1、第2课时 发展中的化学电源,第二章 第二节 化学能与电能,学习目标定位 1.知道干电池、充电电池、燃料电池等发展中的化学电源的特点。 2.认识提高燃料的燃烧效率、开发高能清洁燃料和研制新型电池的重要性。 3.能正确书写简单化学电源的电极反应式。,内容索引,新知导学 新知探究 点点落实,达标检测 当堂检测 巩固反馈,新知导学,1.锌锰干电池 (1)结构：锌锰干电池是以锌筒为 极，石墨棒 为 极，在石墨棒周围填充糊状的MnO2和 NH4Cl作 。 (2)原理：锌锰电池是 电池，放电之后充电，内部的氧化还原反应是 的。 负极发生的电极反应为 ， 正极发生的电极反应为2MnO22NH 2e=Mn2O3
2、2NH3H2O。,一、常见的化学电源,负,电解质,正,一次性,不能,不可逆,Zn2e=Zn2,(3)缺陷：锌锰干电池电量小，而且在放电过程中容易发生气涨或漏液，会导致电器设备的 。 改进措施：在外壳套上防腐金属筒或塑料筒制成 电池；将电池内的电解质NH4Cl换成湿的KOH，并在构造上进行改进，制成 性锌锰电池。,腐蚀,碱,防漏,相关视频,2.充电电池 (1)充电电池又称 电池。充电电池在放电时所进行的 反应，在充电时又可以 进行， 物重新转化为 物，使充电、放电可在一定时期内循环进行。充电电池中能量的转化关系是 。,二次,氧化还原,生成,反应,逆向,(2)常见的充电电池铅蓄电池 常作汽车电瓶，
3、电压稳定，使用方便安全。负极材料是 ，正极材料是，电解质溶液是 。,Pb,硫酸溶液,PbO2,镍镉电池 以 为负极， 为正极，以 为电解质，寿命比铅蓄电池 ，但镉是致癌物质，废弃镍镉电池如不回收，会严重污染环境。 碱金属中的 是最轻的金属，活动性 ，是制造电池的理想物质。电池是新一代可充电的绿色电池。,Cd,NiO(OH),KOH,长,Li,极强,锂离子,相关视频,3.燃料电池 (1)燃料电池是通过 与 分别在两个电极 上发生 反应，将 能直接转化为 能的 装置。 (2)燃料电池与火力发电相比，其燃料的利用率 、 能量转化率 。与干电池或者蓄电池的主要差别在 于反应物不是储存在电池 部，而是由
4、外设装备提 供 和 等。 (3)以30%的KOH溶液为电解质溶液的氢氧燃料电池的电极反应如下： 负极： (氧化反应)； 正极： (还原反应)； 总反应： 。,燃料气体,氧气,氧化还原,高,化学,电,高,内,燃料,氧化剂,2H24OH4e=4H2O,O22H2O4e=4OH,2H2O2=2H2O,化学电池的基本类型 (1)活泼金属作负极，被腐蚀或消耗，发生氧化反应，如锌锰干电池。 (2)两电极都参加反应，如铅蓄电池。 (3)两电极均为惰性电极，电极本身不发生反应，而是由引入到两极上的物质发生反应，如燃料电池。,答案,1.下列电池工作时，O2在正极得电子的是,2.汽车的启动电源常用铅蓄电池，其放电
5、时的原电池反应如下：PbO2Pb2H2SO4=2PbSO42H2O，根据此反应判断，下列叙述中正确的是 A.Pb是正极 B.PbO2得电子，被氧化 C.负极反应是Pb 2e=PbSO4 D.电池放电时，溶液的酸性增强,解析,答案,解析 从铅蓄电池的放电反应可以看出：放电过程中Pb失去电子变为Pb2，发生氧化反应，因而Pb是负极；PbO2得到电子发生还原反应，被还原；反应过程中消耗了H2SO4，使溶液的酸性减弱。,1.负极反应式的书写 先判断负极材料，然后再分析其反应特点，并注意电解质溶液的成分对电极产物的影响。 (1)锌锰干电池(ZnCNH4Cl)的负极是_，其负极反应特点是_ _，负极反应式
6、是。 (2)铅蓄电池(PbPbO2H2SO4)的负极是_，其负极反应特点是_ _，负极反应式是 。,二、原电池电极反应式的书写方法,Zn,锌本身,失去电子生成Zn2，Zn2与电解质溶液成分不反应,Pb,Pb失去,Zn2e=Zn2,(3)氢氧燃料电池(PtPtKOH)的负极是 ，其负极反应特点是_ _，负极反应式是 。 2.正极反应式的书写 (1)首先判断在正极发生反应的物质 当负极材料与电解质溶液能自发地发生化学反应时，在正极上发生电极反应的物质是_； 当负极材料与电解质溶液不能自发地发生化学反应时，在正极上发生电极反应的物质是_。,Pt为惰,性电极，燃料氢气失去电子生成H，H与电解质溶液中的
7、OH反应生,成H2O,电解质溶液中的某种微粒,溶解在电解质溶液中的O2,Pt,H22e2OH=2H2O,(2)然后再根据具体情况写出正极反应式，在书写时也要考虑正极反应产物是否与 反应的问题，若参与反应要书写叠加式。 (3)甲烷燃料电池用铂作电极插入KOH溶液中，其正极反应式是；铜锌原电池(ZnCuH2SO4)的正极反应式是 。,电解质溶液,O22H2O4e=4OH,2H2e=H2,书写原电池电极反应式时注意的问题 (1)正确判断原电池的负极和正极，确定两极上分别发生的具体反应。 (2)确认电极得失电子后的产物是否与电解质溶液发生反应，若能反应，则应写与电解质溶液反应后的电极反应式。 (3)在
8、正极上，若是电解质溶液中的某种离子被还原，提供该离子的电解质无论电离难易如何，一律写离子符号(而在原电池反应中，要遵循离子方程式的书写规则，只有易溶的强电解质用离子符号表示)。,3.锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而受到了普遍重视，目前已研制成功多种锂电池。某种锂电池的总反应式为LiMnO2=LiMnO2，下列说法正确的是 A.Li是正极，电极反应为Lie=Li B.Li是负极，电极反应为Lie=Li C.MnO2是负极，电极反应为MnO2e= D.Li是负极，电极反应为Li2e=Li2,解析,答案,4.燃料电池是目前电池研究的热点之一。现有某课外小组自制的氢氧燃料电池，如图所示，
9、a、b均为惰性电极。下列叙述不正确的是 A.a极是负极，该电极上发生氧化反应 B.b极反应是O24OH4e=2H2O C.总反应的化学方程式为2H2O2=2H2O D.氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源,解析 a极通H2为负极，电极反应式为2H24OH4e=4H2O，发生氧化反应，A正确； b极通O2为正极，电极反应式为O22H2O4e=4OH，B不正确； 正、负极电极反应式相加得总反应为2H2O2=2H2O，C正确； 氢氧燃料电池的能量高，且产物为水，对环境无污染，故是具有应用前景的绿色电源，D正确。,解析,思维启迪,答案,思维启迪 从理论上讲，凡是可燃物的燃烧反应都可以设计成原电池，
10、所以燃料电池的燃料除H2外，还可以用CH4、甲醇(CH3OH)和乙醇(C2H5OH)、肼(N2H4)等，燃料电池的正极反应物一般为氧气。电解质不同，电极反应就不同，如氢氧燃料电池以强碱溶液为电解质，其放电原理为 负极(H2)反应式：2H24e4OH=4H2O(氧化反应) 正极(O2)反应式：O22H2O4e=4OH(还原反应) 电池总反应式：2H2O2=2H2O,氢氧燃料电池以酸性溶液为电解质，其放电原理为 负极(H2)反应式：2H24e=4H(氧化反应) 正极(O2)反应式：O24H4e=2H2O(还原反应) 电池总反应式：2H2O2=2H2ON2H4燃料电池 产物是N2和H2O。,学习小结
11、,达标检测,1.随着人们生活质量的不断提高，废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程，其首要原因是 A.利用电池外壳的金属材料 B.防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染 C.防止电池中渗漏的电解液腐蚀其他物品 D.回收其中的石墨电极,1,2,3,4,5,答案,解析 回收电池的主要目的是防止对环境的污染。,解析,1,2,3,4,答案,2.下列有关电池的说法不正确的是 A.手机上用的锂离子电池属于二次电池 B.铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极 C.甲醇燃料电池可把化学能转化为电能 D.锌锰干电池中，锌电极是负极,5,解析 电池中电子由负极流向正极，B项电子应从Zn电
12、极流向Cu电极。,解析,1,2,3,4,5,答案,3.已知空气锌电池的电极反应为 锌片：Zn2OH2e=ZnOH2O； 碳棒：O22H2O4e=4OH。据此判断，锌片是 A.正极，被还原 B.正极，被氧化 C.负极，被还原 D.负极，被氧化,1,2,3,4,5,4.氢氧燃料电池可以使用在航天飞机上，其反应原理示意图如下所示。下列有关氢氧燃料电池的说法，正确的是 A.该电池工作时电能转化为化学能 B.该电池中电极a是正极 C.外电路中电子由电极b通过导线流向电极a D.该电池的总反应：2H2O2=2H2O,解析 燃料电池是将化学能转化为电能，A项不正确； a极通入H2发生氧化反应，是电池的负极，
13、B项不正确； 外电路中电子由负极流向正极，即由电极a通过导线流向电极b，C项不正确。,解析,答案,5.有人设计以铂和锌为电极材料，植入人体做某种心脏病人的心脏起搏器的能源，它依靠人体血液中一定浓度的O2和H2O进行工作。 (1)负极材料是 ，电极反应为 。 (2)正极材料是 ，电极反应为 。,1,2,3,4,锌,答案,5,2Zn4e=2Zn2,O22H2O4e=4OH,铂,解析 以铂和锌为电极材料，植入人体做某种心脏病人的心脏起搏器的能源，正极是铂，负极是锌，电解质溶液是人体血液，工作时，负极锌被氧化，血液中的O2得到电子被还原。正极的反应为O24e2H2O=4OH；负极的反应为2Zn4e=2Zn2。,解析,本课结束,