新 高中化学 2.2 发展中的化学电源（第2课时）课件 新人教版必修2.ppt

第2课时发展中的化学电源 第二章第二节化学能与电能 1 知道干电池 充电电池 燃料电池等发展中的化学电源的特点 2 认识提高燃料的燃烧效率 开发高能清洁燃料和研制新型电池的重要性 3 能正确书写简单化学电源的电极反应式 学习目标定位 内容索引 一常见的化学电源 二原电池电极反应式的书写方法 当堂检测 40分钟课时作业 一常见的化学电源 1 锌锰干电池 答案 导学探究 1 锌锰干电池是以锌筒为极 石墨棒为极 在石墨棒周围填充糊状的mno2和nh4cl作 2 锌锰电池是一次性电池 放电之后充电 内部的氧化还原反应是的 负极发生的电极反应为 正极发生的电极反应为2mno2 2nh 2e mn2o3 h2o 负 正 电解质 不能 不可逆 zn 2e zn2 答案 3 锌锰干电池电量小 而且在放电过程中容易发生气涨或漏液 会导致电器设备的 改进措施 在外壳套上防腐金属筒或塑料筒制成电池 将电池内的电解质nh4cl换成湿的koh 并在构造上进行改进 制成性锌锰电池 腐蚀 防漏 碱 相关视频 答案 2 充电电池 1 充电电池又称二次电池 充电电池在放电时所进行的反应 在充电时又可以进行 物重新转化为物 使充电 放电可在一定时期内循环进行 充电电池中能量的转化关系是 氧化还原 逆向 生成 反应 化学能电能 答案 2 常见的充电电池 铅蓄电池常作汽车电瓶 电压稳定 使用方便安全 负极是 正极是 电解质溶液是 镍镉电池以为负极 为正极 以为电解质 寿命比铅蓄电池 但镉是致癌物质 废弃镍镉电池如不回收 会严重污染环境 碱金属中的是最轻的金属 活动性 是制造电池的理想物质 电池是新一代可充电的绿色电池 pb pbo2 硫酸溶液 cd nio oh koh 长 li 极强 锂离子 相关视频 答案 3 燃料电池 1 燃料电池是通过与分别在两个电极上发生反应 将能直接转化为能的装置 燃料气体 氧气 氧化还原 化学 电 答案 2 燃料电池与火力发电相比 其燃料的利用率 能量转化率 与干电池或者蓄电池的主要差别在于反应物不是储存在电池部 而是由外设装备提供和等 3 以30 的koh溶液为电解质溶液的氢氧燃料电池的电极反应如下 负极 氧化反应 正极 还原反应 总反应 高 高 内 燃料 氧化剂 2h2 4oh 4e 4h2o o2 2h2o 4e 4oh 2h2 o2 2h2o 归纳总结 化学电池的基本类型 1 活泼金属作负极 被腐蚀或消耗 发生氧化反应 如锌锰干电池 2 两电极都参加反应 如铅蓄电池 3 两电极均为惰性电极 电极本身不发生反应 而是由引入到两极上的物质发生反应 如燃料电池 活学活用 1 2 1 下列电池工作时 o2在正极得电子的是 答案 c 1 2 返回 解析答案 2 汽车的启动电源常用铅蓄电池 其放电时的原电池反应如下 pbo2 pb 2h2so4 2pbso4 2h2o 根据此反应判断 下列叙述中正确的是 a pb是正极b pbo2得电子 被氧化c 负极反应是pb 2e pbso4d 电池放电时 溶液的酸性增强 返回 1 2 解析从铅蓄电池的放电反应可以看出 放电过程中pb失去电子变为pb2 发生氧化反应 因而pb是负极 pbo2得到电子发生还原反应 被还原 反应过程中消耗了h2so4 使溶液的酸性减弱 答案c 二原电池电极反应式的书写方法 答案 导学探究 1 负极反应式的书写先判断负极材料 然后再分析其反应特点 并注意电解质溶液的成分对电极产物的影响 1 锌锰干电池 zn c nh4cl 的负极是 其负极反应特点是 负极反应式是 zn 锌本身失去电子生成zn2 zn2 与电解质溶液成分不反应 zn 2e zn2 答案 2 铅蓄电池 pb pbo2 h2so4 的负极是 其负极反应特点是 负极反应式是 3 氢氧燃料电池 pt pt koh 的负极是 其负极反应特点 负极反应式是 pb pb失去电子生成pb2 pb2 与电解质溶液中的反应生成pbso4 pb 2e pbso4 pt pt为惰性电极 燃料氢气失去电子生成h h 与电解质溶液中的oh 反应生成h2o h2 2e 2oh 2h2o 答案 2 正极反应式的书写 1 首先判断在正极发生反应的物质 当负极材料与电解质溶液能自发的发生化学反应时 在正极上发生电极反应的物质是 当负极材料与电解质溶液不能自发的发生化学反应时 在正极上发生电极反应的物质是 2 然后再根据具体情况写出正极反应式 在书写时也要考虑正极反应产物是否与反应的问题 若参与反应要书写叠加式 电解质溶液中的某种微粒 溶解在电解质溶液中的o2 电解质溶液 答案 3 甲烷燃料电池用铂作电极插入koh溶液中 其正极反应式是 铜锌原电池 zn cu h2so4 的正极反应式是 o2 2h2o 4e 4oh 2h 2e h2 归纳总结 书写原电池电极反应式时注意的问题 1 正确判断原电池的负极和正极 确定两极上分别发生的具体反应 2 确认电极得失电子后的产物是否与电解质溶液发生反应 若能反应 则应写与电解质溶液反应后的电极反应式 3 在正极上 若是电解质溶液中的某种离子被还原 提供该离子的电解质无论电离难易如何 一律写离子符号 而在原电池反应中 要遵循离子方程式的书写规则 只有易溶的强电解质用离子符号表示 3 4 解析答案 活学活用 3 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为li mno2 limno2 下列说法正确的是 a li是正极 电极反应为li e li b li是负极 电极反应为li e li c mno2是负极 电极反应为mno2 e d li是负极 电极反应为li 2e li2 3 4 答案b 3 4 解析答案 4 有人设计以铂和锌为电极材料 植入人体做某种心脏病人的心脏起搏器的能源 它依靠人体血液中有一定浓度的o2和h2o进行工作 1 负极材料是 电极反应为 2 正极材料是 电极反应为 理解感悟 解析以铂和锌为电极材料 植入人体做某种心脏病人的心脏起搏器的能源 正极是铂 负极是锌 电解质溶液是人体血液 工作时 负极锌被氧化 血液中的o2得到电子被还原 正极的反应为o2 4e 2h2o 4oh 负极的反应为2zn 4e 2zn2 答案 1 锌2zn 4e 2zn2 2 铂o2 2h2o 4e 4oh 3 4 理解感悟 理解感悟 根据原电池反应书写电极反应式若已知电池总反应式 要写电极反应式 一般处理方法是根据化合价变化规律先判断负极材料 负极材料若是金属则失电子而变为相应的阳离子 注意 fe失电子一般变为fe2 负极材料若是其他被氧化的物质 则失电子变为相应的氧化产物 然后再推断正极反应式 可利用总反应式与已知某一极的电极反应式作差推出 3 4 学习小结 返回 当堂检测 1 2 4 3 5 解析答案 1 随着人们生活质量的不断提高 废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程 其首要原因是 a 利用电池外壳的金属材料b 防止电池中汞 镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染c 防止电池中渗漏的电解液腐蚀其他物品d 回收其中的石墨电极 解析回收电池的主要目的是防止对环境的污染 b 1 2 4 3 5 解析答案 2 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 解析电池中电子由负极流向正极 b项电子应从zn电极流向cu电极 b 1 2 4 3 5 3 已知空气 锌电池的电极反应为锌片 zn 2oh 2e zno h2o 碳棒 o2 2h2o 4e 4oh 据此判断 锌片是 a 正极 被还原b 正极 被氧化c 负极 被还原d 负极 被氧化 答案 d 1 2 4 3 5 4 氢氧燃料电池可以使用在航天飞机上 其反应原理示意图如下所示 下列有关氢氧燃料电池的说法 正确的是 解析答案 解析燃料电池是将化学能转化为电能 a项不正确 a极通入h2发生氧化反应 是电池的负极 b项不正确 外电路中电子由负极流向正极 即由电极a通过导线流向电极b c项不正确 d a 该电池工作时电能转化为化学能b 该电池中电极a是正极c 外电路中电子由电极b通过导线流向电极ad 该电池的总反应 2h2 o2 2h2o 1 2 4 3 5 5 钢铁在潮湿的空气中会被腐蚀 发生的原电池反应为2fe 2h2o o2 2fe oh 2 负极反应式是 正极反应式是 答案 fe 2e fe2 2h2o o2 4e 4oh 返回 40分钟课时作业 1 2 4 3 5 6 一 化学电源及其回收利用1 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 7 8 10 9 11 12 13 14 经典基础题 解析答案 解析由于是化学能与电能的直接转化 节省了许多中转环节 所以化学电源对化学能的利用率比火力发电高得多 但火力发电仍居世界耗电量的首位 化学电源一般较安全 但含重金属的电源如果随意丢弃 将会给环境带来严重的污染 有些化学电源是可充电电源 如镍镉电池 有些是不可充电的 如干电池 a 2 下列化学电池不易造成环境污染的是 a 氢氧燃料电池b 锌锰电池c 镍镉电池d 铅蓄电池 1 2 4 3 5 6 7 8 10 9 11 12 13 14 答案 a 3 废电池处理不当不仅造成浪费 还会对环境造成严重污染 对人体健康也存在极大的危害 有同学想将其变废为宝 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取氢气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 将废电池中的黑色糊状物作化肥施用 1 2 4 3 5 6 7 8 10 9 11 12 13 14 解析答案 解析虽然氯化铵是一种化学肥料 但电池内部还有其他有害物质 如果用作化肥 会污染土壤 进入生物链后 影响人体健康 d 二 常用化学电源4 下列说法正确的是 a 镍氢电池 锂电池和碱性锌锰干电池都是二次电池b 燃料电池是一种高效但是会污染环境的新型电池c 化学电池的反应基础是氧化还原反应d 铅蓄电池放电的时候正极材料是pb 负极材料是pbo2 1 2 4 3 5 6 7 8 10 9 11 12 13 14 解析答案 解析碱性锌锰干电池是一次电池 燃料电池是一种高效且不会污染环境的新型电池 铅蓄电池放电的时候正极材料是pbo2 负极材料是pb c 5 日常所用干电池的电极分别为碳棒 上面有铜帽 和锌皮 以糊状nh4cl和zncl2作电解质 其中加入mno2吸收h2 电极反应式可简化为zn 2e zn2 2e 2nh3 h2 nh3与zn2 能生成一种稳定的物质 根据上述判断 下列结论不正确的是 a 干电池内发生的是氧化还原反应b 锌为负极 碳为正极c 工作时 电子由碳极经过外电路流向锌极d 长时间连续使用时 内装糊状物可能流出腐蚀用电器 1 2 4 3 5 6 7 8 10 9 11 12 13 14 解析答案 解析由负极失电子发生氧化反应 正极得电子发生还原反应或根据原电池形成的条件 相对活泼 指金属性 的一极为负极 相对不活泼的一极为正极可判断出选项a b正确 在外电路中 电子从负极流向正极 故选项c不正确 长时间连续使用该原电池 由于锌皮慢慢溶解而破损 且mno2不断吸收h2而生成h2o 糊状物也越来越稀 故其很可能流出腐蚀用电器 选项d正确 答案c 1 2 4 3 5 6 7 8 10 9 11 12 13 14 6 燃料电池是燃料 如co h2 ch4等 跟氧气 或空气 起反应将化学能转变为电能的装置 电解质溶液是强碱溶液 下面关于甲烷燃料电池的说法正确的是 a 负极反应式 o2 2h2o 4e 4oh b 负极反应式 ch4 8oh 8e co2 6h2oc 随着放电的进行 溶液的c oh 不变d 放电时溶液中的阴离子向负极移动 1 2 4 3 5 6 7 8 10 9 11 12 13 14 解析答案 1 2 4 3 5 6 7 8 10 9 11 12 13 14 解析o2 2h2o 4e 4oh 应为正极反应式 燃料氧化生成的二氧化碳不可能从强碱溶液中逸出 它将进一步反应转化成碳酸根 所以负极反应式为ch4 10oh 8e 7h2o 由于部分碱液和二氧化碳反应 所以溶液的c oh 将减小 答案d 三 新型化学电源7 据报道 锌电池可能将会取代目前广泛使用的铅蓄电池 因为锌电池容量更大 而且没有铅污染 其电池反应为2zn o2 2zno 原料为锌粒 电解液和空气 则下列叙述正确的是 a 锌为正极 空气进入负极反应b 负极反应为zn 2e zn2 c 正极发生氧化反应d 电解液为强酸 1 2 4 3 5 6 7 8 10 9 11 12 13 14 解析答案 解析zn与o2反应的电子转移情况为所以zn作负极 负极发生氧化反应 zn 2e zn2 o2是正极反应物 发生还原反应 若电解液是强酸 电池的化学反应不是2zn o2 2zno 而是zn 2h zn2 h2 b 8 一种微生物燃料电池的结构示意图如下 关于该电池的叙述正确的是 a 电池工作时 电子由a流向bb 微生物所在电极区放电时发生还原反应c 放电过程中 h 从正极区移向负极区d 正极反应式为mno2 4h 2e mn2 2h2o 1 2 4 3 5 6 7 8 10 9 11 12 13 14 解析答案 解析因为右侧产生co2 说明微生物所在的电极区cm h2o n失电子生成co2 电池工作时电子由b经外电路流向a极 a错误 微生物所在电极区放电时发生氧化反应 b错误 放电时阳离子向正极移动 c错误 放电时正极发生还原反应 d正确 d 9 可用于电动汽车的铝 空气燃料电池 通常以naoh溶液为电解质溶液 铝合金为负极 空气电极为正极 下列说法正确的是 a 正极反应为o2 2h2o 4e 4oh b 负极反应为al 3oh 3e al oh 3 c 电池在工作过程中电解质溶液的碱性保持不变d 电池工作时 电子通过外电路从正极流向负极 1 2 4 3 5 6 7 8 10 9 11 12 13 14 解析答案 解析正极o2得电子变成o2 o2 在碱性溶液中易与水反应生成oh 反应式为o2 2h2o 4e 4oh a正确 1 2 4 3 5 6 7 8 10 9 11 12 13 14 电池工作时 电子从负极流向正极 d错误 答案a 10 高铁电池是一种新型可充电电池 与普通高能电池相比 该电池能长时间保持稳定的放电电压 高铁电池的总反应为3zn 2k2feo4 8h2o3zn oh 2 2fe oh 3 4koh下列叙述不正确的是 a 放电时负极反应为zn 2e 2oh zn oh 2b 放电时正极反应为 4h2o 3e fe oh 3 5oh c 放电时每转移3mol电子 正极有1molk2feo4被氧化d 放电时正极附近溶液的碱性增强 1 2 4 3 5 6 7 8 10 9 11 12 13 14 解析答案 解析高铁电池放电时为原电池 依据原电池工作原理 放电时负极反应式为zn 2e 2oh zn oh 2 用总式减去负极反应式即得正极反应式为 4h2o 3e fe oh 3 5oh 放电时每转移3mol电子 正极有1molk2feo4被还原 答案c 1 2 4 3 5 6 7 8 10 9 11 12 13 14 11 航天飞机常采用新型燃料电池作为电能来源 燃料电池一般指采用h2 ch4 co c2h5oh等可燃性物质与o2一起构成的电池装置 它可直接将化学能转化为电能 甲烷电池以koh溶液为电解质 其总反应的化学方程式为ch4 2o2 2oh 3h2o 1 负极上的电极反应式为 2 消耗标准状况下的5 6lo2时 有 mol电子发生转移 3 开始放电时 正极附近溶液的ph 填 增大 减小 或 不变 1 2 4 3 5 6 7 8 10 9 11 12 13 14 解析答案 能力提升题 解析由总反应式知ch4失电子被氧化生成 一定有oh 参加反应 负极反应为ch4 10oh 8e 7h2o 正极反应为o2 2h2o 4e 4oh 根据正极反应式知1molo2消耗时 转移4mole n o2 0 25mol 故有1mol电子转移 放电时 正极产生oh 故溶液的ph增大 答案 1 ch4 10oh 8e 7h2o 2 1 3 增大 1 2 4 3 5 6 7 8 10 9 11 12 13 14 12 氯铝电池是一种新型的燃料电池 试回答下列问题 1 通入cl2 g 的电极是 填 正 或 负 极 2 投入al s 的电极是 填 正 或 负 极 3 电子从 填 al 或 cl 极流向 极 填 正 或 负 4 每消耗8 1gal s 电路中通过的电子数目为 na na表示阿伏加德罗常数的值 1 2 4 3 5 6 7 8 10 9 11 12 13 14 解析答案 解析判断原电池的正负极首先要分析题中所给信息 此题所给信息是具体反应物 根据具体反应物间的相互反应式2al 3cl2 2alcl3 可知cl2得电子在正极反应 al失电子在负极反应 所以通入cl2 g 的电极是正极 投入al s 的电极是负极 电子由负极 al 经外电路流向正极 8 1gal s 的物质的量为 0 3mol 每摩尔al反应转移3mol电子 0 3molal反应电路中通过的电子数为3na 0 3 0 9na 1 2 4 3 5 6 7 8 10 9 11 12 13 14 答案 1 正 2 负 3 al正 4 0 9 13 1 普通锌锰干电池的结构如图所示 回答下列问题 电池中电解质溶液为 正极反应式为 放电时 向 填 正极 或 负极 移动 1 2 4 3 5 6 7 8 10 9 11 12 13 14 解析答案 解析该电池的工作原理 负极失去电子被氧化 正极上富集电子 阳离子向正极移动 1 2 4 3 5 6 7 8 10 9 11 12 13 14 答案 nh4cl 或氯化铵 溶液 2mno2 2 2e mn2o3 h2o 2nh3 正极 2 利用反应6no2 8nh3 7n2 12h2o构成电池的装置如图所示 此方法既能实现有效清除氮