202X年高中化学第1章化学反应与能量转化1.3化学能转化为电能——电池第3课时课件1鲁科版选修4

1、第一章第三节 化学能转化为电能高考考情分析： 关于电化学的内容是历年高考的重点知识之一，在高考试题中出现的概率较高。近几年中，新型电池工作原理特别是燃料电池成为高考命题的热点。 高考考察的内容有： 1原电池与电解池的电极判断，电极产物分析及电极反响式和有关计算。 2原电池与电解的原理及应用。 3对几种新型电池的电极反响的认识和书写。 燃料电池 简单地说，燃料电池(Fuel Cell)是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。燃料和空气分别送进燃料电池，电就被奇妙地生产出来。它从外表上看有正负极和电解质等，像一个蓄电池，但实质上它不能“储电而是一个“发电厂。 燃料电池具有发电

2、效率高、能量转化效率高、环境污染少等优点。燃料电池无论是作为清洁型新能源，还是未来的可再生替代型能源，随着技术不断更新，规模化的生产将得到市场的青睐，燃料电池将得到更广阔的开展。 高考中的新型电池，有高考中的新型电池，有“氢镍电池、氢镍电池、“高铁电池、高铁电池、“锌锌锰碱性电池、我国首创的锰碱性电池、我国首创的“海洋电池、海洋电池、“燃燃料电池料电池(如新型细菌燃料电池、氢氧燃料电池、丁烷燃如新型细菌燃料电池、氢氧燃料电池、丁烷燃料电池、甲醇质子交换膜燃料电池、料电池、甲醇质子交换膜燃料电池、CO燃料电池燃料电池)、“锂锂离子电池、离子电池、“银锌电池、银锌电池、“钮扣电池等。这些电钮扣电池

3、等。这些电池一般具有高能环保、经久耐用，电压稳定、比能量池一般具有高能环保、经久耐用，电压稳定、比能量(单单位质量释放的能量位质量释放的能量)高等特点。高等特点。 取材于这些知识点的试题，由于题材广、信息新、陌生取材于这些知识点的试题，由于题材广、信息新、陌生度大，所以，大多数考生对这类试题感到难，而难在何度大，所以，大多数考生对这类试题感到难，而难在何处又十分迷茫。实际上这些题目主要考察的是学生迁移处又十分迷茫。实际上这些题目主要考察的是学生迁移应用的能力。具体有以下几种考察角度：应用的能力。具体有以下几种考察角度： 【知识根底】在【知识根底】在Zn-Cu/H2SO4Zn-Cu/H2SO4原

4、电池中，较活泼原电池中，较活泼的金属材料作负极，较不活泼的金属材料或非的金属材料作负极，较不活泼的金属材料或非金属材料作正极。金属材料作正极。 负极：负极：Zn-2e- Zn2+Zn-2e- Zn2+； 正 极 ：正 极 ： 2 H + + 2 e - 2 H + + 2 e - H2H2新型电池中新型电池中 负极材料负极材料 正极材料正极材料 元素化合价升高的物质元素化合价升高的物质发生氧化反响的物质发生氧化反响的物质元素化合价降低的物质元素化合价降低的物质发生复原反响的物质发生复原反响的物质 角度一角度一 新型电池新型电池“放电时正极、负极的判放电时正极、负极的判断断【解题指导】【解题指导

5、】例例1 以下图是一种染料敏化太阳能电池的示意图。电池的一个以下图是一种染料敏化太阳能电池的示意图。电池的一个电极由有机光敏燃料电极由有机光敏燃料(S)涂覆在涂覆在TiO2纳米晶体外表制成，另一纳米晶体外表制成，另一电极由导电玻璃镀铂构成，电池中发生的反响为：电极由导电玻璃镀铂构成，电池中发生的反响为： 以下关于该电池表达错误的以下关于该电池表达错误的选项是选项是()A电池工作时，电池工作时，离子在离子在镀铂导电玻璃电极上放电镀铂导电玻璃电极上放电B电池工作时，是将太阳能电池工作时，是将太阳能转化为电能转化为电能C电池的电解质溶液中电池的电解质溶液中I和和I3 的浓度不会减少的浓度不会减少D电

6、池中镀铂导电玻璃为正电池中镀铂导电玻璃为正极极A即时训练1:以下图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，以下表达不正确的选项是 A ： a电极是负极 B ：b电极的电极反响为： 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复原剂和氧化剂全部储存在电池内的新型发电装置BH2入口a电极b电极O2入口H+OH-H2O即时训练即时训练2: 我国首创的海洋电池以铝板为负极，铂网为正极，海水为电解质溶液，空气中的氧气与铝反响产生电流。电池总反响为：4Al3O26H2O=4Al(OH)3，以下说法不正确的选项是()A正极反响为：O22H2O

7、4e4OHB电池工作时，电流由铝电极沿导线流向铂电极C以网状的铂为正极，可增大与氧气的接触面积D该电池通常只需要更换铝板就可继续使用B【知识基础】【知识基础】铅蓄电池电极反应的书写：铅蓄电池电极反应的书写：负极反应式：负极反应式：Pb+SO PbSOPb+SO PbSO4 4+2e+2e- -。正极反应式：正极反应式：PbOPbO2 2+2e+2e- -+4H+4H+ +SO+SO PbSO PbSO4 4+2H+2H2 2O O。总反应式总反应式= =正极反应式正极反应式+ +负极反应式，即：负极反应式，即：PbOPbO2 2+Pb+4H+Pb+4H+ +2SO 2PbSO+2SO 2PbS

8、O4 4+2H+2H2 2O O。242424【解题指导】【解题指导】 首先分析物质得失电子的情况，然后再考虑电极首先分析物质得失电子的情况，然后再考虑电极反响生成的物质是否跟电解质溶液中的离子发生反响。反响生成的物质是否跟电解质溶液中的离子发生反响。 对于较为复杂的电极反响，可以利用对于较为复杂的电极反响，可以利用:总反响较总反响较简单一极电极反响式简单一极电极反响式=较复杂一极电极反响式。较复杂一极电极反响式。角度二角度二 新型电池新型电池“放电时正极、负极上电极放电时正极、负极上电极反响式反响式 的书写的书写例例2 以下图是一种航天器以下图是一种航天器能量储存系统原理示意图。能量储存系统

9、原理示意图。以下说法正确的选项是以下说法正确的选项是() A该系统中只存在该系统中只存在3种形种形 式的能量转化式的能量转化 B装置装置Y中负极的电极反中负极的电极反响式为：响式为：O22H2O4e4OH C装置装置X能实现燃料电池能实现燃料电池的燃料和氧化剂再生的燃料和氧化剂再生 D装置装置X、Y形成的子系统形成的子系统能实现物质的零排放，并能能实现物质的零排放，并能实现化学能与电能间的完全实现化学能与电能间的完全转化转化C 被称之为被称之为“软电池的纸质电池，采用一个薄层纸片作为软电池的纸质电池，采用一个薄层纸片作为传导体，在其一边镀锌，而在其另一边镀二氧化锰。在纸内传导体，在其一边镀锌，

10、而在其另一边镀二氧化锰。在纸内的离子的离子“流过水和氧化锌组成的电解液。电池总反响为流过水和氧化锌组成的电解液。电池总反响为Zn Zn + 2MnO2 + H2O+ 2MnO2 + H2O ZnO + 2MnO(OH) ZnO + 2MnO(OH)。以下说法正确的选。以下说法正确的选项是项是 C.C.当当0.1 mol Zn0.1 mol Zn完全溶解时，流经电解液的电子个数完全溶解时，流经电解液的电子个数 为为1.2041.204102310232+2e-+2H2O2+2e-+2H2O 2MnO(OH)+2OH- 2MnO(OH)+2OH- D即时训练即时训练3:研讨研讨某原电池中，试完成以

11、下问题：1.电解质溶液为KOH(aq)，分别向两极通入 C2H4、 O2 Al(g)、Cl22SO4(aq)，分别向两极通入 C2H4、 O2 Al(g)、Cl2正极反响：_；负极反响：_；电池总反响：_；答案答案:分别向两极通入分别向两极通入 C2H4、 O2(1) KOH(aq) ，正极反响：正极反响： 3O212e6H2O12OH 负极反响：负极反响：C2H412e16OH2CO3210H2O 电池总反响：电池总反响：C2H43O24KOH2K2CO34H2O (2) H2SO4(aq)正极反响：正极反响： 3O212e 12H 6H2O负极反响：负极反响：C2H412e 4H2O 2C

12、O2 12H 电池总反响：电池总反响：C2H43O2 2CO2 2H2O分别向两极通入Al(g)、Cl2 KOH(aq) 正极反响： 3Cl26e6Cl 负极反响： 2Al6e8OH2Al(OH)4 电池总反响：3Cl22Al8KOH6KCl 2KAl(OH)4 H2SO4(aq) 正极反响： 3Cl26e6Cl 负极反响： 2Al6e2Al3 电池总反响：3Cl22Al2AlCl3【知识根底】充电的实质就是把放电时发生的变化再复原的过程。【知识根底】充电的实质就是把放电时发生的变化再复原的过程。如铅蓄电池：如铅蓄电池： 首先应搞明白原电池放电时的正、负极，再根据电池充电首先应搞明白原电池放电

13、时的正、负极，再根据电池充电时，阳极接正极，阴极接负极的原理，进展分析。时，阳极接正极，阴极接负极的原理，进展分析。【解题指导】【解题指导】角度三角度三 新型电池新型电池“充电时阴极、阳极的判断充电时阴极、阳极的判断B即时训练即时训练4 铅蓄电池的充、放电反响方程式为：铅蓄电池的充、放电反响方程式为：PbPbO22H2SO4 2PbSO42H2O。关于铅蓄电池的说法。关于铅蓄电池的说法正确的选项是正确的选项是 () A在放电时，正极发生的反响是：在放电时，正极发生的反响是： PbSO42- PbSO42e B在放电时，该电池的负极材料是铅板在放电时，该电池的负极材料是铅板 C在充电时，电池中硫

14、酸的浓度不断变小在充电时，电池中硫酸的浓度不断变小 D在充电时，阳极发生的反响是：在充电时，阳极发生的反响是： PbSO42ePbSO42-B即时训练即时训练5 高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，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。高铁电池的总反该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反响为：响为：3Zn2K2FeO48H2O 3Zn(OH)22Fe(OH)34KOH，以下表达不正确的选项是，以下表达不正确的选项是() A放电时负极反响为：放电时负极反响为：Zn2OH2e Zn(OH)2 B充电时阳极反响为：充电时阳极反响为

15、： Fe(OH)35OH 3e FeO42- 4H2O C放电时每转移放电时每转移3 mol 电子，正极有电子，正极有1 mol K2FeO4被被氧化氧化 D放电时正极附近溶液的碱性增强放电时正极附近溶液的碱性增强C【知识根底】原电池中，阳离子移向正极，阴离子移向【知识根底】原电池中，阳离子移向正极，阴离子移向负极，如负极，如Zn-CuZn-Cu稀稀H2SO4H2SO4电池中：电池中：H+H+移向移向CuCu极；极；SO SO 移向移向ZnZn极。极。 电解池中，阳离子移向阴极，阴离子移向阳电解池中，阳离子移向阴极，阴离子移向阳极，符合带电微粒在电场中的运动规律。极，符合带电微粒在电场中的运动

16、规律。【解题指导解题指导】24角度四角度四 新型电池充、放电时，电解质溶液中离子移动新型电池充、放电时，电解质溶液中离子移动方向的判断方向的判断 首先应分清电池是放电还是充电；再判断出正、首先应分清电池是放电还是充电；再判断出正、负极或阴、阳极，进而即可确定离子的移动方向。负极或阴、阳极，进而即可确定离子的移动方向。C即时训练即时训练6 将两个铂电极插入将两个铂电极插入KOH溶液中，向两极分别通入溶液中，向两极分别通入CH4和和O2，构成甲烷燃料电池。，通入，构成甲烷燃料电池。，通入CH4的一极，其电极反的一极，其电极反响式是：响式是：CH410OHCO32-7H2O8e；通；通入入O2的另一

17、极，其电极反响式是：的另一极，其电极反响式是：2O24H2O8e8OH。以下表达不正确的选项是。以下表达不正确的选项是 () A通入通入CH4的电极为负极的电极为负极 B正极发生氧化反响正极发生氧化反响 C燃料电池工作时，溶液中的燃料电池工作时，溶液中的OH向负极移动向负极移动 D该电池使用一段时间后应补充该电池使用一段时间后应补充KOHB即时稳固即时稳固1.以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池构造示意图如下以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池构造示意图如下图。关于该电池的表达正确的选项是图。关于该电池的表达正确的选项是() A该电池能够在高温下工作该电池能够在高温下工作 B电池的负极反响为电池的负极反响

18、为 C6H12O66H2O6CO224H24e C放电过程中，放电过程中，H从正极区从正极区向负极区迁移向负极区迁移 D在电池反响中，每消耗在电池反响中，每消耗1 mol氧气，理论上能生成标准氧气，理论上能生成标准状况下状况下CO2气体气体 B2固体氧化物燃料电池是以固体氧化锆氧化钇为电解质，这种固体电解质在高温下允许氧离子(O2)在其间通过。该电池的工作原理如以下图所示，其中多孔电极a、b均不参与电极反响。 以下判断正确的选项是以下判断正确的选项是 () A有有O2参加反响的参加反响的a极为电池极为电池的负极的负极 Bb极的电极反响式为极的电极反响式为 H22eO2=H2O Ca极对应的电极反响式为极对应的电极反响式为O22H2O4e=4OH D该电池的总反响式为该电池的总反响式为2H2 O2=2H2O高温D3.微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用，有一种银锌电池，微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用，有一种银锌电池，其电极材料分别是其电极材料分别是Ag2O和和Zn，电解质溶液为，电解质溶液为KOH，总反，总反响为响为Ag2OZn=2AgZnO，答复以下问题：，答复以下问题：(1)该电池的电极反响该电池的电极反响 。(2)电解液中电解液中OH 向向_极移动，向外电路释放电子极移动，向外电路释放电子的电极是的电极是_。正极反响：正极反响：Ag2OH2O2e2