資源簡介

(共39張PPT)
化學電源
第3課時
第一節(jié)　化學反應與能量變化
學習目標
1.通過認識生活中常用的各類電池,能夠辨識一次電池、二次電池、燃料電池等。
2.通過常見化學電源的學習,能解釋其工作原理,書寫簡單化學電源的電極反應式。
任務分項突破
『自主梳理』
學習任務　認識常見的化學電源
1.一次電池
(1)特點:電池放電后 充電(內(nèi)部的氧化還原反應 逆向進行),如鋅錳干電池屬于一次電池。
不能
無法
(2)鋅錳干電池的構造如圖所示。
①鋅筒為 ,電極反應是Zn-2e- Zn2+。
②石墨棒為 ,最終被還原的物質是 。
③NH4Cl糊的作用是 。
負極
正極
二氧化錳
作電解質溶液
2.二次電池(充電電池)
(1)特點:二次電池在放電時所進行的 ,在充電時可以 ,使電池恢復到放電前的狀態(tài)。
(2)能量轉化:化學能 電能。
(3)常見的充電電池:鉛酸蓄電池、鎳氫電池、鋰離子電池等。
氧化還原反應
逆向進行
3.燃料電池
(1)特點:①反應物不是儲存在電池內(nèi)部;②能量轉化率高、清潔、安全;③供電量易于調(diào)節(jié)。
(2)燃料電池常用的燃料有 、 、乙醇等;常用氧化劑為氧氣。
(3)燃料電池中通入燃料的電極為負極,通入空氣(或O2)的電極為正極。
氫氣
甲烷
『互動探究』
探究1　辨析電池類別
提示:一次電池、一次電池、二次電池;燃料電池。
問題1:圖甲、圖乙、圖丙所示電池的類別分別是什么 圖丁所示新能源車的動力電池是哪類電池
問題2:結合所學知識判斷干電池與充電電池的本質區(qū)別,并說出燃料電池與干電池或蓄電池的主要差別。
提示:干電池是一次電池,放電之后不能充電,即內(nèi)部的氧化還原反應是不可逆的;充電電池又稱二次電池,它在放電時所進行的氧化還原反應,在充電時可以逆向進行,使電池恢復到放電前的狀態(tài)。燃料電池與干電池或蓄電池的主要差別在于反應物不是儲存在電池內(nèi)部,而是從外部提供,這時電池起著類似試管、燒杯等反應器的作用。
探究2　化學電源的工作原理
鋰電池是一類應用廣泛的化學電源,大致可分為兩類:鋰金屬電池和鋰離子電池。可充電電池的第五代產(chǎn)品鋰金屬電池在1996年誕生,其安全性、比容量、自放電率和性價比均優(yōu)于鋰離子電池。一種鋰-空氣電池的工作原理如圖所示,總反應式為4Li+O2+2H2O 4LiOH。
問題3:A、B分別為原電池的什么極,發(fā)生什么反應 寫出電極反應式。電解液b的pH如何變化
提示:A極為負極,發(fā)生氧化反應,4Li-4e- 4Li+;B極為正極,發(fā)生還原反應,O2+4e-+2H2O 4OH-;電解液b中c(OH-)增大,溶液pH增大。
問題4:電解液a可以是水溶液嗎 為什么 電解液a中的Li+向什么極遷移
提示:不可以。因為Li與H2O反應;Li+為陽離子,向B極方向遷移。
歸
納
拓
展
常見化學電源電池反應式的書寫
1.一次電池(以堿性鋅錳干電池為例)
2.二次電池(可充電電池,以鉛酸蓄電池為例)
3.燃料電池(以氫氧燃料電池為例)
『題組例練』
題點一　一次電池
C
解析:由電池放電時反應分析,Zn化合價升高,失去電子,作電池的負極,發(fā)生氧化反應,A正確;該電池反應產(chǎn)物存在Zn(OH)2,電解質溶液呈堿性,B正確;電池工作時,電子從電池的負極流向正極,即電子從Zn極經(jīng)過外電路流到Ag2O極,電子不能通過電解質溶液,
C錯誤;正極得到電子,發(fā)生還原反應,電極反應式為Ag2O+2e-+
H2O 2Ag+2OH-,D正確。
B
解析:從電池的總反應看,鋰失去電子,作負極,A錯誤;鋰作負極,放電時電極反應為Li - e- Li+,B正確;放電時正極得到電子發(fā)生還原反應,C錯誤;電池放電時,常會伴隨熱量變化,則能量轉化率小于100%,D錯誤。
題點二　二次電池
3.新能源汽車最重要的部件就是電池,現(xiàn)有一款鉛酸蓄電池,放電時的電池反應:Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O。下列敘述正確的是(　 　)
A.電池放電時,電能轉化為化學能
B.電池放電時,Pb是負極
C.電池放電時,PbO2得電子,被氧化
D.電池放電時,溶液酸性增強
B
解析:電池放電時為原電池,化學能轉化為電能,A錯誤;電池放電時,Pb發(fā)生氧化反應,作負極,B正確;放電時PbO2得電子,被還原,C錯誤;由放電時的電池總反應可知,反應消耗硫酸,溶液的酸性減弱,D錯誤。
C
題點三　燃料電池的應用
5.氫氧燃料電池具有綠色環(huán)保和高效等特點,某種氫氧燃料電池的結構示意圖如圖所示。該電池工作時(　 　)
A.a處通入O2
B.甲電極為負極
C.電能轉化為化學能
D.正極反應式為H2-2e- 2H+
B
6.燃料電池一直是電池研究的熱點,可作為汽車的能源。一種堿性天然氣燃料電池的簡易裝置如圖所示。下列說法錯誤的是
(　 　)
A.a電極是負極,該電極上發(fā)生氧化反應
B.b電極上的反應式為O2+2H2O+4e- 4OH-
C.電池工作時,溶液中的K+向a極移動
D.該電池能提高能量的利用率,且?guī)缀醪慌欧艤厥覛怏wCO2
C
知識整合
學科素養(yǎng)測評
電池廣泛應用于日常生活、生產(chǎn)和科學技術等方面,請根據(jù)題中提供的信息,回答下列問題。
(1)鉛酸蓄電池在放電時發(fā)生的總反應為Pb+PbO2+2H2SO4
2PbSO4+2H2O。負極的電極反應式為 　。
(2)鋰錳電池是一種性能優(yōu)良的一次電池。該電池的基本結構如圖所示,其中電解質是LiClO4,溶于混合有機溶劑中,Li+通過電解質遷移入MnO2晶格中,生成LiMnO2。
①外電路的電流方向是由　　(填“a或b”,下同)極流向　　極。
解析:(2)①在鋰錳電池中,金屬鋰為負極(a極),MnO2為正極(b極),電池工作時,外電路中電流由正極b流向負極a。
b
a
②電池的正極反應式為　　　　　　 　　。
解析:②Li+通過電解質遷移入MnO2晶格中,生成LiMnO2,則正極反應式為MnO2+e-+Li+ LiMnO2。
MnO2+e-+Li+ LiMnO2
③是否可用水代替電池中的混合有機溶劑　　　　(填“是”或“否”),原因是　 。
解析:③負極材料鋰是活潑的金屬,能與水發(fā)生反應,不能用水代替電池中的混合有機溶劑。
否
電極鋰是活潑金屬,能與水反應
(3)燃料電池是一種高效、安全、環(huán)保的供電裝置,以甲醇作燃料的電池,如下圖所示。
①負極反應物是　　　　,H+從　　　　(填“a”或“b”,下同)極移動到　　　　極。
解析:(3)①結合題圖裝置,可知CH3OH在負極b上發(fā)生氧化反應,通入O2的電極a為正極,電池工作時,H+從 b極(負極)向a極(正極)移動。
CH3OH
b
a
②正極反應式為　　　　　　　　　　　。
解析:②電解質溶液呈酸性,正極上O2得電子被還原生成H2O,電極反應式為 O2+4e-+4H+ 2H2O。
O2+4e-+4H+ 2H2O
命題解密與解題指導
情境解讀:本題以常見的三種化學電池為背景,考查化學電源的工作原理,有利于促進思考、推理和判斷。
素養(yǎng)立意:根據(jù)題給信息判斷電極,辨析電極方程式書寫、電子移動方向等,培養(yǎng)宏觀辨識與微觀探析素養(yǎng);從原電池工作原理向化學電源進行遷移,培養(yǎng)證據(jù)推理與模型認知素養(yǎng)。
思路點撥:(1)根據(jù)信息判斷原電池的電極,書寫電極方程式。
(2)從閉合回路的形成判斷粒子(如電子、離子)的移動方向。
謝 謝 觀 看

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