化學(xué)電源課件高一下學(xué)期化學(xué)人教版

化學(xué)電源第3課時(shí)第一節(jié)化學(xué)反應(yīng)與能量變化學(xué)習(xí)目標(biāo)1.通過(guò)認(rèn)識(shí)生活中常用的各類(lèi)電池,能夠辨識(shí)一次電池、二次電池、燃料電池等。2.通過(guò)常見(jiàn)化學(xué)電源的學(xué)習(xí),能解釋其工作原理,書(shū)寫(xiě)簡(jiǎn)單化學(xué)電源的電極反應(yīng)式。任務(wù)分項(xiàng)突破『自主梳理』學(xué)習(xí)任務(wù)認(rèn)識(shí)常見(jiàn)的化學(xué)電源1.一次電池(1)特點(diǎn):電池放電后

充電(內(nèi)部的氧化還原反應(yīng)

逆向進(jìn)行),如鋅錳干電池屬于一次電池。不能無(wú)法(2)鋅錳干電池的構(gòu)造如圖所示。①鋅筒為

,電極反應(yīng)是Zn-2e-Zn2+。②石墨棒為

,最終被還原的物質(zhì)是

。③NH4Cl糊的作用是

。負(fù)極正極二氧化錳作電解質(zhì)溶液2.二次電池(充電電池)(1)特點(diǎn):二次電池在放電時(shí)所進(jìn)行的

,在充電時(shí)可以

,使電池恢復(fù)到放電前的狀態(tài)。(2)能量轉(zhuǎn)化:化學(xué)能

電能。(3)常見(jiàn)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(yīng)逆向進(jìn)行3.燃料電池(1)特點(diǎn):①反應(yīng)物不是儲(chǔ)存在電池內(nèi)部;②能量轉(zhuǎn)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(fù)極,通入空氣(或O2)的電極為正極。氫氣甲烷『互動(dòng)探究』探究1辨析電池類(lèi)別提示:一次電池、一次電池、二次電池;燃料電池。問(wèn)題1:圖甲、圖乙、圖丙所示電池的類(lèi)別分別是什么?圖丁所示新能源車(chē)的動(dòng)力電池是哪類(lèi)電池?問(wèn)題2:結(jié)合所學(xué)知識(shí)判斷干電池與充電電池的本質(zhì)區(qū)別,并說(shuō)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(yīng)是不可逆的;充電電池又稱(chēng)二次電池,它在放電時(shí)所進(jìn)行的氧化還原反應(yīng),在充電時(shí)可以逆向進(jìn)行,使電池恢復(fù)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(yīng)物不是儲(chǔ)存在電池內(nèi)部,而是從外部提供,這時(shí)電池起著類(lèi)似試管、燒杯等反應(yīng)器的作用。探究2化學(xué)電源的工作原理鋰電池是一類(lèi)應(yīng)用廣泛的化學(xué)電源,大致可分為兩類(lèi):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(jià)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(yīng)式為4Li+O2+2H2O4LiOH。問(wèn)題3:A、B分別為原電池的什么極,發(fā)生什么反應(yīng)?寫(xiě)出電極反應(yīng)式。電解液b的pH如何變化?提示:A極為負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng),4Li-4e-4Li+;B極為正極,發(fā)生還原反應(yīng),O2+4e-+2H2O4OH-;電解液b中c(OH-)增大,溶液pH增大。問(wèn)題4:電解液a可以是水溶液?jiǎn)?為什么?電解液a中的Li+向什么極遷移?提示:不可以。因?yàn)長(zhǎng)i與H2O反應(yīng);Li+為陽(yáng)離子,向B極方向遷移。歸納拓展常見(jiàn)化學(xué)電源電池反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)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(diǎn)一一次電池C解析:由電池放電時(shí)反應(yīng)分析,Zn化合價(jià)升高,失去電子,作電池的負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng),A正確;該電池反應(yīng)產(chǎn)物存在Zn(OH)2,電解質(zhì)溶液呈堿性,B正確;電池工作時(shí),電子從電池的負(fù)極流向正極,即電子從Zn極經(jīng)過(guò)外電路流到Ag2O極,電子不能通過(guò)電解質(zhì)溶液,C錯(cuò)誤;正極得到電子,發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為Ag2O+2e-+H2O2Ag+2OH-,D正確。B解析:從電池的總反應(yīng)看,鋰失去電子,作負(fù)極,A錯(cuò)誤;鋰作負(fù)極,放電時(shí)電極反應(yīng)為L(zhǎng)i-e-Li+,B正確;放電時(shí)正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng),C錯(cuò)誤;電池放電時(shí),常會(huì)伴隨熱量變化,則能量轉(zhuǎn)化率小于100%,D錯(cuò)誤。題點(diǎn)二二次電池3.新能源汽車(chē)最重要的部件就是電池,現(xiàn)有一款鉛酸蓄電池,放電時(shí)的電池反應(yīng):Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O。下列敘述正確的是(

)A.電池放電時(shí),電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能B.電池放電時(shí),Pb是負(fù)極C.電池放電時(shí),PbO2得電子,被氧化D.電池放電時(shí),溶液酸性增強(qiáng)B解析:電池放電時(shí)為原電池,化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,A錯(cuò)誤;電池放電時(shí),Pb發(fā)生氧化反應(yīng),作負(fù)極,B正確;放電時(shí)PbO2得電子,被還原,C錯(cuò)誤;由放電時(shí)的電池總反應(yīng)可知,反應(yīng)消耗硫酸,溶液的酸性減弱,D錯(cuò)誤。C題點(diǎn)三燃料電池的應(yīng)用5.氫氧燃料電池具有綠色環(huán)保和高效等特點(diǎn),某種氫氧燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。該電池工作時(shí)(

)A.a處通入O2B.甲電極為負(fù)極C.電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能D.正極反應(yīng)式為H2-2e-2H+B6.燃料電池一直是電池研究的熱點(diǎn),可作為汽車(chē)的能源。一種堿性天然氣燃料電池的簡(jiǎn)易裝置如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(

)A.a電極是負(fù)極,該電極上發(fā)生氧化反應(yīng)B.b電極上的反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-4OH-C.電池工作時(shí),溶液中的K+向a極移動(dòng)D.該電池能提高能量的利用率,且?guī)缀醪慌欧艤厥覛怏wCO2C知識(shí)整合學(xué)科素養(yǎng)測(cè)評(píng)電池廣泛應(yīng)用于日常生活、生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)等方面,請(qǐng)根據(jù)題中提供的信息,回答下列問(wèn)題。(1)鉛酸蓄電池在放電時(shí)發(fā)生的總反應(yīng)為Pb+PbO2+2H2SO4

2PbSO4+2H2O。負(fù)極的電極反應(yīng)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(jié)構(gòu)如圖所示,其中電解質(zhì)是LiClO4,溶于混合有機(jī)溶劑中,Li+通過(guò)電解質(zhì)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(fù)極(a極),MnO2為正極(b極),電池工作時(shí),外電路中電流由正極b流向負(fù)極a。ba②電池的正極反應(yīng)式為

。

解析:②Li+通過(guò)電解質(zhì)遷移入MnO2晶格中,生成LiMnO2,則正極反應(yīng)式為MnO2+e-+Li+LiMnO2。MnO2+e-+Li+LiMnO2③是否可用水代替電池中的混合有機(jī)溶劑

(填“是”或“否”),原因是

。

解析:③負(fù)極材料鋰是活潑的金屬,能與水發(fā)生反應(yīng),不能用水代替電池中的混合有機(jī)溶劑。否電極鋰是活潑金屬,能與水反應(yīng)(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(fù)極反應(yīng)物是

,H+從

(填“a”或“b”,下同)極移動(dòng)到

極。

解析:(3)①結(jié)合題圖裝置,可知CH3OH在負(fù)極b上發(fā)生氧化反應(yīng),通入O2的電極a為正極,電池工作時(shí),H+從b極(負(fù)極)向a極(正極)移動(dòng)。CH3OHba②正極反應(yīng)式為

。

解析:②電解質(zhì)溶液呈酸性,正極上O2得電子被還原生成H2O,電極反應(yīng)式為O2+4e-+4H+2H2O。O2+4e-+4H+2H2O命題解密與解題指導(dǎo)情境解讀:本題以常見(jiàn)的三種化學(xué)電池為背景,考查化學(xué)