人教版选修4 第四章第二节　化学电源 学案.doc

课堂探究探究一 各种化学电源的特点问题导引各式各样的电池1一次电池和二次电池的本质区别是什么？提示：一次电池放电之后不能充电，即内部的氧化还原反应是不可逆的；二次电池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，可多次重复使用。2燃料电池与干电池或蓄电池有何差别？提示：主要差别是燃料电池的反应物不是储存在电池内部，而是由外部提供燃料和氧化剂。3如果你是研制电池的工程师，你在开发新产品时会主要考虑哪些问题？提示：需要了解新产品的技术指标和生产成本的最基本要求：(1)电力功率的大小，涉及活性物质及电解质溶液、填充物的选择；(2)电池的使用环境，涉及电池使用的安全性以及对电池的外形、质量等的要求；(3)电池的使用寿命，涉及活性物质用量、电池的记忆效应等；(4)废电池的处理，涉及电池废弃物对环境的污染等。名师精讲各种化学电源特点的比较名称一次电池(干电池)二次电池(充电电池或蓄电池)燃料电池定义发生氧化还原反应的物质消耗到一定程度，就不能再使用放电后可以再充电使发生氧化还原反应的物质获得再生一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池特点电解质溶液制成胶状，不流动可以多次重复使用与一般化学电池不同，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，于是电池就连续不断地提供电能举例普通的锌锰电池、碱性锌锰电池铅蓄电池、氢镍电池、镉镍电池氢氧燃料电池、ch4燃料电池、ch3oh燃料电池【例题1】 电池是人类生产和生活中的重要能量来源，各式各样电池的发明是化学对人类的一项重大贡献。下列有关电池的叙述正确的是()a锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细b氢氧燃料电池可将热能直接转变为电能c氢氧燃料电池工作时氢气在负极被氧化d太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅解析：因为锌锰干电池中锌棒为负极，锌棒变细，碳棒不变，a错误；原电池是将化学能直接转变为电能，b错误；氢氧燃料电池负极反应为h22e=2h，c正确；太阳能电池采用硅材料制作，d错误。答案：c变式训练1(双选)下列说法正确的是()a碱性锌锰电池是二次电池b铅蓄电池是一次电池c二次电池又叫蓄电池，它放电后可以再充电使活性物质获得再生d燃料电池的活性物质没有储存在电池内部解析：碱性锌锰电池是一次电池，铅蓄电池是二次电池。答案：cd探究二 化学电源电极反应式的书写问题导引电极反应式是研究电极变化、判断离子运动情况、进行有关计算和判断的基础。电极反应式的书写要遵循质量守恒、电子守恒及电荷守恒的原则。电极反应式的书写通常有三种类型：已知电池反应和某一极电极反应式，写出另一极电极反应式；已知电池反应，书写两个电极反应式；已知某一装置图，根据装置图书写电极反应式。1已知电池反应和某一电极反应式，如何写出另一电极反应式？提示：电极反应相当于氧化还原反应(电池反应)的半反应，故某一电极反应式等于电池反应减另一电极反应式，即：正(负)极反应式电池反应负(正)极反应式。2试根据燃料电池的电池反应：ch42o22koh=k2co33h2o，讨论并写出该电池的电极反应式。提示：上述电池的电极反应式书写步骤如下：(1)根据总反应方程式给元素标价，ch4被氧化，氧化产物是k2co3，碳元素升高8价，转移电子数为8：ch48eco(电极反应式写离子反应方程式)。(2)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：ch410oh8eco。注意：电子带负电荷；在碱性溶液中，电极反应式不能出现h。(3)利用h2o使两边的元素守恒，即得：负极：ch410oh8e=co7h2o。同理，正极反应式的书写如下：o22h2o4e=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。(4)将正、负极反应式相加，若得到总反应式，说明写法正确。所有已知电池反应书写电极反应式均可采用此法。名师精讲1根据装置书写电极反应式(1)确定原电池的正负极及放电的物质。首先根据题目给定的图示装置特点，结合原电池正负极的判断方法，确定原电池的正负极及放电的物质。(2)书写电极反应式。负极反应：规律：活泼金属或h2(或其他还原剂)失去电子生成金属阳离子或h(或其他氧化产物)。特例：若电解质溶液中的阴离子与生成的金属阳离子或h能反应，则该阴离子应写入电极反应式，如铅蓄电池的负极反应是pbso2e=pbso4。正极反应：规律：阳离子得电子生成单质或氧气得电子。特例：若是氧气得电子，要考虑电解质溶液的情况。中性或碱性：o22h2o4e=4oh酸性：o24h4e=2h2o。(3)写出电池总反应方程式。结合电子守恒将正负极电极反应式相加即得到电池总反应方程式。2给出电池总反应式，写电极反应式(1)一般书写步骤为：列物质，标得失。选离子，配电荷。配个数，巧用水。两式加，验总式。(2)如以2h2o2=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：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，转移电子为4e：2h24e=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即得2h24oh4e=4h2o。利用h2o使两边的元素守恒，即得：2h24e4oh=4h2o。同理，正极反应式的书写如下：o24e=2o2，o22h2o4e=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特别提醒根据给出的两个电极反应式，写总反应方程式时，首先要使两个电极反应式的得失电子数相等后再将两式相加，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和pbso4。【例题2】 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feb电池放电时，负极反应为fe2oh2e=fe(oh)2c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：选项具体分析结论a可充电电池中活泼金属失去电子，为负极，得到电子的ni2o3为正极，因为放电时电极产物为氢氧化物，可以判断电解液为碱性溶液。正确b放电时，负极铁失去2个电子，生成fe2，因为电解液为碱性溶液，所以负极反应为fe2oh2e=fe(oh)2正确c充电时，阴极发生还原反应，即与b项反应相反：fe(oh)22e=fe2oh，所以电极附近ph增大错误d电池充电时，阳极发生氧化反应，由ni(oh)2转化为ni2o3，电极反应为2ni(oh)22oh2e=ni2o33h2o正确答案：c借题发挥(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。变式训练2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3zn2k2feo48h2o3zn(oh)22fe(oh)34koh。下列叙述不正确的是()a放电时负极反应：zn2e2oh=zn(oh)2b充电时阳极反应：fe(oh)33e5oh=feo4h2oc放电时每转移3 mol电子，正极有1 mo