电池 低功耗电器的主流电源 nio oh cdkoh 3 燃料电池 1 原理 利用原电池的工作原理将 和 反应所放出的化学能直接转化为电能 2 与其他电池的区别 反应物不储存在 而是由外设装备提供燃料和氧化剂 燃料氧化剂 电池内部 应用思考 在锂电池中 负极为li 那么电解质能是水溶液形式吗 提示 因为锂是活泼金属且能与水发生反应 故电解质不能是水溶液 通常为非水溶剂 综合拓展 一 发展中的化学电源 尝试应用 1 下列有关电池的说法不正确的是 a 手机上用的锂离子电池属于二次电池b 铜锌原电池工作时 电子沿外电路从铜电极流向锌电极c 甲醇燃料电池可把化学能转化为电能d 锌锰干电池中 锌电极是负极 解析 电池分为一次电池 二次电池和新型电池 燃料电池 手机上用的锂离子电池可以反复充放电 属于二次电池 a选项正确 锌比铜活泼 因此构成原电池时 锌失电子作负极 电子沿外电路流向正极铜 所以b选项错误 答案 b 2 对化学电源的叙述正确的是 a 化学电源比火力发电对化学能的利用率高b 化学电源所提供的电能居于人类社会现阶段总耗电量的首位c 化学电源均是安全 无污染的d 化学电源即为可充电电池 解析 化学电池对化学能有较高的利用率 但不是用电的主要渠道 化学电池对环境的污染也日益严重 化学电池分一次性 可充电两大类 答案 a 3 废电池的污染引起人们的广泛重视 废电池中对环境形成污染的主要物质是 a 锌b 汞c 石墨d 二氧化锰 解析 电池中的汞为重金属 有毒 泄漏会引发大面积水体污染和土壤污染 答案 b 一 电极反应式的书写 1 已知某燃料电池的总反应为2h2 o22h2o 则通入负极的应是 电极方程式为 通入正极的应是 电极方程式为 2 若把koh溶液改为稀h2so4作电解质 则电极方程式 正极 负极 3 若把h2改为ch4 用koh溶液作电解质 则电极方程式 负极 正极 解析 根据总反应可知 h2在反应中被氧化 应从负极通入 又因为电解质是koh溶液 不可能生成h 故负极反应为2h2 4oh 4e 4h2o 正极反应为o2 2h2o 4e 4oh 若把koh溶液改为稀h2so4作电解质 溶液中不可能生成oh 故负极反应为2h2 4e 4h 正极反应为o2 4h 4e 2h2o 若把h2改为ch4 用koh溶液作电解质 ch4被氧化 因在koh溶液中不可能产生co2 故生成 答案 1 h22h2 4e 4oh 4h2oo2o2 2h2o 4e 4oh 2 o2 4h 4e 2h2o2h2 4e 4h 3 ch4 8e 10oh 7h2o2o2 4h2o 8e 8oh 名师点睛 解答燃料电池习题的一般步骤 根据化学方程式分析化合价的升高和降低 找出被氧化的物质和被还原的物质 根据原电池负极发生氧化反应 正极发生还原反应 找出对应的负极反应物和正极反应物 根据化合价升高和降低分析失电子数目和得电子数目 写出电极反应 验证 两电极反应式相加所得式子和原化学方程式相同 则书写正确 变式应用 1 可用于电动汽车的铝 空气燃料电池 通常以nacl溶液或naoh溶液为电解液 铝合金为负极 空气电极为正极 下列说法正确的是 a 以nacl溶液或naoh溶液为电解液时 正极反应都为 o2 2h2o 4e 4oh b 以naoh溶液为电解液时 负极反应为al 3oh 3e al oh 3 c 以naoh溶液为电解液时 电池在工作过程中电解液的ph保持不变d 电池工作时 电子通过外电路从正极流向负极 解析 电解质溶液显碱性或中性 该燃料电池的正极发生反应为 o2 2h2o 4e 4oh a对 铝作负极 负极反应应该是铝失去电子变为铝离子 在氢氧化钠的溶液中铝离子继续与过量的碱反应生成偏铝酸根 因此负极反应为 al 4oh 3e alo 2h2o b错 该电池在碱性条件下消耗了碱 反应式为4al 3o2 4oh 4alo 2h2o 溶液ph降低 c错 电池工作时 电子从负极出来经过外电路流到正极 d错 答案 a 二 发展中的化学电源 2011年新余四中 临川二中高一联考 电子表和电子计算器的电源常用微型银锌原电池 其电极分别为ag2o和zn 电解质溶液为一定浓度的koh溶液 放电时锌极上的电极反应式为 zn 2oh 2e zn oh 2 氧化银电极上的反应式为 ag2o h2o 2e 2ag 2oh 总的电池反应式为 ag2o h2o zn zn oh 2 2ag 下列说法正确的是 a 溶液中oh 向正极移动 k h 向负极移动 b 锌发生还原反应 氧化银发生氧化反应c 锌是负极 氧化银是正极d 随着电极反应的不断进行 电解质溶液的碱性减弱 解析 由锌极上的电极反应式可知锌的化合价升高 发生氧化反应 为负极 故b项错误 c项正确 根据电极反应式我们还可以知道 负极消耗oh 正极产生oh 所以oh 是向负极移动 故a项错误 随着电极反应的不断进行 电解质溶液中的水不断被消耗 koh溶液逐渐变浓 故溶液的碱性增强 d项错误 答案 c 名师点睛 有关新型电池的考查题目在电化学试题中占有很大比例 考查角度一般有如下几点 正 负极的判断 正 负极反应式及电池方程式 电解质溶液的ph变化 电解质溶液恢复原状的措施 在解答电解质溶液恢复原状的措施时一定要从原电池的原理入手 负极 化合价升高 失电子 被氧化 正极 化合价降低 得电子 被还原 电子及电流流向 电解质溶液复原时 要准确分析从溶液中出来了哪些原子及原子的物质的量 变式应用 2 镍镉电池是一种可充电电池 其反应的化学方程式为 cd oh 2 ni oh 2cd 2nio oh 2h2o 由此可知 该电池的负极材料是 a cdb nio oh c cd oh 2d ni oh 2 解析 在判断原电池的负极材料时应看放电过程 且负极发生的是氧化反应 化合价升高 所以镍镉电池的负极材料为cd 答案 a 水平测试 1 某原电池总反应的离子方程式为2fe3 fe 3fe2 不能实现该反应的原电池是 a 正极为cu 负极为fe 电解质溶液为fecl3溶液b 正极为c 负极为fe 电解质溶液为fe no3 3溶液c 正极为fe 负极为zn 电解质溶液为fe2 so4 3溶液d 正极为ag 负极为fe 电解质溶液为fe2 so4 3溶液 解析 理论上讲 任何一个氧化还原反应都可以设计成一个原电池 从原电池总反应离子方程式上看 2fe3 fe 3fe2 fe失去电子 作负极 因此正极为活动性比铁弱的金属或非金属 如碳棒 铂 故c项不符合此要求 fe3 在正极上得电子 因此电解质溶液中必含fe3 a b d符合以上两个条件 答案 c 2 铅蓄电池的两极分别为pb pbo2 电解液为硫酸 工作时反应为 pb pbo2 2h2so4 2pbso4 2h2o 下列结论正确的是 a pb为正极被氧化b 只向pbo2极移动 c 电解液浓度不断减小d 溶液的ph不断减小 解析 放电时 pb失电子被氧化 反应消耗h2so4 且生成水 c h 下降 ph增大 答案 c 3 下列关于原电池的说法中错误的是 a 原电池是一种将化学能直接转化为电能的装置b 原电池中 正极发生氧化反应c 充电电池在充电时 将电能转化为化学能贮存在电池中d 在燃料电池的负极上发生反应的通常是可燃性气体 解析 原电池的正极上发生的是还原反应 而负极上发生的是氧化反应 答案 b 4 废旧电池处理不当不仅会造成浪费 还会对环境造成严重污染 对人体健康也存在极大的危害 有同学想变废为宝 他的以下想法你认为不正确的是 a 把锌皮取下洗净用于实验室制氢气b 碳棒取出洗净用作电极c 把铜帽取下洗净回收利用d 电池内部填有nh4cl等化学物质 将废旧电池中的黑色糊状物作化肥用 解析 废旧电池中含有汞 锰 镉 铅 锌等 未经处理用作肥料会对环境造成严重污染 危害人体健康 答案 d 5 双选题 燃料电池是一种新型电池 它主要是利用燃料燃烧原理把化学能直接转化为电能 氢氧燃料电池的基本反应是 x极 o2 g h2o l 2e 2oh y极 h2 g 2oh 2e 2h2o l 下列说法正确的是 a x是正极b y是正极c y极发生还原反应d y极发生氧化反应 解析 从电极反应式可看出 x极发生得电子的还原反应 是正极 y极上发生失去电子的氧化反应 是负极 答案 ad 6 我国首创的以铝 空气 海水电池为能源的新型海水标志灯已研制成功 这种灯以取之不尽的海水为电解质溶液 靠空气中的氧使铝不断氧化而源源不断产生电流 只要把灯放入海水中 数分钟后就会发出耀眼的闪光 其能量比干电池高20 50倍 试推测此种新型电池可能的基本结构及电极反应式 1 是负极 电极反应式为 2 是正极 电极反应式为 铝4al 12e 4al3 碳或铁 3o2 6h2o 12e 12oh 能力提升 7 镍镉电池在通讯 交通及日常生活中有着广泛的应用 其工作原理可以表示为 cd 2nio oh s 2h2o2ni oh 2 s cd oh 2 s 以强碱为电解质 以下说法中正确的是 a 以上反应是可逆反应b 放电时 镉为正极c 放电时 负极附近溶液的ph不变d 放电时 镉发生氧化反应 解析 放电时 镉为负极 镉变成镉离子 结合oh 负极附近ph降低 答案 d 8 双选题 锂电池是一代新型高能电池 它以质量轻 能量高而受到了普遍重视 目前已研制成功多种锂电池 某种锂电池的总反应式是li mno2 limno2 下列说法正确的是 a li是负极 电极反应为li e li b li是正极 电极反应为li e li c mno2是负极 电极反应为mno2 e mnod 锂电池是一种环保型电池 ad 9 燃料电池是利用燃料 如co h2 ch4等 与氧气反应 将反应产生的化学能转变为电能的装置 通常用氢氧化钾作为电解质溶液 完成下列关于甲烷 ch4 燃料电池的填空 1 甲烷与氧气反应的化学方程式为 2 已知燃料电池的总反应式为ch4 2o2 2koh k2co3 3h2o 电池中有一极的电极反应为ch4 10oh 8e 7h2o 这个电极是燃料电池的 填 正极 或 负极 另一电极上的电极反应式为 ch4 2o2 co2 2h2o 负极 2o2 4h2o 8e 8oh 3 随着电池不断放电 电解质溶液的碱性 填 增大