新人教版高中化學(xué)選修44.2化學(xué)電源(導(dǎo)學(xué)案)

1、【學(xué)習(xí)目標(biāo)】第四章第二節(jié)化學(xué)電源1、熟悉日常生活中常用的化學(xué)電源和新型化學(xué)電池；2、熟悉一次電池、二次電池、燃料電池等幾類化學(xué)電池;【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】【學(xué)習(xí)難點(diǎn)】3、學(xué)習(xí)化學(xué)電池的構(gòu)成,電極反響式及總反響式的書寫.化學(xué)電源的結(jié)構(gòu)及電極反響的書寫.燃料電池電極反響的書寫.自主學(xué)習(xí)-、化學(xué)電源一化學(xué)電源的分類1.一次電池：電池中發(fā)生反響的物質(zhì)大局部被消耗后就不能再使用.2.二次電池：可屢次的電池.3.燃料電池：利用間的氧化復(fù)原反響將能轉(zhuǎn)化為以及電池的可存儲(chǔ)時(shí)間的長(zhǎng)短0能的化學(xué)電源.燃料電池能連續(xù)不斷地提供電能的原因4.判斷電池優(yōu)劣或者是否適宜某種需要,主要看這種電池二、一次電池一鋅鈕電池一一分為酸性和堿

2、性兩種1.普通鋅鈕電池：酸性電解質(zhì)為負(fù)極:材料正極:材料,反響式：2nh；+2e-+2MnO2=2NH3忤Mn2O3+H2O鋅爵和K0H的混合蜴總反響化學(xué)反響方程式：Zn+2MnC2+2NH4Cl=MmO3+ZnCl2+2NH3T2.堿性鋅鈕電池:負(fù)極：材料正極：材料,反響式：2MnO2+2e>2HbO=2MnOOH+2OH總反響化學(xué)反響方程式:二銀鋅電池負(fù)極：材料Zn+2MnQ+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)正極：材料總反響化學(xué)反響方程式：Zn+AgQ+叱.=ZnOH2+2Ag謖了KQHMU的隔物土屬外花三、二次電池一鉛蓄電池最常見的二次電池總反響化學(xué)反響方程式：PbsbOXS-

3、2H2so4刖=PbSCh+2Hz0D充電放電時(shí)：負(fù)極：材料,反響式：.正極：材料,反響式：.充電時(shí)：陽極氧化反響：材料,反響式：陰極復(fù)原反響：材料,反響式：二目前已經(jīng)開發(fā)的新型二次電池有四、燃料電池一氫氧燃料電池總反響化學(xué)反響方程式：2H2+O2=2H2O,正、負(fù)極材料是：1.使用中性作電解質(zhì)負(fù)極反響式：;正極反響式：02,使用酸性電解質(zhì)負(fù)極反響式：;正極反響式：03.使用堿性電解質(zhì)負(fù)極反響式：;正極反響式：0小結(jié)：氫氧燃料電池的電解質(zhì)適合選擇性的電解質(zhì).燃料電池與前幾種電池的比擬的優(yōu)勢(shì)：氧化劑與復(fù)原劑在工作時(shí)不斷補(bǔ)充；反響產(chǎn)物不斷排出能量轉(zhuǎn)化率高超過80%,普通白只有30%,有利于節(jié)約能源

4、.如氫燃料電池的產(chǎn)物對(duì)環(huán)境是友好的.五、書寫電極反響式注意點(diǎn)：1、普通原電池找出氧化反響和復(fù)原反響的物質(zhì)和電子得失的數(shù)目,確定正負(fù)極反響的物質(zhì)；根據(jù)反響物和產(chǎn)物的結(jié)構(gòu),考慮反響環(huán)境離子共存寫出正負(fù)極反響式.正負(fù)極反響式遵守得失電子相等的原那么.總反響的離子方程式是正、負(fù)兩個(gè)極電極反響之和,假設(shè)能寫出某一極反響或某一極反響,由總反響減半反響可得另一極反響.檢查：質(zhì)量守恒和電荷守恒.注意：判斷電極時(shí),不能簡(jiǎn)單地依據(jù)金屬的活潑性來判斷,要看反響的具體情況,如：a.Al在強(qiáng)堿性溶液中比Mg更易失電子,Al作負(fù)極,Mg乍正極；b.Fe、催化劑舜催化劑圖所示,te-e1請(qǐng)寫出正、負(fù)極反響式.負(fù)極反響式:H

5、舊卜質(zhì)子交摭膜Al在濃HNO中鈍化后,比Cu等金屬更難失電子,Cu等金屬作負(fù)極,Fe、Al作正極.2、燃料電池：抓正極、看環(huán)境、得負(fù)極先寫正極：正極一般是Q得電子發(fā)生復(fù)原反響.看環(huán)境：電極產(chǎn)物在電解質(zhì)溶液的環(huán)境中,應(yīng)能穩(wěn)定存在,如堿性介質(zhì)中不能出現(xiàn)的Hh,酸性介質(zhì)中不能出現(xiàn)的OR得負(fù)極：用總的離子反響式減去正極反響式即可得到負(fù)極反響式.檢查：質(zhì)量守恒和電荷守恒.合作探究1、用鎂片和鋁片為電極,分別以稀HSO和NaOHS液為電解質(zhì)溶液,構(gòu)成有鹽橋的原電池,請(qǐng)畫出裝置圖,并寫出正、負(fù)極反響式.2、甲烷燃料電池是一種新型高效的電池,它采用鋁為電極材料,兩極上分別通入CH和Q進(jìn)行反響,KOH容液作為電

6、解質(zhì).你認(rèn)為選擇KOH容液作為電解質(zhì)的原因是什么請(qǐng)寫出總反響的離子方程式和正、負(fù)極反響式.原因：.負(fù)極反響式:正極反響式:總反響離子反響方程總反響化學(xué)反響方程3、甲醇燃料電池DMFC可用于生命探測(cè)儀,該燃料電池以甲醇為燃料,氧氣為氧化劑,電解質(zhì)可以是質(zhì)子交換膜可傳導(dǎo)氫離子,甲醇和氧氣分別在多孔金屬電極上發(fā)生反響,從而將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能,如正極反響式:2如果電解質(zhì)換成NaOH§液,請(qǐng)寫出請(qǐng)寫出正、負(fù)極反響式.負(fù)極反響正極反響4、肌NH空氣燃料電池是一種環(huán)保型堿性燃料電池,其電解質(zhì)是20%-30%勺KOH容液,產(chǎn)物是和HO,請(qǐng)寫出總反響的離子方程式和正、負(fù)極反響式.負(fù)極反響正極反響總

7、反響化學(xué)反響方程式：.穩(wěn)固練習(xí)1.隨著人們生活質(zhì)量的不斷提升,廢電池必須進(jìn)行集中處理的問題被提到議事日程其首要原因是A.利用電池外殼的金屬材料B.C.回收其中石墨電極D.土壤和水源的污染2.在蓄電池放電時(shí),溶液的pH等A.不變B.升高不使電池中滲漏的電解液腐蝕其他物品預(yù)防電池中汞、鎘和鉛等重金屬離子對(duì)C.降低D.無法確定,其電極分別為Zn和3.紐扣電池可用于計(jì)算器、電子表等的電源.有一種紐扣電池AgO,以KO粘液為電解質(zhì)溶液,電池的總反響為Zn+AgO+HO2Ag+ZnOH.關(guān)于該電池的表達(dá)不正確的選項(xiàng)是A.使用時(shí)電子由Zn®經(jīng)外電路流向AgOR,Zn是負(fù)極B.使用時(shí)電子由AgC極經(jīng)

8、外電路流向Znft,Ag2O是負(fù)極C.正極的電極反響為Ag2O+2e+HO2Ag+20HD.Zn極發(fā)生氧化反響,Ag2OR發(fā)生復(fù)原反響4.雙選燃料電池是一種新型電池,它主要是利用燃料在燃燒過程中把化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能.氫氧燃料電池的根本反響是：X極：O2+2HO+4e=4OH;Y極:2H+40H-4e=4HO以下判斷正確的選項(xiàng)是A.X是正極B.負(fù)極材料是氫氣C.電解液可能是硫酸D.Y極發(fā)生氧化反響,故是負(fù)極5.市場(chǎng)出售的“熱敷袋,其主要成分是鐵屑、炭粉、木屑與少量氯化鈉、水等.它在使用之前需用塑料袋與空氣隔絕.使用時(shí)開啟塑料袋的小氣孔,輕輕揉搓就會(huì)放出熱量來.當(dāng)使用完后還會(huì)發(fā)現(xiàn)有鐵銹生成,依上

9、述現(xiàn)象完成以下問題：1“熱敷袋放出熱量時(shí)鐵發(fā)生了反響填“氧化或“還原.2炭粉的主要作用是：參加氯化鈉的作用：3試用有關(guān)電極反響和化學(xué)方程式來表示上述變化過程：負(fù)極反響式：;正極反響化學(xué)方程式：導(dǎo)學(xué)案答案自主學(xué)習(xí)一一1.不可逆氧化復(fù)原2.重復(fù)放電充電3.燃料；氧化劑；化學(xué)；電；還原劑與氧化劑不是全部貯存在電池內(nèi),而是在工作不斷從外界輸入,同時(shí)把電極反響產(chǎn)物排除電池,能量轉(zhuǎn)換率到達(dá)80犯上4、單位質(zhì)量、單位體積輸出的能量；輸出功率2+22+二一1.NHC1,負(fù)極：Zn,Zn-2e=Zn;正極：石墨2.負(fù)極：Zn,Zn+OH2e=ZnOH»正極：MnO二負(fù)極：Zn,Zn-2e+2OH=Zn

10、OH；正極：AgO+HO+2e=2Ag+2OH三一Pb,Pb-2e+SQ2-=PbSO;PbO,PbQ+2e+4H+SO2=PbSO+2HO.PbO,PbSO4-2e-+2HO=PbO+4H+SO2-;Pb,PbSO;+2e=Pb+SO-.鎘鍥電池、鍥氫電池、鋅銀電池、鋰電子電池、聚合物鋰離子蓄電池四一Pt.1、負(fù)極：2H-4e=4H+;正極：O+4e+2HO=401T2、負(fù)極：2H-4e=4H+;正極：Q+4e+4l4=2H2O3、負(fù)極：2H-4e+4O即=4H2O;正極：O2+4e+2HO=4OHT;酸性或堿性合作探究1、M<aS04H2SO4NaOHAl2(SO4)3負(fù)極：Mg-2

11、e=Mg+負(fù)極：2Al6e+80H=2AlO2+4H0正極：2Ff+2eT=HT正極：6H20+6e=3Hd+6OH2、甲烷燃燒生成CO,KO皤液可以吸收生成的CO2否者電池有可能會(huì)爆炸；CH-8e+10OH=CG2-+7I4O;2O+8e+4HO=80H;CH+2O+2OH=CO2-+3H0;CH+2O2+2KOH=K2CO+3H203、(1)酸性條件正極：3O2+12e-+12H+-6H2O負(fù)極：2CH4O-12e-+2H2O-12H+2CO2(2)2CHOH-12e+16OIT2CO32+12H2O;3O+12e+6HO=12OH.4、NH+401T-4e-=4H2O+Nd;O+2H2O

12、+4e=4OH;N2H+O2=N2T+2H2O,穩(wěn)固練習(xí)：1-4:DRRAD5 .(1)氧化；(2)與鐵、氯化鈉溶液構(gòu)成原電池,碳作電池的正極,從而加速鐵的氧化；氯化鈉溶于水形成電解質(zhì)溶液；(3)2Fe-4e-2Fe2+;Q+2HO+4e4OH2Fe+O+2HO-2Fe(OH2J,4Fe(OH2+O+2HO-4Fe(OH3,2Fe(OH3FeQ?nHO+一空氣NaOH麟(3-n)HO提升練習(xí)6 .有關(guān)以下圖裝置中的表達(dá)正確的選項(xiàng)是()A.NaOH§液的堿性逐漸減弱B,這是一個(gè)原電池裝置,利用該裝置可長(zhǎng)時(shí)間的觀察到Fe(OH)C. Pt為正極,其電極反響為：Q+2HO+4e-=4OKD

13、. Fe為負(fù)極,其電極反響為：Fe3e-+3OK=Fe(OH)aw的械棒卜漫邈水的布屬版水的石翻粒鋁制汽水傕7 .利用生活中常見的材料可以進(jìn)行很多科學(xué)實(shí)驗(yàn),甚至制作出一些有斗際應(yīng)用價(jià)值的裝置來,以下圖就是一個(gè)用廢舊材料制作的可用于驅(qū)動(dòng)玩電池的示意圖.該電池工作時(shí),有關(guān)說法正確的選項(xiàng)是(2NaCl+2HO2NaOH+HA.鋁罐將逐漸被腐蝕_8 .石墨顆粒和炭棒上發(fā)生的反響為：O2+4e-2O-C.炭棒應(yīng)與玩具電機(jī)的負(fù)極相連D.該電池工作一段時(shí)間后炭棒和石墨顆粒的質(zhì)量會(huì)減輕8.實(shí)驗(yàn)室用鉛蓄電池作電源電解飽和食鹽水制取氯氣(T+CLT),鉛蓄電池放電時(shí)發(fā)生如下反響：負(fù)極Pb-2e+SG2-PbSO;

14、正極PbGMHf+Sb+ZePbSO+2HoD.0.20今假設(shè)制得Cl20.050摩,這時(shí)電池內(nèi)消耗的HSO的物質(zhì)的量至少是(A.0.025molB.0.050molC.0.10molmol9 .甲醇燃料電池工作原理如圖,以下說法不正確的選項(xiàng)是(A.鹽橋中的K+向負(fù)極移動(dòng)B.負(fù)極電極反響方程式為：CHOH-6e+8O4CO§+6HOC.每消耗1mol甲醇,需消耗33.6L標(biāo)況下的氧氣D.正極燒杯中溶液p田曾大10 .熔融鹽燃料電池具有高的發(fā)電效率,因而受到重視,可用LizCQ和Na2CC3的熔融鹽混合物作電解質(zhì),CO為陽極燃?xì)?空氣與CQ的混合氣體為陰極助燃?xì)?制得在650c下工作的燃料電池,負(fù)極反響式：2CO+2CO2-4e-=4CO,正極反響式：電池總反響式：.11 .ZnMnOF電池應(yīng)用廣泛,其電解