2023学年完整公开课版化学电源

第四章第二节

化学电源①写出总反应方程式（实际的氧化还原反应）；②把总反应根据电子得失情况，分为氧化反应、还原反应；③按照负极发生氧化反应，正极发生还原反应的规律，正确判断出反应物和生成物；④根据电解质溶液所能提供的离子（H、OH-）、H2O，结合电荷守恒、原子守恒，配平各电极反应式；注意：总反应方程式=正极反应式负极反应式电极反应式的书写原则负极材料：___电极反应：Zn－2e－===Zn2+正极材料：_____电极反应：2MnO2+2e－+2NH4Cl===MnOOH＋2NH3＋2Cl－n碳棒1．一次电池——普通锌锰干电池总反应：n2MnO22NH4Cl===nCl22MnOOH2NH3负极材料：___电极反应：Zn＋2OH－—2e－===Zn(OH)2正极材料：_____电极反应：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－nMnO21、一次电池——碱性锌锰干电池总反应式：n＋2MnO2＋2H2O===nOH2＋2MnOOH2、二次电池——铅蓄电池总反应式：PbPbO22H2SO42PbSO42H2O负极Pb：Pb－2e－SO42－===PbSO4正极PbO2：PbO22e－4HSO42－===PbSO42H2O正极是PbO2，负极是Pb，电解质溶液是硫酸溶液。2、二次电池——镍镉电池总反应式：Cd2NiOOH2H2O===CdOH22NiOH2负极Cd：Cd－2e－2OH－===CdOH2正极NiOOH：2NiOOH2e－2H2O===2NiOH22OH－以Cd为负极，NiOOH为正极，以OH为电解质，其寿命比铅蓄电池的寿命长（可充电超过500次以上）2、二次电池——锂离子电池通常以锂做负极，其他导体作正极。负极Li：Li－e－===Li2、二次电池——锌银电池总反应式：nAg2OH2O===2Ag2nOH2负极：n－2e－2OH－===nOH2正极：Ag2OH2O2e－===2Ag2OH－2、二次电池——镍氢电池总反应式：H22NiOOH===2NiOH2负极：H2－2e－2OH－===2H2O正极：2NiOOH2e－2H2O===2NiOH22OH－3、燃料电池利用原电池的工作原理将燃料和氧化剂反应所放出的化学能直接转化为电能，这样的电池就是燃料电池，提高了燃料的利用率，是一种高效低污染的新型电池，主要应用于航天领域。燃料电池的电极材料一般为活性电极，具有很强的催化活性，如铂电极、活性炭电极等。总反应式：2H2＋O2===2H2O酸性：负极通H2：H2－2e－===2H正极通O2：O24e－4H===2H2O负极通H2：H2－2e－＋2OH－===2H2O正极通O2：O24e－2H2O===4OH－中性：负极通H2：H2－2e－===2H正极通O2：O24e－2H2O===4OH－碱性：3、燃料电池——氢氧燃料电池（以石墨为电极）甲烷燃料电池在不同环境下电极反应式的书写：1酸性条件电池总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O ①正极反应式：O2＋4H＋＋4e－===2H2O ②①－②×2，得燃料电池负极反应式：_____________________________。2碱性条件电池总反应式：CH4＋2O2＋2OH－===CO32－＋3H2O ①正极反应式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ ②①－②×2，得燃料电池负极反应式：__________________________________。CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋CH4＋10OH－－8e－===CO32－＋7H2O3固体电解质高温下能传导O2－电池总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O ①正极反应式：O2＋4e－===2O2－ ②①－②×2，得燃料电池负极反应式：______________________________________。4熔融碳酸盐如熔融2CO3环境下电池总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O ①正极反应式：O2＋2CO2＋4e－===2CO32－ ②①－②×2，得燃料电池负极反应式：_________________________________。CH4＋4CO32－－8e－===5CO2＋2H2OCH4＋4O2－－8e－===CO2＋2H2O原电池原理的四大应用命题点1比较金属的活动性强弱原电池中，一般活动性强的金属作负极，而活动性弱的金属或非金属作正极。如有两种金属A和B，用导线将A和B连接后，插入到稀硫酸中，一段时间后，若观察到A溶解，而B上有气体放出，则说明A作负极，B作正极，则可以判断金属活动性A＞B。有A、B、C、D、E五块金属片，进行如下实验：①A、B用导线相连后，同时浸入稀H2SO4中，A极为负极；②C、D用导线相连后，同时浸入稀H2SO4中，电流由D→导线→C；③A、C相连后，同时浸入稀H2SO4中，C极产生大量气泡；④B、D相连后，同时浸入稀H2SO4中，D极发生氧化反应；⑤用惰性电极电解含B离子和E离子的溶液，E先析出。据此，判断五种金属的活动性顺序是A．A＞B＞C＞D＞E B．A＞C＞D＞B＞EC．C＞A＞B＞D＞E D．B＞D＞C＞A＞EB命题点2加快化学反应速率由于形成了原电池，导致反应速率加快。如n与稀硫酸反应制氢气时，可向溶液中滴加少量CuSO4溶液，形成Cu－n原电池，加快反应进行。将两份过量的锌粉a、b分别加入定量的稀硫酸，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，产生H2的体积VL与时间tmin的关系正确的是B命题点3用于金属的防护使需要保护的金属制品作原电池正极而受到保护。例如要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。命题点4设计原电池1必须是能自发进行且放热的氧化还原反应。2根据氧化还原关系找出正负极材料及电解质溶液。3按要求画出原电池装置示意图某校化学兴趣小组进行探究性活动，将氧化还原反应：2Fe3＋＋2I－====2Fe2＋＋I2，设计成盐桥原电池。提供的试剂：FeCl3溶液，I溶液；其他用品任选。请回答下列问题：1请画出设计的原电池装置图，并标出电极材料，电极名称及电解质溶液。2发生氧化反应的电极反应式为___________________。3反应达到平衡时，外电路导线中________填“有”或“无”电流通过。4平衡后向FeCl3溶液中加入少量FeCl2固体，当固体全部溶解后，则此时该溶液中电极变为________填“正”或“负”极。无负2I－－2e－===I2首先根据电池反应分析物质得失电子情况，然后再考虑电极反应生成的物质是否跟电解质溶液中的离子发生反应；对于较复杂的电极反应，可以利用总反应方程式减去较简单一极的电极反应式，从而得到较复杂一极的电极反应式。命题点1新型电源中电极反应式的书写1、按要求写出电极反应式或总反应方程式。1肼N2H4-空气燃料电池是一种碱性电池，该电池放电时，负极的电极反应式为_________________________________。22FeO4-n可以组成碱性电池，2FeO4在电池中作为正极材料，其电极反应为____________________________________，该电池总反应的离子方程式为___________________________________________________。N2H4－4e－＋4OH－===N2↑＋4H2OFeO42－＋3e－＋4H2O===FeOH3＋5OH－2FeO42－＋8H2O＋3n===2FeOH3＋3nOH2＋4OH－3铝电池性能优越，Al-AgO电池可用作水下动力电源，其原理如下图所示。该电池反应的化学方程式为__________________________________________________。2Al＋3AgO＋2NaOH===2NaAlO2＋3Ag＋H2O命题点2不同环境对燃料电池电极反应式的影响2、甲烷燃料电池在不同环境下电极反应式的书写：1酸性条件电池总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O ①正极反应式：O2＋4H＋＋4e－===2H2O ②①－②×2，得燃料电池负极反应式：_____________________________。2碱性条件电池总反应式：CH4＋2O2＋2NaOH===Na2CO3＋3H2O ①正极反应式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ ②①－②×2，得燃料电池负极反应式：__________________________________。CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋CH4＋10OH－－8e－===CO32－＋7H2O3固体电解质高温下能传导O2－电池总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O ①正极反应式：O2＋4e－===2O2－ ②①－②×2，得燃料电池负极反应式：______________________________________。4熔融碳酸盐如熔融2CO3环境下电池总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O ①正极反应式：O2＋2CO2＋4e－===2CO32－ ②①－②×2，得燃料电池负极反应式：_________________________________。CH4＋4CO32－－8e－===5CO2＋2H2OCH4＋4O2－－8e－===CO2＋2H2O1．铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为：Fe＋Ni2O3＋3H2O===FeOH2＋2NiOH2。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Fe＋2OH－－2e－===FeOH2C．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2NiOH2＋2OH－－2e－===Ni2O3＋H2O2．1直接以甲醇为燃料的燃料电池中，电解质溶液为酸性，负极反应式为________________________________、正极反应式为__________________________。2熔融盐电池具有高的发电效率，因而受到重视，可用Li2CO3和Na2