高中化學(課標點擊+知識導學+典例精析)第四章第二節(jié)化學電源課件新人教版選修4

1、第四章電化學基礎 第二節(jié)化學電源第二節(jié)化學電源 欄目鏈接1.了解化學電源的優(yōu)點及在各方面的應用。了解化學電源的優(yōu)點及在各方面的應用。2.認識一次電池、二次電池和燃料電池。認識一次電池、二次電池和燃料電池。3.了解廢舊電池對環(huán)境的危害，樹立環(huán)保意識了解廢舊電池對環(huán)境的危害，樹立環(huán)保意識 欄目鏈接 欄目鏈接要點一化學電池要點一化學電池 化學電池是將化學電池是將_能變成能變成_能的裝置。能的裝置。 1 1化學電池的分類化學電池的分類化學電池化學電池 2 2優(yōu)點優(yōu)點 (1)(1)化學電池的化學電池的_較高，供能穩(wěn)定可靠。較高，供能穩(wěn)定可靠。 (2)(2)可以制成各種形狀和大小、不同容量和電壓的電可以制

2、成各種形狀和大小、不同容量和電壓的電池及電池組。池及電池組。 (3)(3)使用方便，易于維護，并可在各種環(huán)境下工作。使用方便，易于維護，并可在各種環(huán)境下工作。化學化學電電一次一次二次二次燃料燃料能量轉換效率能量轉換效率 欄目鏈接3判斷電池優(yōu)劣的主要標準判斷電池優(yōu)劣的主要標準(1)比能量：即單位質量或單位體積所能比能量：即單位質量或單位體積所能_的多少，的多少，單位是單位是(Wh)/kg或或(Wh)/L。(2)比功率：即單位質量或單位體積所能比功率：即單位質量或單位體積所能_的大小，的大小，單位是單位是W/kg或或W/L。(3)電池的電池的 _ 的長短。的長短。4化學電池回收利用化學電池回收利用

3、廢舊電池中含廢舊電池中含_和和_等有害物質，應回收等有害物質，應回收利用，既減少污染，又節(jié)約資源。利用，既減少污染，又節(jié)約資源。輸出電能輸出電能輸出功率輸出功率可儲存時間可儲存時間重金屬重金屬酸堿酸堿 欄目鏈接要點二一次電池要點二一次電池一次電池的電解質溶液制成一次電池的電解質溶液制成_，不流動，也叫做，不流動，也叫做干電池。干電池。1 1特點特點一次電池不能充電，不能反復使用。一次電池不能充電，不能反復使用。2 2常見的一次電池常見的一次電池膠狀膠狀 欄目鏈接鋅鋅MnO2KOHZnAg2OKOHZn2OH2e=Zn(OH)2大電流大電流連續(xù)放電連續(xù)放電小電流連續(xù)放電小電流連續(xù)放電 欄目鏈接要

4、點三二次電池要點三二次電池二次電池放電后可以再二次電池放電后可以再_使活性物質獲得再生，使活性物質獲得再生，又稱又稱_或或_。1 1鉛蓄電池的構造鉛蓄電池的構造負極：負極：_，正極：，正極：_，電解質溶液：，電解質溶液：_溶液。溶液。2 2鉛蓄電池的工作原理鉛蓄電池的工作原理(1)(1)放電時：放電時：負極：負極：_；充電充電充電電池充電電池蓄電池蓄電池PbPbO2H2SO4Pb(s)SO(aq)2e=PbSO4(s) 欄目鏈接正極：正極：PbOPbO2 2(s)(s)4H4H(aq)(aq)SO(aq)SO(aq)2e2e=PbSO=PbSO4 4(s)(s)2H2H2 2O(l)O(l)；

5、總反應：總反應：Pb(s)Pb(s)PbOPbO2 2(s)(s)2H2H2 2SOSO4 4(aq)=2PbSO(aq)=2PbSO4 4(s)(s)2H2H2 2O(l)O(l)。(2)(2)充電時：充電時：鉛蓄電池的充電反應是放電反應的逆過程鉛蓄電池的充電反應是放電反應的逆過程陰極：陰極：_；陽極：陽極：PbSOPbSO4 4(s)(s)2H2H2 2O(l)O(l)2e2e=PbO=PbO2 2(s)(s)4H4H(aq)(aq)SO(aq)SO(aq)；總反應：總反應：2PbSO2PbSO4 4(s)(s)2H2H2 2O(l)=Pb(s)O(l)=Pb(s)PbOPbO2 2(s)

6、(s)2H2H2 2SOSO4 4(aq)(aq)。PbSO4(s)2e=Pb(s)SO(aq) 欄目鏈接總反應：總反應：2PbSO2PbSO4 4(s)(s)2H2H2 2O(l)=Pb(s)O(l)=Pb(s)PbOPbO2 2(s)(s)2H2H2 2SOSO4 4(aq)(aq)。上述充放電反應可寫成一個可逆反應方程式：上述充放電反應可寫成一個可逆反應方程式：3 3鉛蓄電池的特點鉛蓄電池的特點電壓穩(wěn)定、使用方便、安全可靠、價格低廉、生產(chǎn)生活電壓穩(wěn)定、使用方便、安全可靠、價格低廉、生產(chǎn)生活中應用廣泛，缺點是比能量低、笨重、廢棄電池污染環(huán)境中應用廣泛，缺點是比能量低、笨重、廢棄電池污染環(huán)境

7、 欄目鏈接要點四燃料電池要點四燃料電池H22e=2HH22e2OH=2H2O2H2O2=2H2O小小 欄目鏈接電極反應式的書寫方法電極反應式的書寫方法1 1書寫要遵循的原則書寫要遵循的原則原電池兩電極上分別發(fā)生氧化反應或還原反應，因此電極反原電池兩電極上分別發(fā)生氧化反應或還原反應，因此電極反應式的書寫要遵循質量守恒、電子守恒及電荷守恒。應式的書寫要遵循質量守恒、電子守恒及電荷守恒。弱電解質、氣體和難溶物均寫成化學式，其余的以離子符號弱電解質、氣體和難溶物均寫成化學式，其余的以離子符號表示。表示。正極反應、負極反應產(chǎn)物根據(jù)題意或化學方程式確定，也要正極反應、負極反應產(chǎn)物根據(jù)題意或化學方程式確定，

8、也要注意電解質溶液的成分對電極產(chǎn)物的影響。注意電解質溶液的成分對電極產(chǎn)物的影響。2 2電極反應式的書寫類型電極反應式的書寫類型(1)(1)根據(jù)裝置書寫電極反應式。根據(jù)裝置書寫電極反應式。首先判斷該電池所依據(jù)的化學反應，從而確定兩個半反應即首先判斷該電池所依據(jù)的化學反應，從而確定兩個半反應即電極反應。電極反應。綜合綜合拓展拓展 欄目鏈接(2)(2)給出總反應式，寫電極反應式。給出總反應式，寫電極反應式。各類電極反應式的一般書寫步驟為：各類電極反應式的一般書寫步驟為：列出物質，標電列出物質，標電子的得失；子的得失；選離子，配電荷；選離子，配電荷；配個數(shù)，巧用水；配個數(shù)，巧用水；兩式兩式加，驗總式。

9、加，驗總式。如以如以2H2H2 2O O2 2=2H=2H2 2O O為例，當電解質溶液為為例，當電解質溶液為KOHKOH溶液時的溶液時的電極反應式的書寫步驟如下：電極反應式的書寫步驟如下：負極反應式的書寫負極反應式的書寫根據(jù)總反應方程式列出總式兩邊化合價升高的有關物根據(jù)總反應方程式列出總式兩邊化合價升高的有關物質為質為H H2 2，轉移電子數(shù)為，轉移電子數(shù)為4e4e：2H2H2 24e4e=4H=4H。根據(jù)電解質溶液的酸堿性，用根據(jù)電解質溶液的酸堿性，用H H或或OHOH或其他離子配或其他離子配平，使兩邊電荷總數(shù)相等：平，使兩邊電荷總數(shù)相等：2H2H2 24e4e4OH4OH=4H=4H2

10、2O O。注意：電子帶負電荷；在堿性溶液中，電極反應式不出注意：電子帶負電荷；在堿性溶液中，電極反應式不出現(xiàn)現(xiàn)H H。 欄目鏈接利用利用H H2 2O O使兩邊的元素守恒，即得：使兩邊的元素守恒，即得：2H2H2 24e4e4OH4OH=4H=4H2 2O O。正極反應式的書寫正極反應式的書寫O O2 24e4e=2O=2O2 2。O O2 24e4e2H2H2 2O=4OHO=4OH，注意在堿性，注意在堿性溶液中提供溶液中提供H H使使O O2 2變?yōu)樽優(yōu)镺HOH的是水，要寫成化學式的形式。的是水，要寫成化學式的形式。將正負極反應式相加，若得到總反應式，說明寫法正確。將正負極反應式相加，若得

11、到總反應式，說明寫法正確。(3)(3)可充電電池電極反應式的書寫?？沙潆婋姵仉姌O反應式的書寫。在書寫可充電電池電極反應式時，由于電極都參加反應，且在書寫可充電電池電極反應式時，由于電極都參加反應，且正方向、逆方向反應都能反應，所以要明確電池和電極，放電正方向、逆方向反應都能反應，所以要明確電池和電極，放電為原電池，充電為電解池；原電池的負極與電解池的陽極發(fā)生為原電池，充電為電解池；原電池的負極與電解池的陽極發(fā)生氧化反應，對應元素化合價升高；原電池的正極與電解池的陰氧化反應，對應元素化合價升高；原電池的正極與電解池的陰極發(fā)生還原反應，對應元素化合價降低。極發(fā)生還原反應，對應元素化合價降低。 欄目

12、鏈接(4)(4)給出電極反應書寫總反應方程式。給出電極反應書寫總反應方程式。根據(jù)給出的兩個電極反應式，寫出總反應方程式時，首先根據(jù)給出的兩個電極反應式，寫出總反應方程式時，首先要使兩個電極反應式的得失電子相等后將兩式相加，消去反應要使兩個電極反應式的得失電子相等后將兩式相加，消去反應物和生成物中相同的物質即可。注意若反應式同側出現(xiàn)不能共物和生成物中相同的物質即可。注意若反應式同側出現(xiàn)不能共存的離子，如存的離子，如H H和和OHOH、PbPb2 2和和SOSO，要寫成反應后的物質如，要寫成反應后的物質如H H2 2O O、PbSOPbSO4 4。特別提示：特別提示：解答書寫有關電極反應式的題目時

13、，應先解答書寫有關電極反應式的題目時，應先寫出總化學方程式，再找出電解質溶液的成分，最后分別寫出總化學方程式，再找出電解質溶液的成分，最后分別寫出正極反應式和負極反應式，從而作出合理的判斷。寫出正極反應式和負極反應式，從而作出合理的判斷。 欄目鏈接 欄目鏈接一、一次電池一、一次電池例例1堿性電池具有容量大、放電電流大的特點，因此堿性電池具有容量大、放電電流大的特點，因此得到廣泛應用。鋅錳堿性電池以氫氧化鉀溶液為電解液，電得到廣泛應用。鋅錳堿性電池以氫氧化鉀溶液為電解液，電池總反應式為：池總反應式為：Zn(s)Zn(s)2MnO2MnO2 2(s)(s)H H2 2O(l)=Zn(OH)O(l)

14、=Zn(OH)2 2(s)(s)MnMn2 2O O3 3(s)(s)。下列說法錯誤的是。下列說法錯誤的是( () )A A電池工作時，鋅失去電子電池工作時，鋅失去電子B B電池負極的電極反應式為電池負極的電極反應式為ZnZn2e2e2OH2OH=Zn(OH)=Zn(OH)2 2C C電池工作時，電子由正極通過外電路流向負極電池工作時，電子由正極通過外電路流向負極D外電路中每通過外電路中每通過0.2 mol電子，鋅的質量理論上減電子，鋅的質量理論上減小小6.5 g解析：解析：該電池中該電池中ZnZn為負極，失去電子；該反應中轉移為負極，失去電子；該反應中轉移2e2e，通過計算每轉移，通過計算每

15、轉移0.2 mol0.2 mol電子，電子，ZnZn反應反應6.5 g6.5 g；電子；電子由負極通過外導線流向正極，所以由負極通過外導線流向正極，所以C C錯。錯。答案：答案：C C名師點睛：名師點睛：原電池工作時，活潑金屬為負極，失去電原電池工作時，活潑金屬為負極，失去電子，所以電子流向為：負極子，所以電子流向為：負極導線導線正極。正極。在書寫電極反應式時考慮離子反應、離子共存的情況。在書寫電極反應式時考慮離子反應、離子共存的情況。 欄目鏈接變式變式應用應用1 1(2013(2013海南卷海南卷)MgAgCl)MgAgCl電池是一種能被海水激活電池是一種能被海水激活的一次性貯備電池，電池反

16、應方程式為：的一次性貯備電池，電池反應方程式為：2AgCl2AgCl Mg=MgMg=Mg2 22Ag2Ag2Cl2Cl。有關該電池的說法正確的是。有關該電池的說法正確的是( () )A AMgMg為電池的正極為電池的正極B B負極反應為負極反應為AgClAgCle e=Ag=AgClClC C不能被不能被KClKCl溶液激活溶液激活D D可用于海上應急照明供電可用于海上應急照明供電 欄目鏈接解析：解析：根據(jù)氧化還原判斷，根據(jù)氧化還原判斷，MgMg為還原劑是負極、失電子，為還原劑是負極、失電子，所以所以A A、B B都錯；都錯；C C是指電解質溶液可用是指電解質溶液可用KCl KCl 溶液代替

17、，溶液代替，C C錯；錯；明顯明顯D D正確。正確。答案：答案：D 欄目鏈接例例2鉛蓄電池是化學電源，其電極材料分別是鉛蓄電池是化學電源，其電極材料分別是PbPb和和PbOPbO2 2，電池液為稀硫酸，工作時該電池的總反應式為電池液為稀硫酸，工作時該電池的總反應式為PbPbPbOPbO2 22H2H2 2SOSO4 4=2PbSO=2PbSO4 42H2H2 2O O。試根據(jù)上述情況判斷：。試根據(jù)上述情況判斷：(1)(1)蓄電池的負極材料是蓄電池的負極材料是_。(2)(2)工作時，正極反應為工作時，正極反應為_。(3)(3)工作時，電解質溶液的工作時，電解質溶液的pH_(pH_(填填“增大增大

18、”、“減小減小”或或“不變不變”) )。二、二次電池二、二次電池 欄目鏈接(4)(4)工作時，電解質溶液中陰離子移向工作時，電解質溶液中陰離子移向_極。極。(5)(5)電流方向從電流方向從_極流向極流向_極。極。(6)充電時，鉛蓄電池的負極與電源的充電時，鉛蓄電池的負極與電源的_極相連接。極相連接。 欄目鏈接解析：解析：蓄電池工作蓄電池工作( (放電放電) )時，起原電池作用。題中各時，起原電池作用。題中各小題概括敘述了蓄電池放電時所涉及的各個方面，分析如小題概括敘述了蓄電池放電時所涉及的各個方面，分析如下：根據(jù)原電池原理，負極發(fā)生氧化反應元素化合價升高，下：根據(jù)原電池原理，負極發(fā)生氧化反應元

19、素化合價升高，所以所以PbPb為負極；正極發(fā)生還原反應元素化合價降低，從總為負極；正極發(fā)生還原反應元素化合價降低，從總反應式可知，反應式可知，PbOPbO2 2是氧化劑，即正極反應為：是氧化劑，即正極反應為：PbOPbO2 2SOSO4H4H2e2e=PbSO=PbSO4 42H2H2 2O O；從正極反應或電池的總反應可；從正極反應或電池的總反應可知知H H2 2SOSO4 4參加了反應，參加了反應，H H轉變成轉變成H H2 2O O，所以，所以pHpH增大；原電池增大；原電池工作時溶液中陰離子移向負極，陽離子移向正極；電流方工作時溶液中陰離子移向負極，陽離子移向正極；電流方向與電子移動方

20、向相反，從正極沿導線流向負極。向與電子移動方向相反，從正極沿導線流向負極。答案：答案：(1)Pb(2)PbO2SO4H2e=PbSO42H2O(3)增大增大(4)負負(5)正負正負(6)負負 欄目鏈接名師點睛：名師點睛：總反應中，放電的方向為原電池方向，電總反應中，放電的方向為原電池方向，電極名稱為正負極，正極發(fā)生還原反應，負極發(fā)生氧化反應；極名稱為正負極，正極發(fā)生還原反應，負極發(fā)生氧化反應；充電的方向為電解池方向，電極名稱為陰陽極，陽極發(fā)生充電的方向為電解池方向，電極名稱為陰陽極，陽極發(fā)生氧化反應，陰極發(fā)生還原反應。二次電池充電時，需氧化反應，陰極發(fā)生還原反應。二次電池充電時，需“正正接正，

21、負接負接正，負接負”，即原電池的正極連接外接電源的正極，即原電池的正極連接外接電源的正極，原電池的負極連接外接電源的負極。原電池的負極連接外接電源的負極。 欄目鏈接變式變式應用應用2 2生產(chǎn)鉛蓄電池時，在兩極板上的鉛、銻合金棚架上均生產(chǎn)鉛蓄電池時，在兩極板上的鉛、銻合金棚架上均勻涂上膏狀的勻涂上膏狀的PbSOPbSO4 4，干燥后再安裝，充電后即可使用，發(fā)生，干燥后再安裝，充電后即可使用，發(fā)生的反應是：的反應是：2PbSO2PbSO4 42H2H2 2O O充電放電PbOPbO2 2PbPb2H2H2 2SOSO4 4。下列對鉛蓄電池的說法錯誤的是下列對鉛蓄電池的說法錯誤的是( () )A A

22、需要定期補充硫酸需要定期補充硫酸B B工作時鉛是負極，工作時鉛是負極，PbOPbO2 2是正極是正極C C工作時負極上發(fā)生的反應是：工作時負極上發(fā)生的反應是：PbPb2e2eSO=PbSOSO=PbSO4 4D工作時電解質的密度減小工作時電解質的密度減小 欄目鏈接解析：解析：鉛蓄電池在工作時相當于原電池，發(fā)生氧化反應鉛蓄電池在工作時相當于原電池，發(fā)生氧化反應的電極是負極，發(fā)生還原反應的電極是正極，所以的電極是負極，發(fā)生還原反應的電極是正極，所以PbPb是負極，是負極，PbOPbO2 2是正極；在工作時，負極發(fā)生的反應是鉛失去電子生成是正極；在工作時，負極發(fā)生的反應是鉛失去電子生成PbPb2 2

23、，PbPb2 2與溶液中的與溶液中的SOSO生成生成PbSOPbSO4 4沉淀，放電時消耗的硫酸沉淀，放電時消耗的硫酸與充電時生成的硫酸相等，在電池制備時，與充電時生成的硫酸相等，在電池制備時，PbSOPbSO4 4的量是一定的量是一定的，制成膏狀的的，制成膏狀的PbSOPbSO4 4干燥后安裝，說明干燥后安裝，說明H H2 2SOSO4 4不用補充；放電不用補充；放電時，時，H H2 2SOSO4 4被消耗，溶液中的被消耗，溶液中的H H2 2SOSO4 4的物質的量濃度減小，所以的物質的量濃度減小，所以溶液的密度也隨之減小。溶液的密度也隨之減小。答案：答案：A A 欄目鏈接三、燃料電池三、

24、燃料電池例例3 3一種甲醇、氧氣和強堿溶液作電解質的新型手機電一種甲醇、氧氣和強堿溶液作電解質的新型手機電池，可連續(xù)使用一個月，其電池反應為：池，可連續(xù)使用一個月，其電池反應為：2CH2CH3 3OHOH3O3O2 24OH4OH2CO2CO6H6H2 2O O，則有關說法正確的是，則有關說法正確的是( () )A A放電時放電時CHCH3 3OHOH參與反應的電極為正極參與反應的電極為正極B B放電時負極的電極反應為放電時負極的電極反應為CHCH3 3OHOH8OH8OH6e6e=CO=CO6H6H2 2O OC C標準狀況下，通入標準狀況下，通入5.6 L O5.6 L O2 2并完全反應

25、后，有并完全反應后，有0.5 0.5 molmol電子轉移電子轉移D放電一段時間后，通入氧氣的電極附近溶液的放電一段時間后，通入氧氣的電極附近溶液的pH降降低低 欄目鏈接解析：解析：從電池反應可知，從電池反應可知，CHCH3 3OHOH為原電池的負極，為原電池的負極，A A選項選項錯誤；正極反應為：錯誤；正極反應為：O O2 22H2H2 2O O4e4e=4OH=4OH，標準狀況下，標準狀況下，5.6 L O5.6 L O2 2為為0.25 mol0.25 mol，轉移電子為，轉移電子為1 mol1 mol，C C選項錯誤；從正選項錯誤；從正極反應可以看出，正極附近溶液極反應可以看出，正極附

26、近溶液OHOH的濃度增大，的濃度增大，pHpH升高，升高，D D選項錯誤。選項錯誤。答案：答案：B B名師點睛：名師點睛：本題考查原電池原理在燃料電池中的具體應本題考查原電池原理在燃料電池中的具體應用。首先要正確判斷出電池的正負極，其方法是確定在該電用。首先要正確判斷出電池的正負極，其方法是確定在該電極上發(fā)生的是失電子還是得電子反應，若發(fā)生的是失電子反極上發(fā)生的是失電子還是得電子反應，若發(fā)生的是失電子反應，則是原電池的負極，反之是正極。解決此類問題應先寫應，則是原電池的負極，反之是正極。解決此類問題應先寫出總的化學反應方程式，再結合電解質溶液的成分把總方程出總的化學反應方程式，再結合電解質溶液

27、的成分把總方程式進行整理，最后分別寫出正極反應式和負極反應式，結合式進行整理，最后分別寫出正極反應式和負極反應式，結合選項作出合理判斷。選項作出合理判斷。 欄目鏈接變式變式應用應用3 3(1)(1)今有今有2H2H2 2O O2 2 2H2H2 2O O反應，構成燃料電池，則負反應，構成燃料電池，則負極通的應是極通的應是_，正極通的應是，正極通的應是_，電極反應式，電極反應式為 ：為 ： _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 、_。(2)(2)如把如把KOHKOH改為稀改為稀H H2 2SOSO4 4作導電物質，則電極反應式為：作導電物質，則電極反應式為：_、_。(1)(1)和和(2)(2)的電解液不同，反應進行后，其溶液的的電解液不同，反應進行后，其溶液的pHpH各有何各有何變化？變化？_。(3)(3)如把如把H H2 2改為甲烷，改為甲烷，KOHKOH做導電物質，則電極反應式為：做導電物質，則電極反應式為：_。 欄目鏈接解析：解析：解決此題的關鍵是弄清原電池的電極反應類型：解決此題的關鍵是弄清原電池