高中化学 专题1 第2单元 第2课时 化学电源同步导学课件 苏教版选修4.ppt

第2课时化学电源 化学电池是将 转变成 的装置 化学电源 化学能 电能 一次 二次 燃料 2 化学电池的优点 1 化学电池的 较高 供能稳定可靠 2 可以制成各种 不同 的电池及电池组 3 使用方便 易于维护 能量转换效率 形状和大小 容量和电压 3 判断电池优劣的主要标准 1 比能量 参与电极反应的单位质量或单位体积的电极材料 的大小 单位 w h kg 1或 w h l 1 2 比功率 参与电极反应的单位质量或单位体积材料 的大小 单位w kg 1或w l 1 3 电池的 的长短 放出电能 输出功率 可储存时间 4 废旧电池的处理 利用废旧电池 不仅可以减少对我们生存环境的 而且也是对 的节约 5 新型二次电池小型化 高比能量 工作寿命长 不需要特殊维护的二次电池 如 镍镉电池 镍氢电池 银锌电池 锂电池和锂离子电池等 回收 破坏 资源 慎思1 可充电电池的反应是可逆反应吗 答案 可充电电池有充电和放电两个过程 放电时的负极反应和充电时的阴极反应 放电时的正极反应和充电时的阳极反应在形式上互逆 因此总反应在形式上也是互逆的 但因为互逆的反应是在不同条件下进行的 所以并不属于可逆反应 慎思2 铅蓄电池充电时 如何与外电源相接 答案 铅蓄电池充电时 电池的负极变为阴极 发生还原反应 生成pb 与电源负极相连 电池的正极变为阳极 发生氧化反应 生成pbo2 与电源正极相连 正极接正极 负极接负极 常见的化学电源 例1 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 氢氧燃料电池工作时氢气在负极被氧化c 太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅d 氢氧燃料电池可将热能直接转变为电能 解析答案b 原电池的基本类型 1 负极参与反应的原电池 活泼金属作电极构成原电池 被腐蚀的金属作负极 2 两电极都参加反应的电极 可充电电池是两个电极都参与反应的原电池 3 两个电极都不参加反应的原电池 燃料电池用惰性电极作两极 分别向两极上通入参与氧化还原反应的气体 从而形成原电池 体验1 铅蓄电池是化学电源 其电极材料分别是pb和pbo2 电解质为硫酸 工作 放电 时该电池的总反应为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 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 化学电源电极反应式的书写 正极 阳离子得到电子生成单质 若反应物是o2 则有以下规律 电解质是碱性或中性 o2 2h2o 4e 4oh 电解质是酸性 o2 4h 4e 2h2o 3 正 负电极反应式相加得到电池反应的总反应方程式 3 给出总反应式 写电极反应式 1 书写步骤 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 以氢氧燃料电池为例说明如下 已知电池总反应式为2h2 o2 2h2o 电解质溶液为koh溶液 试写出两极反应式 负极书写步骤为 根据总电池方程式列出总式两边化合价升高的有关物质 标出失去电子的数目 2h2 4e 2h2o 根据电解质溶液的酸碱性 用h 或oh 或其他离子配平 使反应式两边电荷总数相等 2h2 4oh 4e 2h2o此时注意 电子带负电 在碱性电解质溶液中 电极反应式不宜出现h 如上式写成2h2 4e 4h 就不对了 利用h2o使两边元素守恒 即2h2 4oh 4e 4h2o 同理 正极电极反应式书写如下 o2 4e 2h2o o2 4e 2h2o 4oh o2 2h2o 4e 4oh 将正 负极电极方程式相加 若得到总反应式 说明写法正确 4 可充电电池电极反应式的书写 1 原电池的负极发生氧化反应 充电时为阴极 发生还原反应 故放电时的负极反应式与充电时的阴极反应式相反 2 原电池的正极发生还原反应 充电时为阳极 发生氧化反应 故放电时的正极反应式与充电时的阳极反应式相反 例2 飞船上使用的氢氧燃料电池的两个电极均由多孔性碳制成 通入的气体由空隙中逸出 并在电极表面放电 总反应式为2h2 o2 2h2o 1 以koh溶液为电解质构成燃料电池 则负极通入 电极反应式为 正极通入 电极反应式为 2 如把koh溶液改为稀h2so4作电解质 则电极反应式负极为 正极为 3 如把koh溶液改为nacl溶液作电解质 则电极反应式负极为 正极为 4 1 和 2 的电解液不同 反应进行后其溶液的ph变化依次为 解析根据原电池的反应原理 氢氧燃料电池总反应式为2h2 o2 2h2o 因负极被氧化 正极被还原 即h2被氧化 通入h2的电极为负极 o2被还原 即通入o2的电极为正极 在碱性溶液中h2失去电子生成的h 要与oh 反应 在酸性溶液中o2得电子生成o2 要与h 反应 中性和碱性溶液中o2 要与h2o反应 答案 1 h22h2 4oh 4e 4h2oo2o2 2h2o 4e 4oh 2 2h2 4e 4h o2 4h 4e 2h2o 3 2h2 4e 4h o2 2h2o 4e 4oh 4 变小变大 原电池电极反应均是氧化还原反应 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的原则 两电极反应式相加得电池总反应式 体验2 双选 燃料电池是燃料 例如co h2 ch4等 跟氧气或空气反应 将此反应的化学能转化为电能的装置 电解质通常是koh溶液 则下列关于甲烷燃料电池的说法正确的是 a 负极反应式为ch4 10ohi 8e co2 3 7h2ob 甲烷燃料电池的能量利用率比甲烷燃烧的能量利用率大c 随着反应进行 电解质溶液碱性不变d 该电池的总反应与甲烷燃烧的反应方程式相同 反应式为ch4 2o2 co2 2h2o 答案 ab 解释 本题考查燃料电池的反应原理 电极反应式的书写等知识 对于该燃料电池 负极ch4失电子被氧化 其中产物之一应是co2 但在koh溶液中 一定会变为co2 3 故电极反应为ch4 10oh 8e co2 3 7h2o 正极o2得电子被还原 生成物应与电池中电解质溶液相关 电极反应为o2 2h2o 4e 4oh 将两个电极反应式相加 即可得到总反应式为ch4 2oh 2o2 co2 3 3h2o 可见随着反应的进行 电解质溶液中c oh 不断减小 案例 探究准备 新鲜水果若干 苹果 柠檬或橘子等 锌片 铜片若干 灯泡 导线 砂纸 探究过程 1 用砂纸将锌片和铜片磨光 然后平行地插入水果中 用导线连接锌片和铜片 2 用舌头同时轻触锌片和铜片 舌头稍有发麻和刺痛的感觉 这证明你的制作是成功的 实验探究四 水果电池 的制作与应用 3 锌片和铜片分别作电池的两极