資源簡(jiǎn)介

(共23張PPT)
第四章
化學(xué)反應(yīng)與電能
第一節(jié)　原電池
課題3　化學(xué)電源二
內(nèi)容索引
學(xué)習(xí)目標(biāo)
活動(dòng)方案
課堂反饋
學(xué) 習(xí) 目 標(biāo)
1. 了解常見燃料電池的種類及特點(diǎn)，能分析書寫電池的電極反應(yīng)式。
2. 知道隨意丟棄廢舊電池的危害，能正確處理廢舊電池。
活 動(dòng) 方 案
1. 右圖為一種酸性氫氧燃料的構(gòu)造示意圖，電極材料使用的是鉑。電池總反應(yīng)式為2H2＋O2===2H2O
(1) 寫出電池放電時(shí)的電極反應(yīng)式。
【答案】 負(fù)極：H2－2e－===2H＋　
正極：O2＋4H＋＋4e－===2H2O
(2) 說明電池內(nèi)通過質(zhì)子交換膜的粒子的種類和方向。
【答案】 H＋　由負(fù)極區(qū)移向正極區(qū)
活動(dòng)一：了解常見氫氧燃料電池的種類及工作原理
2. 右圖為一種堿性氫氧燃料的構(gòu)造示意圖，電極材料使用的是多孔電極。電池總反應(yīng)式為2H2＋O2===2H2O。寫出電池放電時(shí)的電極反應(yīng)式。
【答案】 負(fù)極：H2＋2OH－－2e－===2H2O
正極：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
活動(dòng)二：了解常見有機(jī)物燃料電池、熔融氧化物(鹽)燃料電 池的種類及工作原理
1. 下圖為一種甲醇燃料電池的構(gòu)造示意圖。
寫出電池放電時(shí)的電極反應(yīng)式及總反應(yīng)方程式。
【答案】 負(fù)極：2CH3OH＋2H2O －12e－===2CO2↑＋12H＋　正極：3O2＋12H＋＋12e－===6H2O
總反應(yīng)：2CH3OH＋3O2===2CO2↑＋4H2O
2. 甲烷燃料電池是用沼氣(主要成分為CH4)作為燃料的電池，其成本遠(yuǎn)低于以氫為燃料的傳統(tǒng)燃料電池。甲烷燃料電池通常有酸性介質(zhì)和堿性介質(zhì)兩種。
(1) 寫出在酸性介質(zhì)條件下甲烷燃料電池放電時(shí)的電極反應(yīng)式及總反應(yīng)方程式。
【答案】 負(fù)極：CH4＋2H2O －8e－===CO2＋8H＋　正極：2O2＋8H＋＋8e－===4H2O
總反應(yīng)：CH4＋2O2===CO2↑＋2H2O
(2) 寫出在堿性介質(zhì)(KOH溶液)條件下甲烷燃料電池放電時(shí)的電極反應(yīng)式及總反應(yīng)方程式。
(3) 兩種不同介質(zhì)條件下反應(yīng)總方程式不同的原因是什么？
3. 一種固體電解質(zhì)燃料電池的構(gòu)造示意圖如右圖所示。該電池以稀土金屬材料作電極，兩極上分別通入CH4和空氣，其中固體電解質(zhì)是摻雜了Y2O3的ZrO3固體，它在高溫下能傳導(dǎo)O2－。
寫出電池放電時(shí)的電極反應(yīng)式及總反應(yīng)方程式。
【答案】 負(fù)極：CH4＋4O2－－8e－===CO2＋2H2O
正極：2O2＋8e－===4O2－
總反應(yīng)：CH4＋2O2===CO2↑＋2H2O
4. 熔融碳酸鹽燃料電池是由多孔陶瓷負(fù)極、多孔陶瓷電解質(zhì)隔膜、多孔金屬正極、金屬極板構(gòu)成的燃料電池，其電解質(zhì)是熔融態(tài)碳酸鹽。電池的優(yōu)點(diǎn)在于工作溫度較高，反應(yīng)速率增大；對(duì)燃料的純度要求相對(duì)較低，可以對(duì)燃料進(jìn)行電池內(nèi)重整；不需貴金屬催化劑，成本較低；一種熔融碳酸鹽燃料電池的構(gòu)造示意圖如右圖所示。寫出電池放電時(shí)的電極反應(yīng)式及總反應(yīng)方程式。
1. 與普通固定體積大小的電池相比，燃料電池有什么優(yōu)點(diǎn)？
【答案】 燃料電池的氧化劑和還原劑不固定在電池中，電池的容量更大。
2. 查閱數(shù)據(jù)，與將燃料的直接燃燒相比，燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率有什么優(yōu)勢(shì)？
【答案】 燃料直接燃燒熱能利用率低，僅30%多，燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率高，能量轉(zhuǎn)化率可超過80%。
活動(dòng)三：不同類型電池的比較與探究電池的處理方法
3. 廢舊電池(包括一次電池、二次電池和燃料電池等)隨意丟棄會(huì)產(chǎn)生什么危害，應(yīng)如何處理廢舊電池？
【答案】 廢舊電池(包括一次電池、二次電池和燃料電池等)隨意丟棄會(huì)造成酸、堿或重金屬污染。應(yīng)統(tǒng)一回收，將電池中的物質(zhì)分類處理、二次利用。
課 堂 反 饋
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1. 隨著人們生活水平的不斷提高，廢電池必須進(jìn)行集中處理，其原因是(　 　)
A. 電池外殼的金屬材料
B. 回收其中石墨電極
C. 電池中含有貴重金屬
D. 防止電池中酸、堿、重金屬離子對(duì)土壤和水源的污染
【答案】 D
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2.以葡萄糖為燃料的微生物燃料電池結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。下列關(guān)于該電池的敘述正確的是(　 　)
A. 該電池能夠在高溫下工作
B. 電池的負(fù)極反應(yīng)為C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2＋24H＋
C. 放電過程中，H＋從正極區(qū)向負(fù)極區(qū)遷移
D. 在電池反應(yīng)中，每消耗1 mol氧氣，理論上能生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下CO2
【答案】 B
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3. 一種微生物燃料電池如圖所示，下列關(guān)于該電池的說法正確的是(　 　)
A. a電極發(fā)生還原反應(yīng)
B. 每反應(yīng)1 mol 乙酸，電路中轉(zhuǎn)移4 mol 電子
C. H＋由右室通過質(zhì)子交換膜進(jìn)入左室
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【答案】 D
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4. 有人設(shè)計(jì)以Pt和Zn為電極材料，埋入人體內(nèi)作為某種心臟病人的心臟起搏器的能源。它依靠人體內(nèi)體液種含有一定濃度的溶解氧、H＋和Zn2＋進(jìn)行工作，請(qǐng)寫出兩極的電極反應(yīng)式：正極__________________ ____________，負(fù)極____________________。
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O2＋4H＋＋4e－===
Zn－2e－===Zn2＋
2H2O
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5. 我國(guó)首創(chuàng)的以鋁、海水、空氣為能源的新型“海水電池”是以海水為電解液，靠空氣中的氧氣使鋁不斷氧化而產(chǎn)生電流。電池的總反應(yīng)式為4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3。寫出該電池的電極反應(yīng)式：負(fù)極__________________；正極_____________________________。
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4Al－12e－===4Al3＋
3O2＋6H2O＋12e－===12OH
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6. 現(xiàn)代生產(chǎn)、生活中大量使用電池，電池的種類也很多。根據(jù)信息回答下列問題。



(2) 某公司研發(fā)了一種以甲醇和氧氣作電極燃?xì)狻?qiáng)堿作電解質(zhì)溶液的新型手機(jī)電池，電量是現(xiàn)用鎳氫電池和鋰電池的10倍。寫出電池的電極反應(yīng)式：正極____________________________，負(fù)極_____________ ____________________。
1
二次
2NiO(OH)＋2e－＋2H2O===2Ni(OH)2＋2OH－
H2－2e－＋2OH－===2H2O
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
CH3OH＋8OH－
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(3) 右圖是某筆記本電腦用甲醇燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖。
甲醇應(yīng)從______(填“a”或“b”)處通入。
寫出電池的電極反應(yīng)式：
正極_____________________________；
負(fù)極________________________________________。
1
a
O2＋4H＋＋4e－===2H2O
CH3OH＋H2O－6e－===CO2＋6H＋
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