第二单元化学能与电能的转化原电池的工作原理及化学电源.doc

沭阳银河学校高二化学（选修） 化学反应原理专题1 第二单元 化学能与电能的转化第1课时 原电池的工作原理及化学电源【学习目标】1掌握原电池的工作原理，掌握电极反应式和电池反应方程式的书写方法。2了解常见化学电源的种类及工作原理，熟悉其在生产、生活中的应用。【重点难点】正确书写原电池的电极反应式和电池反应方程式。学习过程：一、原电池的工作原理【复习回顾】1. 电流计的指针发生，说明有 产生，即发生了 能转化为 能的过程。2原电池的工作原理（以铜锌原电池为例进行研究）：（1）Zn为_ 极，负极上发生 反应，电极反应式为_ _，Cu为_ _极；正极上发生 反应，电极反应式为 。（2）电子流出的极是_ _极，电子流入的极是_ _极；（3）电流方向是 。（4）两极之间溶液中 的定向移动和外部导线中 的定向移动构成闭合的回路，使两个电极反应持续进行，发生有序的电子转移过程，产生电流。其总反应式为：。改进后的装置：由两个半电池组成原电池的工作原理：盐桥中的盐溶液是 ，通过盐桥将两个隔离的电解质溶液连接起来，可使电流传导。将副反应降低至最小程度，这样，更彻底的将反应所释放的能量转化为电能。盐桥中的_ _会移向ZnS04溶液, 移向CuSO4溶液，使ZnSO4溶液和CuSO4溶液均保持电中性，使电流继续流通，形成闭合的回路。盐桥的作用： 【归纳总结】构成原电池的条件： 例题1：请根据氧化还原反应 : Fe + Cu2+ = Cu + Fe2+ 设计成原电池。画出原电池构造示意图，并指出正负极，请写出电极反应式。二、化学电源 1.银锌钮扣电池（一次电源）是用不锈钢制成的小圆盒，形似纽扣，故称纽扣电池。两极分别为Ag2O和Zn，电解质为KOH溶液，发生氧化还原反应后生成Ag和Zn(OH)2.请写出该电池的电极反应式和电池反应方程式2.碱性锌锰干电池（一次电源）总反应：Zn + 2MnO2+2H2O=Zn(OH)2 + 2MnOOH请写出该电池的电极反应式3.铅蓄电池（二次电源）放电铅蓄电池充电和放电的总化学方程式：PbO2 + Pb + 2H2SO4 PbSO4 + 2H2O充电请写出该电池放电时的电极反应式和电池反应方程式4.燃料电池（一种高效低污染的新型电池）例如右图所示氢氧燃料电池请写出该电池的电极反应式和电池反应方程式酸性条件下 负极（H2）： 正极（O2）： 总反应： 碱性或中性条件下 负极（H2）： 正极（O2）： 总反应： 例题2：一种新型燃料电池，它是以两根金属铂片插入KOH溶液中作电极，又在两极上分别通入甲烷和氧气。负极电极反应为： 正极电极反应为： 电池总反应： 例题3：熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为阳极燃气，空气与CO2的混合气体为阴极助燃气，制得在650下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式：负极反应式： 正极反应式：_ 总电池反应式：_例题4：如图是2004年批量生产的笔记本电脑所用的甲醇燃料电池的结构示意图。甲醇在催化剂作用下提供质子(H+)和电子。电子经外电路、质子经内电路到达另一极与氧气反应。电池总反应式为： 2CH3OH3O22CO24H2O。下列说法中正确的是A左边的电极为电池的负极，a处通入的是甲醇 B右边的电极为电池的负极， b处通入的是空气C电池负极的反应式为： CH3OH + H2O 6e = CO2 + 6H+D电池的正极反应式为：O2+2H2O+4e=4OH巩固练习：1.用铜、银、AgNO3溶液设计一个原电池，这一原电池的正极是 ，负极是_ _，负极的电极反应是_ ，总反应是 。2.海水电池：1991年，我国首创以铝-空气-海水为能源的新型电池，用作航海标志灯。该电池以取之不的海水为电解质，靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流。这种海水电池的能量比“干电池”高2050倍。负极电极反应为： 正极电极反应为： 电池总反应： 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、 Li是负极，电极反应为MnO2 + e- = MnO2 D、Li是负极，电极反应为Li 2e- = Li2+4.银锌电池广泛用作各种电子仪器的电池，它的充电和放电过程可表示为：充电放电 Ag20+Zn+H20 2Ag +Zn(OH)2在此电池放电时，负极上发生反应的物质是 ( )A.Ag BZn(OH)2 CAg20 DZn5.一种新燃料电池，一极通入空气，另一极通人丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇(Y2O3)的氧化锆(Zr02)晶体，在熔融状态下能传导02-。下列对该燃料说法正确的是 ( )A在熔融电解质中，02-由负极移向正极B电池的总反应是2C4H10+1302=8CO2+10H20C通入空气的一极是正极，电极反应为02+4e-=202-D通入丁烷的一极是正极，电极反应为C4H10+26e- +1302-=4CO2 + 5 H206随着石油资源不断减少，石油价格不断上扬，相对环保型的电瓶车愈来愈受到人们的喜爱。电瓶车所用电池一般为铅蓄电池，这是一种可充电电池，电池总反应式为Pb+PbO2 +4H+2SO42-=2PbS04+2H2O，则下列说法正确的是( )A. 放电时，电子流动方向由A到BB放电时，正极反应是Pb+S042-2e-=PbSO4C放电时,B极为负极，A极为正极D充电时，阳极反应是PbS04+2H20-2e-=Pb02+SO42-+ 4H+7以、葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示关于该电池的叙述正确的是( )A该电池能够在高温下工作B电池的负极反应为：C6H1206+6H20-24e-=6C02+24H+C放电过程中，H+从正极区向负极区迁移D在电池反应中，每消耗1 mol氧气，理论上能生成标准状况 下CO2气体L8科学家预言，燃料电池是21世纪获得电子的重要途径， 一种甲醇燃料电池是采用铂或碳化钨作电极催化剂，在硫酸电解液中直接加入纯化后的甲醇，同时向一个电极通人空气，回答如下问题。已知电池放电时发生的化学反应方程式：2CH30H + 302 = 2C02 + 4H20(1)在硫酸电解液中，CH3OH失去电子，此电池的正极发生的反应是 ；负极发生的反应是 。(2)电解液中的H+向 极移动；向外电路释放电子的电极是 极(3)比起直接燃烧燃料产生电力，使用燃料电池有许多优点，其中