《化学电源》课件

《化学电源》素养目标1．知道化学电源的分类方法2．熟悉几种常见化学电源的组成和工作原理，培养证据推理与模型认知的能力3．以科学态度与社会责任意识了解化学电源广泛的应用及废旧电池对环境的危害，设想其处理方法学法指导1．实物感知——查找生活中见到的化学电源，认识其结构和实际应用，增强生活离不开化学电源的认识2．以氧化还原反应知识为基础，运用双线桥法，深刻认识重要化学电源的工作原理知识导图课前·

新知导学1．化学电池：将________能转化为________能的装置。

(1)分类。【答案】失得化学

化学电源电

(2)优点。具有__________________高，供能稳定可靠，使用方便，易于维护等优点。

(3)判断电池优劣的主要标准。①比能量：即单位质量或单位体积所能输出电能的多少。②比功率：即单位质量或单位体积所能输出功率的大小。③电池可储存时间的长短。能量转化率

2．几种常见的化学电池(1)一次电池(以碱性锌锰电池为例)。①构造：②组成：正极：________；负极：________；电解质：________。

③工作原理：负极反应：__________________________________；

正极反应：_____________________________________________；

总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O═══2MnO(OH)＋Zn(OH)2。MnO2

Zn

KOH

Zn＋2OH－－2e－═══Zn(OH)2

2MnO2＋2H2O＋2e－═══2MnO(OH)＋2OH－

(2)二次电池(以铅酸蓄电池为例)。①构造：②组成：正极：______；负极：______；电解质：________。③工作原理：铅酸蓄电池是常见的二次电池，其电极反应分为放电和充电两个过程。a．放电过程的电极反应、总反应：负极：_____________________________；

正极：____________________________________________；

总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4═══2PbSO4＋2H2O。PbO2

Pb

H2SO4

(3)燃料电池(以氢氧燃料电池为例)。①构造：②工作原理：负极反应：________________________；

正极反应：_____________________________；

电池反应：_______________________。H2－2e－═══2H＋

3．废旧电池的危害与处理(1)危害：废旧电池中常含有重金属、酸和碱等物质，如随意丢弃，会对生态环境和人体健康造成危害。(2)处理方法：回收处理。(1)铅酸蓄电池在放电一段时间后，正极、负极的质量将如何变化？(2)原电池的电极材料都必须是金属吗？正极、负极材料可以是同一种导电物质吗？微思考【答案】(1)铅酸蓄电池放电时，正极部分PbO2变为PbSO4，质量变大；负极部分Pb变为PbSO4，质量也变大。(2)原电池的电极材料可以是两种活泼性不同的金属，也可以是一种金属与一种可导电的惰性材料(如石墨)。在燃料电池中，电极本身均不发生反应，故两极均可用惰性材料，如Pt电极。

正误判断。(对的打“√”，错的打“×”)(1)碱性锌锰电池、铅酸蓄电池、锂离子电池都属于二次电池。

(

)(2)二次电池充电时，化学能转化为电能。 (

)(3)二次电池充电时发生的反应不能自发进行。

(

)(4)某些导电非金属单质、某些导电金属氧化物都可作原电池的电极。 (

)(5)燃料电池工作时需要点燃条件才可发生。 (

)(6)燃料电池的燃料可以是氢气、烃、甲醇、氨等物质。 (

)【答案】(1)×

(2)×

(3)√

(4)√

(5)×

(6)√课堂·

素养初培任务一化学电源电极反应式的书写素养探源核心素养考查途径证据推理与模型认知在新型化学电源(特别是复杂陌生的二次电池)中考查电极反应式的书写或正误判断，常以选择题形式考查，也会在大题中与其他化学反应原理知识一起考查(1)写出该电池放电时的负极反应式。【答案】放电时负极反应式为Zn－2e－＋2OH－═══Zn(OH)2。(2)根据该电池的总反应分析，电池工作时，正极附近溶液的pH怎样变化？【答案】放电时正极附近生成OH－，碱性增强，pH变大。②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：电解质溶液呈碱性或中性：O2＋2H2O＋4e－═══4OH－；电解质溶液呈酸性：O2＋4H＋＋4e－═══2H2O。③总反应式：正、负电极反应式在得失电子相等的前提下相加得到电池反应的总反应式。(2)给出总反应式，写电极反应式。如果给定的是总反应式，可分析此反应中的氧化反应或还原反应(即分析有关元素的化合价变化情况)，先写出反应相对较简单的一极的电极反应式，另一极的电极反应式可用总反应式减去已写出的电极反应式，即得结果。(3)可充电电池电极反应式的书写。在书写可充电电池电极反应式时，要明确电池和电极，放电时为原电池，充电为放电的逆过程。①放电时的负极与充电时的阳极均发生氧化反应，对应元素化合价升高。②放电时的正极与充电时的阴极均发生还原反应，对应元素化合价降低。(4)电极反应式的书写过程归纳。①列物质，标得失：根据负极(阳极)发生氧化反应，正极(阴极)发生还原反应，判断出电极的产物，分析得失电子的数目，利用得失电子守恒配平。②选离子，配电荷：根据溶液的酸碱性选择合适的离子，确保电极产物能在电解质溶液中稳定存在，然后利用电荷守恒进行配平。③巧用水，配个数：通常介质为水溶液，根据需要选择水为反应物或生成物，利用质量守恒进行配平。 (2020·山西太原第五中学高二检测)在碱性锌锰电池中，已知氢氧化钾为电解质，发生的电池总反应为Zn＋2MnO2＋2H2O═══2MnO(OH)＋Zn(OH)2。下列有关该电池的电极反应式的书写正确的是

(

)A．负极反应式为Zn－2e－═══Zn2＋B．负极反应式为Zn＋2H2O－2e－═══Zn(OH)2＋2H＋C．正极反应式为2MnO2＋2H＋＋2e－═══2MnO(OH)D．正极反应式为2MnO2＋2H2O＋2e－═══2MnO(OH)＋2OH－[典例精练]【答案】D【解析】在书写碱性电池的电极反应式时，反应式中不得出现H＋。在碱性锌锰电池中，负极的Zn失去电子形成的Zn2＋应该与OH－结合为Zn(OH)2。下列说法错误的是 (

)A．三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积，所沉积的ZnO分散度高B．放电时正极反应为2NiOOH＋2e－＋2H2O═══2OH－＋2Ni(OH)2C．放电时负极反应为Zn(s)＋2OH－(aq)－2e－═══ZnO(s)＋H2O(l)D．放电过程中OH－通过隔膜从负极区移向正极区【答案】D【解析】三维多孔海绵状Zn表面积较大，可高效沉积ZnO，所沉积的ZnO分散度也高，A正确；根据总反应方程式可知，放电时NiOOH(s)得电子发生还原反应，B正确；放电时Zn在负极上发生氧化反应：Zn(s)－2e－＋2OH－(aq)═══ZnO(s)＋H2O(l)，C正确；在放电过程中，阴离子应向负极移动，D错误。任务二常见的燃料电池素养探源核心素养考查途径宏观辨识与微观探析证据推理与模型认知在新燃料电池中考查电极名称、电极反应式的书写或正误判断、电子或离子移动方向、电解质溶液酸碱性的变化情况、有关量的计算等，常以选择题形式考查，也会在大题中与其他化学反应原理知识一起考查[情境导入]一种新型熔融盐燃料电池具有高发电效率。现用Li2CO3和Na2CO3的熔融混合物作电解质，一极通CO气体，另一极通O2和CO2混合气体，其总反应式为2CO＋O2═══2CO2。(1)判断该电池的正极、负极情况。【答案】由电池的总反应式2CO＋O2═══2CO2可知，通CO的一极为电池负极，通O2的一极为电池正极。(2)你能写出该电池的电极反应式吗？[深化理解]1．常见燃料电池的电极反应在燃料电池中，电解质溶液参与电极反应，电解质酸碱性的改变会引起电极反应的变化，但不影响燃料及O2的性质。电极反应在遵守质量守恒定律，遵循电荷守恒、电子得失守恒规律的同时，还要考虑电解质溶液是否参与反应。(3)肼燃料电池。电解质：KOH；正极：O2＋2H2O＋4e－═══4OH－；负极：N2H4＋4OH－－4e－═══N2↑＋4H2O；总反应：N2H4＋O2═══N2＋2H2O。2．书写燃料电池的电极反应式应注意的问题(1)电池的负极一定是可燃性气体失电子，发生氧化反应。电池的正极一定是助燃性气体(一般是O2)得电子，发生还原反应。(2)电极材料一般不参加化学反应，只起传导电子的作用。(3)电极反应式作为一种特殊的离子方程式，也必须遵循原子守恒、电荷守恒规律。

一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意图如下。[典例精练]【答案】D

氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。下图为电池示意图，该电池电极表面镀了一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定。请回答：(1)氢氧燃料电池的能量转化主要形式是__________________，在导线中电子的流动方向为________(用a、b和箭头表示)。电池