高中化学（课标点击+知识导学+典例精析）第四章 第二节 化学电源课件 新人教版选修4.ppt

第四章电化学基础第二节化学电源 栏目链接 1 了解化学电源的优点及在各方面的应用 2 认识一次电池 二次电池和燃料电池 3 了解废旧电池对环境的危害 树立环保意识 栏目链接 栏目链接 要点一化学电池 化学电池是将 能变成 能的装置 1 化学电池的分类化学电池2 优点 1 化学电池的 较高 供能稳定可靠 2 可以制成各种形状和大小 不同容量和电压的电池及电池组 3 使用方便 易于维护 并可在各种环境下工作 化学 电 一次 二次 燃料 能量转换效率 栏目链接 3 判断电池优劣的主要标准 1 比能量 即单位质量或单位体积所能 的多少 单位是 w h kg或 w h l 2 比功率 即单位质量或单位体积所能 的大小 单位是w kg或w l 3 电池的 的长短 4 化学电池回收利用废旧电池中含 和 等有害物质 应回收利用 既减少污染 又节约资源 输出电能 输出功率 可储存时间 重金属 酸碱 栏目链接 要点二一次电池 一次电池的电解质溶液制成 不流动 也叫做干电池 1 特点一次电池不能充电 不能反复使用 2 常见的一次电池 胶状 栏目链接 锌 mno2 koh zn ag2o koh zn 2oh 2e zn oh 2 大电流 连续放电 小电流连续放电 栏目链接 要点三二次电池 二次电池放电后可以再 使活性物质获得再生 又称 或 1 铅蓄电池的构造负极 正极 电解质溶液 溶液 2 铅蓄电池的工作原理 1 放电时 负极 充电 充电电池 蓄电池 pb pbo2 h2so4 pb s so aq 2e pbso4 s 栏目链接 正极 pbo2 s 4h aq so aq 2e pbso4 s 2h2o l 总反应 pb s pbo2 s 2h2so4 aq 2pbso4 s 2h2o l 2 充电时 铅蓄电池的充电反应是放电反应的逆过程阴极 阳极 pbso4 s 2h2o l 2e pbo2 s 4h aq so aq 总反应 2pbso4 s 2h2o l pb s pbo2 s 2h2so4 aq pbso4 s 2e pb s so aq 栏目链接 总反应 2pbso4 s 2h2o l pb s pbo2 s 2h2so4 aq 上述充放电反应可写成一个可逆反应方程式 3 铅蓄电池的特点电压稳定 使用方便 安全可靠 价格低廉 生产生活中应用广泛 缺点是比能量低 笨重 废弃电池污染环境 栏目链接 要点四燃料电池 h2 2e 2h h2 2e 2oh 2h2o 2h2 o2 2h2o 小 栏目链接 电极反应式的书写方法1 书写要遵循的原则原电池两电极上分别发生氧化反应或还原反应 因此电极反应式的书写要遵循质量守恒 电子守恒及电荷守恒 弱电解质 气体和难溶物均写成化学式 其余的以离子符号表示 正极反应 负极反应产物根据题意或化学方程式确定 也要注意电解质溶液的成分对电极产物的影响 2 电极反应式的书写类型 1 根据装置书写电极反应式 首先判断该电池所依据的化学反应 从而确定两个半反应即电极反应 综合拓展 栏目链接 2 给出总反应式 写电极反应式 各类电极反应式的一般书写步骤为 列出物质 标电子的得失 选离子 配电荷 配个数 巧用水 两式加 验总式 如以2h2 o2 2h2o为例 当电解质溶液为koh溶液时的电极反应式的书写步骤如下 负极反应式的书写 根据总反应方程式列出总式两边化合价升高的有关物质为h2 转移电子数为4e 2h2 4e 4h 根据电解质溶液的酸碱性 用h 或oh 或其他离子配平 使两边电荷总数相等 2h2 4e 4oh 4h2o 注意 电子带负电荷 在碱性溶液中 电极反应式不出现h 栏目链接 利用h2o使两边的元素守恒 即得 2h2 4e 4oh 4h2o 正极反应式的书写 o2 4e 2o2 o2 4e 2h2o 4oh 注意在碱性溶液中提供h 使o2 变为oh 的是水 要写成化学式的形式 将正负极反应式相加 若得到总反应式 说明写法正确 3 可充电电池电极反应式的书写 在书写可充电电池电极反应式时 由于电极都参加反应 且正方向 逆方向反应都能反应 所以要明确电池和电极 放电为原电池 充电为电解池 原电池的负极与电解池的阳极发生氧化反应 对应元素化合价升高 原电池的正极与电解池的阴极发生还原反应 对应元素化合价降低 栏目链接 4 给出电极反应书写总反应方程式 根据给出的两个电极反应式 写出总反应方程式时 首先要使两个电极反应式的得失电子相等后将两式相加 消去反应物和生成物中相同的物质即可 注意若反应式同侧出现不能共存的离子 如h 和oh pb2 和so 要写成反应后的物质如h2o pbso4 特别提示 解答书写有关电极反应式的题目时 应先写出总化学方程式 再找出电解质溶液的成分 最后分别写出正极反应式和负极反应式 从而作出合理的判断 栏目链接 栏目链接 一 一次电池 例1碱性电池具有容量大 放电电流大的特点 因此得到广泛应用 锌锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液 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 电池负极的电极反应式为zn 2e 2oh zn oh 2c 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 2mol电子 锌的质量理论上减小6 5g 解析 该电池中zn为负极 失去电子 该反应中转移2e 通过计算每转移0 2mol电子 zn反应6 5g 电子由负极通过外导线流向正极 所以c错 答案 c名师点睛 原电池工作时 活泼金属为负极 失去电子 所以电子流向为 负极 导线 正极 在书写电极反应式时考虑离子反应 离子共存的情况 栏目链接 变式应用 1 2013 海南卷 mg agcl电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池 电池反应方程式为 2agcl mg mg2 2ag 2cl 有关该电池的说法正确的是 a mg为电池的正极b 负极反应为agcl e ag cl c 不能被kcl溶液激活d 可用于海上应急照明供电 栏目链接 解析 根据氧化还原判断 mg为还原剂是负极 失电子 所以a b都错 c是指电解质溶液可用kcl溶液代替 c错 明显d正确 答案 d 栏目链接 例2铅蓄电池是化学电源 其电极材料分别是pb和pbo2 电池液为稀硫酸 工作时该电池的总反应式为pb pbo2 2h2so4 2pbso4 2h2o 试根据上述情况判断 1 蓄电池的负极材料是 2 工作时 正极反应为 3 工作时 电解质溶液的ph 填 增大 减小 或 不变 二 二次电池 栏目链接 4 工作时 电解质溶液中阴离子移向 极 5 电流方向从 极流向 极 6 充电时 铅蓄电池的负极与电源的 极相连接 栏目链接 解析 蓄电池工作 放电 时 起原电池作用 题中各小题概括叙述了蓄电池放电时所涉及的各个方面 分析如下 根据原电池原理 负极发生氧化反应元素化合价升高 所以pb为负极 正极发生还原反应元素化合价降低 从总反应式可知 pbo2是氧化剂 即正极反应为 pbo2 so 4h 2e pbso4 2h2o 从正极反应或电池的总反应可知h2so4参加了反应 h 转变成h2o 所以ph增大 原电池工作时溶液中阴离子移向负极 阳离子移向正极 电流方向与电子移动方向相反 从正极沿导线流向负极 答案 1 pb 2 pbo2 so 4h 2e pbso4 2h2o 3 增大 4 负 5 正负 6 负 栏目链接 名师点睛 总反应中 放电的方向为原电池方向 电极名称为正负极 正极发生还原反应 负极发生氧化反应 充电的方向为电解池方向 电极名称为阴阳极 阳极发生氧化反应 阴极发生还原反应 二次电池充电时 需 正接正 负接负 即原电池的正极连接外接电源的正极 原电池的负极连接外接电源的负极 栏目链接 变式应用 2 生产铅蓄电池时 在两极板上的铅 锑合金棚架上均匀涂上膏状的pbso4 干燥后再安装 充电后即可使用 发生的反应是 2pbso4 2h2o充电放电pbo2 pb 2h2so4 下列对铅蓄电池的说法错误的是 a 需要定期补充硫酸b 工作时铅是负极 pbo2是正极c 工作时负极上发生的反应是 pb 2e so pbso4d 工作时电解质的密度减小 栏目链接 解析 铅蓄电池在工作时相当于原电池 发生氧化反应的电极是负极 发生还原反应的电极是正极 所以pb是负极 pbo2是正极 在工作时 负极发生的反应是铅失去电子生成pb2 pb2 与溶液中的so生成pbso4沉淀 放电时消耗的硫酸与充电时生成的硫酸相等 在电池制备时 pbso4的量是一定的 制成膏状的pbso4干燥后安装 说明h2so4不用补充 放电时 h2so4被消耗 溶液中的h2so4的物质的量浓度减小 所以溶液的密度也随之减小 答案 a 栏目链接 三 燃料电池 例3一种甲醇 氧气和强碱溶液作电解质的新型手机电池 可连续使用一个月 其电池反应为 2ch3oh 3o2 4oh 2co 6h2o 则有关说法正确的是 a 放电时ch3oh参与反应的电极为正极b 放电时负极的电极反应为ch3oh 8oh 6e co 6h2oc 标准状况下 通入5 6lo2并完全反应后 有0 5mol电子转移d 放电一段时间后 通入氧气的电极附近溶液的ph降低 栏目链接 解析 从电池反应可知 ch3oh为原电池的负极 a选项错误 正极反应为 o2 2h2o 4e 4oh 标准状况下 5 6lo2为0 25mol 转移电子为1mol c选项错误 从正极反应可以看出 正极附近溶液oh 的浓度增大 ph升高 d选项错误 答案 b名师点睛 本题考查原电池原理在燃料电池中的具体应用 首先要正确判断出电池的正负极 其方法是确定在该电极上发生的是失电子还是得电子反应 若发生的是失电子反应 则是原电池的负极 反之是正极 解决此类问题应先写出总的化学反应方程式 再结合电解质溶液的成分把总方程式进行整理 最后分别写出正极反应式和负极反应式 结合选项作出合理判断 栏目链接 变式应用 3 1 今有2h2 o22h2o反应 构成燃料电池 则负极通的应是 正极通的应是 电极反应式为 2 如把koh改为稀h2so4作导电物质 则电极反应式为 1 和 2 的电解液不同 反应进行后 其溶液的ph各有何变化 3 如把h2改为甲烷 koh做导电物质 则电极反应式为 栏目链接 解析 解决此题的关键是弄清原电池的电极反应类型 负极氧化正极还原 所以氢氧燃料电池中h2为负极反应物 o2为正极反应物 又因为是碱性溶液不可能有h 参加或生成 故负极反应为 2h2 4oh 4e 4h2o 正极反应为 o2 2h2o 4e 4oh 若将导电物质换成酸性溶液 此时应考虑不可能有oh 参加反应也不可能有oh 生成 负极 2h2 4e 4h 正极 o2 4h 4e 2h2o 由于前者在碱性条件反应 koh量不变 但工作时h2o增多 故溶液变稀 ph将变小 而后者为酸溶液 h2so4不变 水增多 溶