高中化學 第1章 化學反應與能量轉(zhuǎn)化 1.3.2 化學電源導學案 魯科版選修4.doc

1-3-2 化學電源 【學習目標】1.了解化學電源的分類方法。2.了解幾種常見化學電源的組成和工作原理。3.了解化學電源廣泛的應用及廢舊電池對環(huán)境的危害，設想其處理方法。【學習重難點】學習重點：常見化學電源的組成和工作原理學習難點：常見化學電源的組成和工作原理【自主預習】1原電池的設計與判斷(1)依據(jù)feh2so4=feso4h2設計原電池，可選用 作負極， 作正極，用導線連接后，置于電解質(zhì)溶液 中。(2)若電極材料選銅和石墨，電解質(zhì)溶液選硫酸鐵溶液，外加導線，能否構成原電池？ 。若能，請寫出電極反應式，負極為 ；正極為 。(若不能，后兩空不填)(3)若(2)題中電極材料選銅和鐵，則負極反應式為 ，正極反應式為 ，其電池總反應的離子方程式為 。2回答下列問題：(1)電工操作上規(guī)定：不能把銅導線和鋁導線連接在一起使用。請說明原因： 。(2)實驗室用鋅與稀硫酸反應制取氫氣時，常加入少量的硫酸銅溶液的原因是 。(3)有三種金屬片a、b、c，用導線將a、b連接浸泡在硫酸銅溶液中，a質(zhì)量減小，b質(zhì)量增加；用導線將a、c連接浸泡在稀硫酸中，c不斷溶解，a有氣泡產(chǎn)生。由此判斷三種金屬的活動性順序是 ?！绢A習檢測】1下列說法錯誤的是()a依據(jù)原電池的原理設計出了化學電源b原電池是化學電源的雛形c判斷一種電池的優(yōu)劣主要是看其負極材料的活潑性d氧化還原反應所釋放的化學能，是化學電源的能量來源2下列說法中，不正確的是()a化學電池是將化學能轉(zhuǎn)變成電能的裝置b化學電池的種類包括一次電池、二次電池和燃料電池等c化學電池供能穩(wěn)定可靠，使用方便，易于維護d廢舊電池可以隨意丟棄合作探究探究活動一：化學電池化學電池是將 的裝置。其種類很多，常分為以下三類。請你舉出生活中常見的電池，并將其分類填入下表：種類特點(分類依據(jù))實例一次電池 二次電池 燃料電池 歸納總結化學電池是一類應用范圍廣、實用性強的電源，分為一次電池、二次電池(可充電電池)、燃料電池(連續(xù)電池)。使用后的廢棄電池中含有 和酸、堿等有害物質(zhì)，隨處丟棄會給 、 等造成嚴重的污染。所以廢棄電池要進行回收利用。【學以致用】1下列說法正確的是()a堿性鋅錳電池是二次電池b鉛蓄電池是一次電池c二次電池又叫蓄電池，它放電后可以再充電使活性物質(zhì)獲得再生d燃料電池的活性物質(zhì)大量儲存在電池內(nèi)部2下列有關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能轉(zhuǎn)化為電能d鋅錳干電池中，鋅電極是負極探究點二常見的化學電池1一次電池(1)堿性鋅錳干電池是一種常用的一次電池，其負極是 ，正極是 ，電解質(zhì)溶液是 溶液。負極反應式：zn2oh2e=znoh2o，正極反應式：mno22h2o2e=mn(oh)22oh，總反應式：znmno2h2o=mn(oh)2zno。(2)鋅銀電池具有比能量大、電壓穩(wěn)定、儲存時間長等特點。試根據(jù)總反應式znag2oh2o=zn(oh)22ag判斷：負極是 ，其依據(jù)是 。正極反應式是 ，反應類型是 。2二次電池鉛蓄電池是常見的二次電池，其負極是 ，正極是 ，電解質(zhì)溶液是 。已知鉛蓄電池的放電反應和充電反應表示如下：pbpbo22h2so42pbso42h2o(1)請你分析并寫出鉛蓄電池放電時的電極反應式負極： ；正極： 。(2)鉛蓄電池充電時，發(fā)生氧化反應的物質(zhì)是 ，其電極反應式是 ；發(fā)生還原反應的物質(zhì)是 ，其電極反應式是 。(3)放電過程中，電解質(zhì)溶液的ph變化是 ，理由是 。3燃料電池(1)氫氧燃料電池用pt作電極，不斷充入燃料(h2)和氧化劑(o2)，分別在兩極發(fā)生氧化反應和還原反應，電池總反應式是2h2o2=2h2o。氫氧燃料電池在不同介質(zhì)中的電極反應介質(zhì)負極反應式正極反應式酸性 中性 堿性 (2)燃料電池的燃料除氫氣外，還有 、 、 、氨氣、肼等氣體或液體。若用導線相連的兩個鉑電極插入koh溶液中，然后向兩極分別通入甲醇(ch3oh)和氧氣，發(fā)生原電池反應。在負極發(fā)生氧化反應的是 ，其產(chǎn)物最終是 ，負極反應式是 ；正極反應式是 ；總反應式是 。歸納總結1常見化學電池的比較(1)一次電池：活潑金屬作負極，參與電極反應，放電完成后，不能再使用。(2)二次電池：兩電極都參與電極反應，可充電、放電，循環(huán)使用。(3)燃料電池：兩電極都不參與電極反應，不斷充入的物質(zhì)分別在兩極發(fā)生反應，可連續(xù)使用。2書寫化學電池中電極反應式注意的問題(1)正確判斷出化學電池的負極和正極，確定兩極上分別發(fā)生的具體反應。(2)確認電極得失電子后的產(chǎn)物是否能與電解質(zhì)溶液發(fā)生反應，若能反應，則應寫與電解質(zhì)溶液反應后的電極反應式。(3)在正極上，若是電解質(zhì)溶液中的某種離子被還原，無論該離子是強電解質(zhì)提供的，還是弱電解質(zhì)提供的，一律寫離子符號。(4)書寫二次電池的電極反應式時，要注意判斷充電方向與放電方向。放電時的電極反應式倒過來即為充電時的電極反應式(注意電子的得失)?！緦W以致用】3微型紐扣電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應用，有一種銀鋅電池，其電極分別是ag2o和zn，電解質(zhì)溶液為koh溶液，電極反應為zn2oh2e=znoh2oag2oh2o2e=2ag2oh總反應為ag2ozn=zno2ag根據(jù)上述反應式，判斷下列敘述中正確的是()a在使用過程中，電池負極區(qū)溶液的ph增大b在使用過程中，電子由ag2o經(jīng)外電路流向zn極czn是負極，ag2o是正極dzn極發(fā)生還原反應，ag2o極發(fā)生氧化反應4一種新型燃料電池，它以多孔鎳板為電極插入koh溶液中，然后分別向兩極通入乙烷和氧氣，其電極反應式為c2h618oh14e=2co12h2o、7h2oo214e=14oh，有關此電池的推斷正確的是()a通氧氣的電極為負極b參加反應的氧氣與c2h6的物質(zhì)的量之比為72c放電一段時間后，koh的物質(zhì)的量濃度不變d電解質(zhì)溶液中，co向正極移動5用兩根鉑絲作電極插入koh溶液中，再分別向兩極通入甲烷氣體和氧氣，可形成原電池燃料電池，該電池放電時發(fā)生的反應為ch42koh2o2=k2co33h2o，下列說法錯誤的是()a通甲烷的一極為負極，通氧氣的一極為正極b放電時，通入o2一極附近溶液的ph升高c放電一段時間后，koh的物質(zhì)的量不發(fā)生變化d通甲烷極的電極反應式是ch410oh8e=co7h2o【學習小結】【鞏固練習】1堿性電池具有容量大、放電電流大的特點，因而得到廣泛應用。堿性鋅錳電池以氫氧化鉀溶液為電解質(zhì)溶液，電池總反應式為zn(s)2mno2(s)h2o(l)=zn(oh)2(s)mn2o3(s)。下列說法中，錯誤的是()a電池工作時，鋅失去電子b電池正極的電極反應式為2mno2(s)h2o(l)2e=mn2o3(s)2oh(aq)c電池工作時，電子由正極通過外電路流向負極d外電路中每通過0.2 mol電子，鋅的質(zhì)量減少 6.5 g2鉛蓄電池的兩極分別為pb、pbo2，電解質(zhì)溶液為h2so4，工作時的電池反應為pbpbo22h2so4=2pbso42h2o，下列結論正確的是()apb為正極被氧化 b溶液的ph不斷減小cso只向pbo2處移動 d電解質(zhì)溶液ph不斷增大3我國首創(chuàng)的海洋電池以鋁板為負極，鉑網(wǎng)為正極，海水為電解質(zhì)溶液，空氣中的氧氣與鋁反應產(chǎn)生電流。電池總反應為4al3o26h2o=4al(oh)3，下列說法不正確的是()a正極反應式為o22h2o4e=4ohb電池工作時，電流由鋁電極沿導線流向鉑電極c以網(wǎng)狀的鉑為正極，可增大與氧氣的接觸面積d該電池通常只需更換鋁板就可繼續(xù)使用4(1)今有反應2h2o22h2o，要構成燃料電池，則負極通入的應是_，正極通入的應是_，電極反應式分別為_、_。(2)如把koh改為稀h2so4作電解質(zhì)溶液，則電極反應式分別為_、_。(3)上述(1)和(2)的電解質(zhì)溶液不同，反應進行后，(1)中溶液ph變_(填“大”或“小”，下同)，(2)中溶液ph變_。(4)如把h2改為甲烷，koh溶液作電解質(zhì)溶液，則電極反應式分別為_、_?！究偨Y與反思】通過自評、互評、師評相結合對本節(jié)學習過程進行反思感悟?！緟⒖即鸢浮俊咀灾黝A習】1(1)鐵片，銅片(或石墨)，稀硫酸(2)能。cu2e=cu2； 2fe32e=2fe2。 (3) fe2e=fe2，2fe32e=2fe2 ， fe2fe3=3fe2。2 (1)當cu、al導線連接時，接觸到潮濕的空氣就易形成原電池而被腐蝕。(2)鋅與稀硫酸反應時，加入少量cuso4，cu2被鋅置換出來，生成的單質(zhì)cu附著在鋅的表面，此時會發(fā)生原電池反應，鋅為負極，使反應速率加快。(3) cab?！绢A習檢測】1. c 2. d【合作探究】探究活動一：化學能轉(zhuǎn)化電能種類特點(分類依據(jù))實例一次電池放完電以后不能再使用普通鋅錳電池、堿性鋅錳電池二次電池充電、放電可循環(huán)進行鉛蓄電池、鎳氫電池燃料電池可通過不斷充入還原劑、氧化劑，連續(xù)使用氫氧燃料電池、ch4燃料電池歸納總結汞、鎘、鉻、鉛等大量的重金屬，土壤，水源【學以致用】1. c 2. b 探究活動二1(1) zn， mno2， koh（2）zn，在總反應式中鋅元素化合價升高，失去電子，鋅為負極。ag2oh2o2e=2ag2oh，還原反應。2pb， pbo2，硫酸溶液(1) pbso2e=pbso4；pbo24hso2e=pbso42h2o。(2) pbso4， pbso42h2o2e=pbo24hso； pbso4，pbso42e=pbso。(3)變大， h2so4不斷被消耗，使h減小，ph增大3. （1）介質(zhì)負極反應式正極反應式酸性2h24e=4ho24h4e=2h2o中性2h24e=4ho22h2o4e=4oh堿性2h24e4oh=4h2oo22h2o4e=4oh(2)烴類、醇類、煤氣、，ch3oh， h2o、c