人教版選修4 第4章第2節(jié) 化學(xué)電源 課件（43張） (2).ppt

第二節(jié)化學(xué)電源 閱讀思考 自主檢測 任務(wù)一 認(rèn)真閱讀教材第74頁的內(nèi)容 思考回答下列問題 自主學(xué)習(xí)化學(xué)電源的概述 1 化學(xué)電池與其他能源相比有何優(yōu)點 提示與其他能源相比 電池有許多優(yōu)點 例如 它的能量轉(zhuǎn)換效率較高 供能穩(wěn)定可靠 可以制成各種形狀和大小 不同容量和電壓的電池及電池組 使用方便 易于維護 并可在各種環(huán)境下工作 2 如何判斷一種電池的優(yōu)劣或是否適合某種需要 提示判斷一種電池的優(yōu)劣或是否適合某種需要 主要看這種電池單位質(zhì)量或單位體積所能輸出電能的多少 比能量 單位是 w h kg w h l 或者輸出功率的大小 比功率 單位是w kg w l 以及電池的可儲存時間的長短 除特殊情況外 質(zhì)量輕 體積小而輸出電能多 功率大 可儲存時間長的電池 更適合使用者的需要 閱讀思考 自主檢測 任務(wù)二 認(rèn)真閱讀教材第75 78頁的內(nèi)容 思考回答下列問題 1 市售的一次電池常見的品種有哪些 提示市售一次電池品種很多 除熟知的普通鋅錳干電池外 還有堿性鋅錳電池 鋅銀電池 鋰電池等 2 畫一個堿性鋅錳干電池的構(gòu)造圖 并標(biāo)出正 負(fù)極及電池各部分的名稱 提示堿性鋅錳電池的構(gòu)造 閱讀思考 自主檢測 3 鉛蓄電池由哪幾部分構(gòu)成 鉛蓄電池有哪些優(yōu)缺點 提示鉛蓄電池是最常見的二次電池 它由兩組柵狀極板交替排列而成 正極板上覆蓋有pbo2 負(fù)極板上覆蓋有pb 電解質(zhì)是h2so4溶液 優(yōu)點 電壓穩(wěn)定 使用方便 安全可靠 價格低廉 缺點 比能量低 笨重 廢棄電池污染環(huán)境 4 什么是燃料電池 燃料電池和一般化學(xué)電池相比有何特點 提示燃料電池是一種連續(xù)地將燃料和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的化學(xué)電池 它與一般化學(xué)電池不同 一般化學(xué)電池的活性物質(zhì)儲存在電池內(nèi)部 故而限制了電池的容量 而燃料電池的電極本身不包含活性物質(zhì) 只是一個催化轉(zhuǎn)化元件 它工作時 燃料和氧化劑連續(xù)地由外部供給 在電極上不斷地進(jìn)行反應(yīng) 生成物不斷地被排出 于是電池就連續(xù)不斷地提供電能 閱讀思考 自主檢測 1 下列有關(guān)化學(xué)電源的說法中不正確的是 a 化學(xué)電池能將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能b 燃料電池能將全部化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能c 鋅銀電池的電解質(zhì)是koh 負(fù)極材料是znd 一次電池包括堿性鋅錳電池 鋅銀電池 鋰電池等答案 b 閱讀思考 自主檢測 2 據(jù)報道 鋅電池可能取代目前廣泛使用的鉛蓄電池 因為鋅電池容量更大 而且沒有鉛污染 其電池反應(yīng)為2zn o22zno 原料為鋅粒 電解質(zhì)和空氣 則下列敘述正確的是 a 鋅為正極 空氣進(jìn)入負(fù)極反應(yīng)b 負(fù)極反應(yīng)為zn 2e zn2 c 正極發(fā)生氧化反應(yīng)d 電解質(zhì)可能是強酸答案 b 閱讀思考 自主檢測 3 燃料電池是一種新型電池 它利用燃料在反應(yīng)過程中把化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能 氫氧燃料電池的基本反應(yīng)如下 x極 下列判斷中 正確的是 a x是負(fù)極b y是正極c y極發(fā)生還原反應(yīng)d y極發(fā)生氧化反應(yīng)答案 d 重點難點探究 重要考向探究 隨堂檢測 探究問題1 以甲烷燃料電池為例 說明如何根據(jù)總反應(yīng)式 ch4 2o2 2kohk2co3 3h2o 書寫電池的電極反應(yīng)式 提示根據(jù)總反應(yīng)式書寫電極反應(yīng)式一般遵循如下步驟 根據(jù)總反應(yīng)式標(biāo)變價元素的化合價 根據(jù)化合價的變化寫出氧化反應(yīng)或還原反應(yīng) ch4被氧化 氧化產(chǎn)物是k2co3 碳元素升高8價 轉(zhuǎn)移電子數(shù)為8 所以氧化反應(yīng)為ch4 8e 電極反應(yīng)式寫離子方程式 重點難點探究 重要考向探究 隨堂檢測 重點難點探究 重要考向探究 隨堂檢測 2 給可充電電池充電時 如何對接外接電源 以鉛蓄電池為例 說明充電過程和放電過程的區(qū)別與聯(lián)系是什么 提示 可充電電池充放電時的接法 重點難點探究 重要考向探究 隨堂檢測 重點難點探究 重要考向探究 隨堂檢測 知識點撥一 化學(xué)電池1 定義化學(xué)電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置 2 化學(xué)電池的分類 重點難點探究 重要考向探究 隨堂檢測 二 常見的化學(xué)電池1 一次電池 1 堿性鋅錳電池 組成 正極 mno2 負(fù)極 zn 電解質(zhì) koh 工作原理 重點難點探究 重要考向探究 隨堂檢測 2 銀鋅電池 組成 負(fù)極 zn 正極 ag2o 電解質(zhì) koh 工作原理 重點難點探究 重要考向探究 隨堂檢測 2 二次電池 以鉛蓄電池為例 1 組成 正極 pbo2 負(fù)極 pb 電解質(zhì) h2so4 2 工作原理 鉛蓄電池是最常見的二次電池 其電極反應(yīng)分為放電和充電兩個過程 放電過程的電極反應(yīng) 總反應(yīng) 重點難點探究 重要考向探究 隨堂檢測 重點難點探究 重要考向探究 隨堂檢測 3 離子移動的方向 充電電池放電時 電池中陽離子移向正極 陰離子移向負(fù)極 電子按負(fù)極 用電器 正極方向流動 形成電流 對用電器做功 充電時 電池中陽離子移向陰極 陰離子移向陽極 電子按 外接電源的負(fù)極 充電電池的陰極 溶液中陽離子移向陰極 陰離子移向陽極 充電電池的陽極 外接電源的正極 方向流動 形成電流 給充電電池充電 3 燃料電池 1 工作原理 連續(xù)地將燃料和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能 燃料電池的電極本身不參與氧化還原反應(yīng) 只是一個催化轉(zhuǎn)化元件 工作時 燃料和氧化劑連續(xù)地由外部供給 在電極上不斷地進(jìn)行反應(yīng) 生成物不斷地被排出 重點難點探究 重要考向探究 隨堂檢測 2 氫氧燃料電池 氫氧燃料電池的構(gòu)造 重點難點探究 重要考向探究 隨堂檢測 考向一化學(xué)電源原理的應(yīng)用 例題1 微生物電池是指在微生物的作用下將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置 其工作原理如圖所示 下列有關(guān)微生物電池的說法錯誤的是 a 正極反應(yīng)中有co2生成b 微生物促進(jìn)了反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移c 質(zhì)子通過交換膜從負(fù)極區(qū)移向正極區(qū) 重點難點探究 重要考向探究 隨堂檢測 解析 c6h12o6中c的平均化合價為0價 二氧化碳中c的化合價為 4價 所以生成二氧化碳的反應(yīng)為氧化反應(yīng) 故co2在負(fù)極生成 a項錯誤 在微生物的作用下 該裝置為原電池裝置 反應(yīng)速率增大 所以微生物促進(jìn)了反應(yīng)的發(fā)生 b項正確 質(zhì)子交換膜只允許質(zhì)子 即h 通過 原電池中陽離子向正極移動 c項正確 電池的總反應(yīng)實質(zhì)是c6h12o6的氧化反應(yīng) d項正確 答案 a規(guī)律方法點撥 1 寫電極反應(yīng)式時 一定要注意電解質(zhì)是什么 其中陰 陽離子要和電極反應(yīng)式中出現(xiàn)的離子相對應(yīng) 在堿性電解質(zhì)中 電極反應(yīng)式中不能出現(xiàn)h 在酸性電解質(zhì)中 電極反應(yīng)式中不能出現(xiàn)oh 2 正 負(fù)兩極的電極反應(yīng)式在得失電子相等時相加 即得總反應(yīng)式 重點難點探究 重要考向探究 隨堂檢測 成功體驗1近年來aist報告正在研制一種 高容量 低成本 鋰 銅空氣燃料電池 該電池通過一種復(fù)雜的銅腐蝕 現(xiàn)象 產(chǎn)生電力 其中放電過程為下列說法不正確的是 重點難點探究 重要考向探究 隨堂檢測 答案 b 重點難點探究 重要考向探究 隨堂檢測 考向二充電電池原理的應(yīng)用 例題2 高鐵電池是一種新型可充電電池 與普通高能電池相比 該電池能長時間保持穩(wěn)定的放電電壓 高鐵電池的總反應(yīng)為3zn 2k2feo4 8h2o3zn oh 2 2fe oh 3 4koh 下列敘述不正確的是 重點難點探究 重要考向探究 隨堂檢測 答案 c 重點難點探究 重要考向探究 隨堂檢測 規(guī)律方法點撥充電電池電極反應(yīng)式書寫時應(yīng)注意的問題 書寫充電電池的電極反應(yīng)式時 首先從放電過程入手 首先分析反應(yīng)的總方程式 放電時負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng) 元素化合價升高 通常是電極本身或電極中充入的氣體失電子 正極則發(fā)生還原反應(yīng) 元素的化合價降低 其次分析充電過程 充電時的陰極反應(yīng)式與放電時的負(fù)極反應(yīng)式書寫方向正好相反 充電時的陽極反應(yīng)式與放電時的正極反應(yīng)式書寫方向相反 第三 書寫時特別注意兩極反應(yīng)生成的離子能否在電解質(zhì)溶液中共存 若不能共存 則該離子還應(yīng)與電解質(zhì)溶液中的某種離子發(fā)生反應(yīng) 重點難點探究 重要考向探究 隨堂檢測 成功體驗2一種碳納米管能夠吸附氫氣 可做充電電池 如圖所示 的碳電極 該電池的電解質(zhì)溶液為6mol l 1koh溶液 下列說法中正確的是 a 充電時將碳電極與電源的正極相連b 充電時陰極發(fā)生氧化反應(yīng) 重點難點探究 重要考向探究 隨堂檢測 解析 a項 碳納米管能夠吸附氫氣 可做充電電池的負(fù)極 放電時氫氣發(fā)生氧化反應(yīng) 故充電時該電極與外接電源的負(fù)極相連 錯誤 b項 充電時陽極發(fā)生氧化反應(yīng) 陰極發(fā)生還原反應(yīng) 錯誤 c項 放電時鎳電極為正極 得到電子 發(fā)生還原反應(yīng) 其電極反應(yīng)為 nio oh h2o e ni oh 2 oh 正確 d項 放電時碳電極反應(yīng)為 h2 2e 2oh 2h2o 錯誤 答案 c 重點難點探究 重要考向探究 隨堂檢測 考向三燃料電池原理的應(yīng)用 例題3 一種熔融碳酸鹽燃料電池原理示意如圖 下列有關(guān)該電池的說法正確的是 重點難點探究 重要考向探究 隨堂檢測 答案 d 重點難點探究 重要考向探究 隨堂檢測 規(guī)律方法點撥書寫燃料電池的電極反應(yīng)式應(yīng)注意的問題 1 電池的負(fù)極一定是可燃性氣體 失電子 發(fā)生氧化反應(yīng) 電池的正極一定是助燃性氣體 一般是o2 得電子 發(fā)生還原反應(yīng) 2 電極材料一般不參加化學(xué)反應(yīng) 只起傳導(dǎo)電子的作用 3 電極反應(yīng)式作為一種特殊的離子方程式 也必須遵循原子守恒 電荷守恒規(guī)律 重點難點探究 重要考向探究 隨堂檢測 成功體驗3氫氧燃料電池是符合綠色化學(xué)理念的新型發(fā)電裝置 右圖為電池示意圖 該電池電極表面鍍了一層細(xì)小的鉑粉 鉑吸附氣體的能力強 性質(zhì)穩(wěn)定 請回答 1 氫氧燃料電池的能量轉(zhuǎn)化主要形式是 在導(dǎo)線中電子的流動方向為 用a b表示 電池中的交換膜為陰離子交換膜 則溶液中oh 的移動方向為由池移向池 填 左 或 右 2 負(fù)極反應(yīng)式為 正極反應(yīng)式為 重點難點探究 重要考向探究 隨堂檢測 重點難點探究 重要考向探究 隨堂檢測 1 下列有關(guān)電池的說法不正確的是 a 手機上用的鋰離子電池屬于二次電池b 銅鋅原電池工作時 電子沿外電路從銅電極流向鋅電極c 甲醇燃料電池可把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能d 鋅錳干電池中 鋅電極是負(fù)極解析 二次電池 即可充電電池 所以a項對 b中 在原電池中 活潑金屬zn是負(fù)極 負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng) 因此電子的流向是由負(fù)極 鋅電極 流向正極 銅電極 b項錯 答案 b 重點難點探究 重要考向探究 隨堂檢測 2 堿性電池具有容量大 放電電流大的特點 故得到廣泛應(yīng)用 鋅錳堿性電池以koh溶液為電解液 電池總反應(yīng)式為下列說法錯誤的是 a 電池工作時 鋅失去電子c 電池工作時 電子由正極通過外電路流向負(fù)極d 外電路中每通過0 2mol電子 鋅的質(zhì)量理論上減小6 5g 重點難點探究 重要考向探究 隨堂檢測 答案 c 重點難點探究 重要考向探究 隨堂檢測 重點難點探究 重要考向探究 隨堂檢測 解析 原電池中負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng) 正極發(fā)生還原反應(yīng) 通氧氣的一極為正極 選項a不正確 根據(jù)電極反應(yīng)式和電子守恒可知參加反應(yīng)的氧氣與c2h6的物質(zhì)的量之比為7 2 選項b正確 c項 由電極反應(yīng)式可知 放電一段時間后 koh的物質(zhì)的量濃度減小 選項c不正確 負(fù)極周圍的oh 參與電極反應(yīng) 不斷減少 水電離產(chǎn)生的h 就不斷增加 向負(fù)極移動 選項d不正確 答案 b 重點難點探究 重要考向探究 隨堂檢測 4 生產(chǎn)鉛蓄電池時 在兩極板上的鉛 銻合金柵架上均勻涂上膏狀的pbso4 干燥后再安裝 充電后即可使用 發(fā)生的反應(yīng)是下列對鉛蓄電池的說法錯誤的是 a 需要定期補充硫酸b 工作時鉛是負(fù)極 pbo2是正極d 工作時電解質(zhì)溶液的密度減小 重點難點探究 重要考向探究 隨堂檢測 解析 鉛蓄電池在工作時相當(dāng)于原電池 負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng) 正極發(fā)生還原反應(yīng) 所以pb是負(fù)極 pbo2是正極 在工作時 負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)是鉛失去電子生成pb2 pb2 與溶液中的反應(yīng)生成pbso4沉淀 放電時消耗的硫酸與充電時生成的硫酸等量 在電池制備時 pbso4的量是一定的 制成膏狀的pbso4干燥后安裝 說明h2so4不用補充 放電時 h2so4被消耗 溶液中h2so4的物質(zhì)的量濃度減小 所以溶液的密度也隨之減小 答案 a 重點難點探究 重要考向探究 隨堂檢測 5 熔融鹽燃料電池具有很高的發(fā)電效率 因而受到重視 可用li2co3和na2co3的熔融鹽混合物作電解質(zhì) co為負(fù)極燃?xì)?空氣與co2的混合氣為正極助燃?xì)?制得在650 下工作的燃料電池 請完成有關(guān)的電池反應(yīng)式 正極反應(yīng)式 總電池反應(yīng)式 解析 負(fù)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng) 正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng) 依題意 總電池反應(yīng)式應(yīng)為co的燃燒反應(yīng) 即2co o22co2 根據(jù)正極反應(yīng)式 負(fù)極反應(yīng)式 總電池反應(yīng)式 可推知正極反應(yīng)式 重點難點探究 重要考向探究 隨堂檢測 6 航天飛機常采用新型燃料電池作為電能來源 燃料電池一般指采用h2 ch4