資源簡(jiǎn)介

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專題6 化學(xué)反應(yīng)與能量變化
化學(xué)電源
1．知道化學(xué)電源的分類方法。
2．熟悉幾種常見(jiàn)化學(xué)電源的組成和工作原理。
3．了解化學(xué)電源廣泛的應(yīng)用及廢舊電池對(duì)環(huán)境的危害，設(shè)想其處理方法，提升科學(xué)態(tài)度和社會(huì)責(zé)任的核心素養(yǎng)。
一、化學(xué)電源
簡(jiǎn)易電池?zé)o法長(zhǎng)久穩(wěn)定地使用，于是人們發(fā)明并制造了多種多樣的能夠較長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定持續(xù)供電的化學(xué)電源。化學(xué)電源的能量轉(zhuǎn)化率比燃料燃燒高得多。
一次電池用過(guò)之后不能復(fù)原
二次電池充電后能繼續(xù)使用
二次電池
一次電池
干電池原理
一、化學(xué)電源
1．鋅錳干電池
負(fù)極：
2MnO2＋2NH4+＋2e－===Mn2O3＋2NH3↑＋H2O
正極：
Zn－2e－===Zn2＋
鋅筒
石墨棒
糊狀的MnO2、NH4Cl
電解質(zhì)：
一、化學(xué)電源
缺陷
鋅錳干電池電量小，而且在放電過(guò)程中容易發(fā)生氣脹或漏液，會(huì)導(dǎo)致電器設(shè)備的腐蝕。
改進(jìn)
①在外殼套上防腐金屬筒或塑料筒制成防漏電池；
②將電池內(nèi)的電解質(zhì)NH4Cl換成濕的KOH，并在構(gòu)造上進(jìn)行改進(jìn)，
制成堿性鋅錳電池。
一、化學(xué)電源
2．充電電池
（1）鉛蓄電池
放電過(guò)程
負(fù)極：
正極：
Pb+SO4 2--2e-=PbSO4
Pb
PbO2
硫酸溶液
電解質(zhì)：
PbO2+SO42-+4H++2e- =PbSO4+ 2H2O
總反應(yīng)：Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4 +2H2O
一、化學(xué)電源
（2）銀鋅紐扣電池
放電過(guò)程
負(fù)極：
正極：
Zn-2e-+ 2OH-==Zn(OH)2
Zn
Ag2O
KOH溶液
電解質(zhì)：
Ag2O + H2O +2e-==2Ag + 2OH-
總反應(yīng)： Zn +Ag2O + H2O 2Ag + Zn(OH)2
一、化學(xué)電源
（3）鎳氫電池
放電過(guò)程
負(fù)極：
正極：
MH-e- +OH-=M+H2O
MH
NiO(OH)
KOH溶液
電解質(zhì)：
NiO(OH)+e- =NiO+OH-
總反應(yīng)： NiO(OH)+MH NiO +M+H2O
3．燃料電池
一、化學(xué)電源
燃料電池在使用過(guò)程中并沒(méi)有發(fā)生燃料的燃燒，而是燃料和氧化劑分別在兩極放電，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。
燃料的燃燒是一種劇烈的氧化還原反應(yīng)，而燃料電池中發(fā)生的氧化還原反應(yīng)則是緩和平穩(wěn)的。
燃料燃燒時(shí)，大量的熱能釋放到空氣中，能量利用率低；燃料電池工作時(shí)，能量轉(zhuǎn)化率較高，是一種高效、環(huán)境友好的發(fā)電裝置。
01
燃料電池的本質(zhì)是燃料與氧化劑之間能夠發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，且能夠?qū)ν夥懦瞿芰俊?br/>02
03
04
一、化學(xué)電源
3．燃料電池
氫氧燃料電池
甲醇空氣燃料電池
負(fù)極：鈀碳/甲醇 正極：鉑 - 燒結(jié)鎳 / 空氣
電解質(zhì)溶液：氫氧化鉀溶液
電池反應(yīng)： 2CH3OH + 3O2 + 4 OH=6H2O+ 2CO32-
負(fù)極：鉑碳/氫氣 正極：鉑碳 / 氧氣
電解質(zhì)溶液：氫氧化鉀溶液
電池反應(yīng)： 2H2 + O2 = H2O
一、化學(xué)電源
3．簡(jiǎn)易燃料電池的制備
原理：
構(gòu)成了氫氧燃料電池，先電解水生成了H2和O2，
H2在負(fù)極，
電極反應(yīng)：2H2－4e－===4H＋，
O2在正極，
電極反應(yīng)：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
一、化學(xué)電源
(1)優(yōu)點(diǎn)：
清潔；工作電壓高；能量密度大；質(zhì)量輕。
(2)用途：廣泛用于手機(jī)、筆記本電腦、數(shù)碼相機(jī)等便攜式電子設(shè)備。
4．鋰離子電池
二、電解
將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置
利用電解我們可以獲得普通化學(xué)方法難以制備的物質(zhì)。
應(yīng)用：
二次電池的充電，冶煉活潑金屬鈉、鎂、鋁等
應(yīng)用：
電解水制得氫氣和氧氣；電解飽和食鹽水制備燒堿、氯氣和氫氣。
電解
電解池
典例解析
例1、Mg AgCl電池是一種以海水為電解質(zhì)溶液的水激活電池。下列敘述錯(cuò)誤的是(　　)
A．負(fù)極反應(yīng)式為Mg－2e－===Mg2＋
B．正極反應(yīng)式為Ag＋＋e－===Ag
C．電池放電時(shí)Cl－由正極向負(fù)極遷移
D．負(fù)極會(huì)發(fā)生副反應(yīng)Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑
B
三、電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)及判斷
書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式的原則
電極反應(yīng)式遵循質(zhì)量守恒
得失電子守恒
電荷守恒
遵循離子方程式的書(shū)寫(xiě)規(guī)則
兩電極反應(yīng)式相加得電池總化學(xué)(或離子)方程式
電極反應(yīng)式形式
負(fù)極反應(yīng)：
還原劑－ne－===氧化產(chǎn)物
正極反應(yīng)：
氧化劑＋ne－===還原產(chǎn)物
三、電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)及判斷
電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)思路
三、電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)及判斷
燃料電池電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)
(1)電極判斷的方法：
分析電池中發(fā)生氧化還原反應(yīng)的方程式，化合價(jià)升高失電子的物質(zhì)(如燃料電池中的可燃物)為負(fù)極反應(yīng)物，化合價(jià)降低得電子的物質(zhì)(如燃料電池中通的空氣或氧氣)為正極反應(yīng)物。
三、電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)及判斷
(2)電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)：
①規(guī)律：原電池的兩電極反應(yīng)式之和即為總反應(yīng)式。
③注意事項(xiàng)：一看電極材料；二看介質(zhì)環(huán)境；三看附加條件與信息。
②介質(zhì)環(huán)境：結(jié)合介質(zhì)環(huán)境和電荷守恒，補(bǔ)充適當(dāng)?shù)奈⒘＃缢嵝詾镠＋和H2O、堿性為OH－和H2O。得氧時(shí)，酸性溶液反應(yīng)物中加H2O，堿性或中性時(shí)加OH－；失氧時(shí)，反應(yīng)物中酸性加H＋，堿性或中性加OH－。
典例解析
例2．如圖所示，可形成氫氧燃料電池。通常氫氧燃料電池有酸式(當(dāng)電解質(zhì)溶液為硫酸時(shí))和堿式[當(dāng)電解質(zhì)溶液為NaOH(aq)或KOH(aq)時(shí)]兩種。試回答下列問(wèn)題：
(1)酸式電池的電極反應(yīng)：
負(fù)極：________________，
正極：__________________________；
電池總反應(yīng)：
_________________________。
　　2H2＋O2===2H2O
2H2－4e－===4H＋
O2＋4e－＋4H＋===2H2O
典例解析
例2．如圖所示，可形成氫氧燃料電池。通常氫氧燃料電池有酸式(當(dāng)電解質(zhì)溶液為硫酸時(shí))和堿式[當(dāng)電解質(zhì)溶液為NaOH(aq)或KOH(aq)時(shí)]兩種。試回答下列問(wèn)題：
(2)堿式電池的電極反應(yīng)：
負(fù)極：________________________，
正極：__________________________；
電池總反應(yīng)：
_________________________。
2H2＋O2===2H2O
2H2－4e－＋4OH－===4H2O　
O2＋4e－＋2H2O===4OH－　
1、鉛蓄電池工作原理如下圖所示，在電池工作時(shí)PbO2，電極發(fā)生反應(yīng)，PbO2＋4H＋＋SO42－＋2e－===PbSO4＋2H2O，下列說(shuō)法不正確的是(　　 )
A．該電極反應(yīng)中PbO2是氧化劑
B．鉛蓄電池是二次電池
C．放電時(shí)，電子由PbO2電極經(jīng)H2SO4溶液
回到Pb電極
D．該電池放電過(guò)程中，正、負(fù)極轉(zhuǎn)移電子相等
C
2、乙醇燃料電池中采用磺酸類質(zhì)子溶劑，在200 ℃左右時(shí)供電，電池總反應(yīng)為：C2H5OH＋3O2===2CO2＋3H2O，電池示意如圖，下列說(shuō)法中，正確的是(　　)
A．電池工作時(shí)，質(zhì)子向電池的負(fù)極遷移
B．電池工作時(shí)，電子由b極沿導(dǎo)線流向a極
C．b極上發(fā)生的電極反應(yīng)式是：4H＋＋O2＋4e－===2H2O
D．a(chǎn)極上發(fā)生的電極反應(yīng)式是：C2H5OH＋3H2O＋12e－===2CO2＋12H＋
C

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