化学电源学案(2013.9).doc

华盛高级中学 高二化学备课资料 第三周第二单元 化学能与电能的转化化学电源（第一课时）教学目标：1.了解化学电源的种类及工作原理，认识化学能转化为电能的实际意义；2.了解常见的一次电池和二次电池；教学重难点：化学电源的种类及工作原理；【基础知识】一、化学电源的分类1、一次电池： 、 、 等。2、二次电池： 、 、 等。3、燃料电池： 、 、 等。二、常见化学电源的工作原理1、一次电池名称电极材料电极反应式 电池负极：正极：电解质溶液：负：正：2NH4+ + 2MnO2+2e- = Mn2O3+2NH3+H2O电池：Zn+2NH4Cl+2MnO2= ZnCl2+Mn2O3+2NH3+H2O 电池负极：正极：电解质溶液：氢氧化钾（原为氯化铵、氯化锌）负：正：2MnO2+2H2O+2e- = 2MnOOH电池：Zn+2H2O+2MnO2 =2MnOOH+Zn(OH)2银锌纽扣电池负极：正极：电解质溶液：负：Zn + 2OH- - 2e- = ZnO + H2O正：电池：Zn + Ag2O = ZnO + 2Ag2、二次电池 电池负极：正极：电解质溶液：负：Pb+S042-2e-=PbS04正：电池：Pb+Pb02+2H2S04=2PbS04+2H2O镍镉蓄电池负极：正极：电解质溶液：负极：Cd+20H-2e-=Cd(OH)2正极：2NiO(OH)+H2O +2e-= 2Ni(OH)2+20HCd+2NiO(OH) + H2O = 2Ni(OH)2+Cd(OH)2 电池负极：正极：电解质溶液：含Li+的导电固体负：Li - e- = Li+正：LiMn2O4 + Li+ + e- = Li2Mn2O4电池：Li+ LiMn2O4 = Li2Mn2O4【课堂演练】1、有一种锂电池，用金属锂和石墨作电极材料，电解质溶液是由四氯化铝锂（LiAlCl4)溶解在亚硫酰氯 中而形成的，电池总反应方程式为：8Li+3SOCl26LiCl+Li2SO3+2S,下列叙述中正确的是 （ ）A.电解质溶液中混入水，对电池反应无影响B.金属锂作电池的正极，石墨作电池的负极C.电池工作过程中，亚硫酰氯（SOCl2)被还原为Li2SO3D.电池工作过程中，金属锂提供的电子与正极区析出硫的物质的量之比为412、常用的锰锌干电池在放电时总反应可表示为：Zn(s)+2MnO2(s)+2NHZn2+Mn2O3(s)+2NH3+H2O放电时，正极所发生反应的物质或粒子A.锌B.MnO2C.NHD.MnO2和N3、电瓶车所用电池一般为铅蓄电池,这是一种典型的可充电电池,电池总反应为:Pb+PbO2+4H+2SO 2PbSO4+2H2O则下列说法正确的是 A.放电时：负极板上发生了还原反应B.放电时：正极反应是Pb-2e-+SOPbSO4C.充电时：铅蓄电池的负极应与充电器电源的正极相连D.充电时：阳极反应是PbSO4-2e-+2H2OPbO2+SO+4H+4.新型高能钠硫电池以熔融的钠、硫为电极，以导电的陶瓷为固体电解质。该电池放电时为原电池，充电时为电解池，反应原理为：2Na+xS Na2Sx。（1）放电时Na发生 反应，S作 极。（2）充电时Na所在电极与直流电源的 极相连。（3）放电时负极反应为 ；充电时阳极反应为 。（4）用此电池作电源电解饱和NaCl溶液，当阳极产生33.6 L（标准状况）气体时，消耗金属Na的质量为 。第二单元 化学能与电能的转化化学电源（第二课时）教学目标：1.了解常见的燃料电池及工作原理；1.掌握电池电极反应式的书写；3.了解废电池对环境的危害，树立环保意识。教学重难点：电池电极反应式的书写；【基础知识】二、常见化学电源的工作原理3、燃料电池氢氧燃料电池负极：正极：电解质溶液：酸或碱负：正：电池反应式：2H2+ O2= 2H2O甲烷燃料电池负极：正极：电解质溶液：酸或碱负极：正极：电池：甲醇燃料电池负极：正极：电解质溶液：酸或碱负极：正极：电池：4、电池电极反应式的书写：电极判断 电极反应负极： 电子 反应 （燃料：正极： 电子 反应 （助燃剂：【特别提醒】1、书写电极反应式需考虑产物与电解质溶液的反应，并将二者合写为合理的电极反应式 2、书写电极反应式需考虑书写难度，先写简单一极，再利用反应式相加减的方法解决。【课堂演练1】1、下图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，下列叙述不正确的是 （ ）A.a电极是负极B.b电极的电极反应为：4OH-4e-2H2O+O2C.氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源D.氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置2、一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇（Y2O3）的氧化锆（ZrO2）晶体，在熔融状态下能传导O2-。下列对该燃料电池说法正确的是 A.在熔融电解质中，O2-由负极移向正极B.电池的总反应是：2C4H10+13O2 8CO2+10H2OC.通入空气的一极是正极，电极反应为：O2+4e-2O2-D.通入丁烷的一极是正极，电极反应为：C4H10+26e-+13O2-4CO2+5H2O三、化学电源的应用与处理【课堂演练2】3、据报道，我国拥有完全自主产权的氢氧燃料电池车将在北京奥运会期间为运动员提供服务。某种氢氧燃料电池的电解液为KOH溶液，下列有关该电池的叙述不正确的是 （ ）A.正极反应式为：O2+2H2O+4e-4OH-B.工作一段时间后，电解液中KOH的物质的量不变C.该燃料电池的总反应方程式为：2H2+O22H2OD.用该电池电解CuCl2溶液，产生2.24 L Cl2（标准状况）时，有0.1 mol电子转移4、有人设计以Pt和Zn为电极材料，埋入人体内作为某种心脏病人的心脏起搏器的能源，它依靠人体内体液中含有一定浓度的溶解氧、H+和Zn2+进行工作，试分析其工作原理，并写出有关反应的化学方程式。5、金属镁在目前的汽车、航天、航空、机械制造、军事等产业中得到迅猛发展。（1）目前市场上某些品牌笔记本电脑（如神舟电脑、IBM电脑等）的外壳一改以往的有机合成材料，而使用镁铝合金、钛铝合金等材料。镁铝合金材料在电脑上代替有机合成材料的目的是 。（多选）A.降低成本B.增强美观C.利于散热D.增加强度E.增加运算速度（2）某学校研究性学习小组欲以镁条、铝片为电极，以稀NaOH溶液为电解质溶液设计原电池。给你一只安培表，请你画出该原电池的示意图，并标出正负极。一段时间后，铝片发生的电极反应式是 ；镁条表面只有极少量的气泡产生，其原因是：2H2O+2e-H2+2OH-，则镁电极发生的主要反应的电极反应式为 。【课外练习】1.在原电池构成的闭合回路中，关于电子和阴、阳离子运动方向的描述正确的是（ ） A.电子从原电池的负极通过导线移动向正极 B.电子从原电池的正极通过导线移动向负极C.阴离子在电解质溶液中向正极移动D.阳离子在电解质溶液中向正极移动2.摩托罗拉公司研发了一种由甲醇、氧气以及强碱作电解质溶液的新型手机电池，容量达氢镍电池或锂电池的十倍，可连续使用一个月才充电一次。其电池反应为：2CH3OH+3O2+4OH- 2CO+6H2O，则下列说法不正确的是 （ ）A.充电时，电能转化为化学能B.充电时，电解质溶液的pH逐渐增大C.放电时，CH3OH参与反应的电极为负极，发生还原反应D.放电时，负极的电极反应为：CH3OH+8OH-6e-CO+6H2O3.如右图所示，如果电流计偏转，a变粗，b变细，符合这种情况的是( ) A.a是锌，b是铜，c是硫酸溶液B.a是铁，b是银，c是硝酸银溶液C.a是银，b是铁，c是硝酸银溶液D.a是铁，b是碳，c是氯化铜溶液4.有关下图装置中的叙述正确的是（ ） A.这是电解NaOH溶液的装置B.溶液中发生了变化：4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3C.Fe为负极，电极反应为：Fe-2e-+2OH-Fe(OH)2D.NaOH溶液的碱性逐渐减弱5.某原电池的电池反应为Fe+2Fe3+3Fe2+，与此电池反应不符的原电池是( ) A.铜片、铁片、FeCl3溶液组成的原电池B.石墨、铁片、Fe(NO3)3溶液组成的原电池C.铁片、锌片、Fe2(SO4)3溶液组成的原电池D.银片、铁片、Fe(NO3)2溶液组成的原电池5.有关X、Y、Z、W四种金属进行如下实验：将X和Y用导线连接，浸入电解质溶液中，Y不易腐蚀将片状的X、W分别投入等浓度盐酸中都有气体产生，W比X反应剧烈用惰性电极电解等物质的量浓度的Y和Z的硝酸盐混合溶液，在阴极上首先析出单质Z根据以上事实，下列判断或推测错误的是( )A.Z的阳离子氧化性最强B.W的还原性强于Y的还原性C.Z放入CuSO4溶液中一定有Cu析出D.用X、Z和稀硫酸可构成原电池，且X做负极6.如图所示的装置，在铁圈和银圈的焊接处，用一根棉线将其悬吊在盛水的烧杯中，使之 平衡。小心地向烧杯中央滴入CuSO4溶液，片刻后可观察到的现象是 ( )A.铁圈和银圈左右摇摆不定B.保持平衡状况C.铁圈向下倾斜D.银圈向下倾斜7.如图X为单质硅，Y为金属铁，a为NaOH溶液，按图组装成一个原电池，则下列说法中正确的是（ ） A. X为负极，电极反应为Si-4e-Si4+B.Y为负极，电极反应为4H2O+4e-4OH-+2H2C.X为负极，电极反应为Si+6OH-4e-SiO+3H2OD.Y为负极，电极反应为Fe-2e-Fe2+8.把一小块镁、铝合金放入6 mol/L的NaOH溶液中，可以形成微型原电池。则该电池负极发生的电极反应为（ ）A.Mg-2e-Mg2+B.Al+4OH-3e-AlO+2H2OC.4OH-4e-2H2O+O2D.2H2O+2e-2OH-+H29、如图所示，将紧紧缠绕不同金属的铁钉放入培养皿中，再加入含有适量酚酞和NaCl的琼脂热溶液，冷却后形成琼胶（离子在琼胶内可以移动），下列叙述正确的是 ( )A.a中铁钉附近呈现红色B.b中铁钉上发生还原反应C.a中铜丝上发生氧化反应D.b中铝条附近有气泡产生 10.由A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验。装置现象二价金属A不断溶解C的质量增加A上有气体产生根据实验现象回答下列问题：（1）装置甲中负极的电极反应式是 。（2）装置乙中正极的电极反应式是 。（3）装置丙中溶液的pH （填“变大”、“变小”或“不变”）。（4）四种金属活泼性由强到弱的顺序是 。11.燃料电池是使气体燃料氧化直接产生电流的装置，燃料电池的研究是本世纪最具挑战性的课题之一。最近有人制造了一种燃料电池，一个电极通入空气，另一电极通入丁烷，电池的电解质是掺杂了Y2O3（三氧化二钇）的ZrO2（二氧化锆）晶体，它在高温下能传导O2-。试回答下列问题：（1）该电池放电时的化学反应方程式为