人教版高中化學(xué)選修四第四章 第二節(jié) 化學(xué)電源導(dǎo)學(xué)案

1、第四章 第二節(jié) 化學(xué)電源【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1、了解電池的一般分類；2、了解常見的化學(xué)電源的種類及其原理，知道它們?cè)谏a(chǎn)生活和國防中的應(yīng)用； 3、掌握幾種典型化學(xué)電池的構(gòu)成，電極反應(yīng)式及總反應(yīng)式的書寫。【教學(xué)重難點(diǎn)】化學(xué)電源的結(jié)構(gòu)及電極反應(yīng)的書寫【考綱要求】了解常見化學(xué)電源的種類及其工作原理，能寫出電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式?！緶毓手隆?. 判斷原電池正、負(fù)極的方法： 2.原電池內(nèi)部：陽離子向 極移動(dòng)，陰離子向 極移動(dòng)。 自主研讀學(xué)習(xí)單1概念：化學(xué)電源是將_轉(zhuǎn)化為_的裝置。 _2分類： _ _3.電池優(yōu)略的判斷標(biāo)準(zhǔn)是： 比能量： 單位: ； 比功率： 單位： ； 電池的儲(chǔ)存時(shí)間的長短。4. 熟悉課本中

2、介紹的電池：（1）一次電池（又稱干電池）金屬如：堿性鋅錳電池、銀鋅電池等。Zn粉和KOHw.w.w.k.s.5.u.c.o.ma. 堿性鋅錳電池負(fù)極材料是： 正極材料是： 電解質(zhì)是 總反應(yīng)：Zn + 2MnO2 + 2H2O = 2MnOOH + Zn(OH)2負(fù)極反應(yīng)： 正極反應(yīng)： 堿性鋅錳電池的優(yōu)點(diǎn)：b. 銀鋅電池：負(fù)極材料是： 正極材料是： 電解質(zhì)是 總反應(yīng)：Zn + Ag2O+ H2O = Zn(OH)2 + 2Ag負(fù)極反應(yīng)： 正極反應(yīng)： 銀鋅電池的優(yōu)點(diǎn)：（2）二次電池(充電電池或蓄電池)w.w.k.s.5.u.c.o.m鉛蓄電池: 鉛蓄電池可放電亦可充電，具有雙重功能。目前汽車上使用

3、的電池，有很多是鉛蓄電池。由于它的電壓穩(wěn)定，使用方便、安全、可靠，又可以循環(huán)使用，因此廣泛應(yīng)用于國防、科研、交通、生產(chǎn)和生活中。放電 制作人：劉明 審核：高二化學(xué)組充電充電電鉛蓄電池放電和充電的總反應(yīng)式：PbO2(s)Pb（s）2H2SO4(aq) 2PbSO4(s)2H2O(l)負(fù)極材料是： 正極材料是： 電解質(zhì)是 負(fù)極反應(yīng)： 正極反應(yīng)： 優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：（3）燃料電池：燃料電池是一種持續(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。它與一般的化學(xué)電源不同：燃料電池與前幾種電池的差別：氧化劑與還原劑在工作時(shí)不斷補(bǔ)充；反應(yīng)產(chǎn)物不斷排出能量轉(zhuǎn)化率高(超過80%)，普通的只有30%，有利于節(jié)約能源

4、。如：氫氧燃料電池。酸性介質(zhì)時(shí)，總反應(yīng)： 負(fù)極： 正極： 書寫電極反應(yīng)式應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1.書寫電極反應(yīng)時(shí)，不僅要注意反應(yīng)物電子的得失，還要注意生成物與電解質(zhì)溶液是否會(huì)發(fā)生反應(yīng)； 2將兩極反應(yīng)的電子得失數(shù)配平后，相加得到總反應(yīng)，總反應(yīng)減去一極反應(yīng)即得到另一極反應(yīng)，通?？蓮娜菀讜鴮懙囊粯O的電極反應(yīng)方程式入手，另一極的反應(yīng)由總反應(yīng)減去已知的電極反應(yīng)得到。3燃料電池的總反應(yīng)為：燃料的燃燒方程式，燃料作負(fù)極，氧氣作正極。5. 廢舊電池回收的意義： 【自主檢測(cè)題】1.堿性鋅錳電池獲得了廣泛的應(yīng)用，根據(jù)電極反應(yīng)，下列判斷正確的是：（ ）A. Zn為負(fù)極，MnO2為正極 B. Zn為正極，MnO2為負(fù)極C.

5、 工作時(shí)電子由MnO2經(jīng)外電路流向Zn極 D. Zn電極發(fā)生還原反應(yīng)，MnO2電極發(fā)生氧化反應(yīng)2. 鉛蓄電池放電時(shí)，PbSO4 （ ）A. 在正極生成 B. 在負(fù)極生成C. 在兩個(gè)電極上生成 D. 在兩個(gè)電極上除去3. 下列常見的電池：普通鋅錳電池；堿性鋅錳電池；鉛蓄電池；鎳鎘電池；甲醇燃料電池；氫氧燃料電池；紐扣電池。其中屬于一次電池的有： （填序號(hào)，下同），屬于二次電池的有： 屬于燃料電池的有 。 合作探究學(xué)習(xí)單根據(jù)自主研讀部分學(xué)到的化學(xué)電源電極方程式的書寫方法，完成下列問題。放電 制作人：劉明 審核：高二化學(xué)組充電充電電合作探究一： 鎳鉻可充電電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應(yīng)用，它的充放電反應(yīng)按

6、下式進(jìn)行：Cd (s)+ 2NiOOH(s) + 2H2O(l) Cd(OH)2(s) + 2Ni(OH)2(s)，由此可知放電過程中：負(fù)極材料是： 正極材料是： 電解質(zhì)是 （填酸性或堿性）負(fù)極反應(yīng)： 正極反應(yīng)： 放電過程中負(fù)極附近溶液的pH值 （填升高或降低，下同）；正極附近溶液的pH值 。合作探究二：氫-氧燃料電池 ： 負(fù)極通入 正極通入 （1）中性介質(zhì)時(shí)：總反應(yīng)方程式： 負(fù)極反應(yīng)： 正極反應(yīng)： 電池使用一段時(shí)間后，電解質(zhì)溶液的pH值變化？（2）電解質(zhì)為KOH溶液時(shí)，總反應(yīng)方程式： 負(fù)極反應(yīng)： 正極反應(yīng)： 電池使用一段時(shí)間后，電解質(zhì)溶液的pH值變化？合作探究三：除H2外，烴、肼、甲醇、氨、

7、煤氣等液體或氣體，均可作燃料電池的燃料；除純氧氣外，空氣中的氧氣也可作氧化劑。例如：甲烷燃料電池，(1)用金屬鉑片插入H2SO4溶液作電極，又在兩極上分別通甲烷(燃料)和氧氣(氧化劑)。電池總反應(yīng)方程式： 負(fù)極： 正極： 電池使用一段時(shí)間后，電解質(zhì)溶液的pH值變化？ (選作)(2)電解質(zhì)溶液是KOH溶液時(shí)：電池反應(yīng)為： 負(fù)極： 正極： 電池使用一段時(shí)間后，電解質(zhì)溶液的pH值變化？小結(jié)：1. 根據(jù)自主研讀部分4（3）及合作探究二、三總結(jié)燃料電池正極反應(yīng)的特點(diǎn)。2. 電池放電過程中電極附近溶液pH值變化的判斷及整個(gè)溶液pH值變化的判斷方法。鞏固提升學(xué)習(xí)單1. 廢電池中對(duì)環(huán)境形成污染的主要物質(zhì)是：

8、（ ）A鋅 B汞 C石墨 D二氧化錳2. 據(jù)媒體報(bào)道：以氫氧燃料電池為動(dòng)力的公交車即將在北京試運(yùn)行。質(zhì)子交換膜燃料電池 (PEMFC)常作為電動(dòng)汽車的動(dòng)力源。該燃料電池以氫氣為燃料，空氣為氧化劑，鉑為電極，導(dǎo)電離子是H+。下列對(duì)該電池的描述正確的是： （ ） 正極反應(yīng)為：O24H+4e= 2H2O電子由負(fù)極流向正極總的化學(xué)反應(yīng)為：2H2O22H2O氫離子通過電解質(zhì)向正極移動(dòng)A B C D 3. 鋰電池是一代新型高能電池，它以質(zhì)量輕、能量高而受到了普遍重視，目前已研制成功多種鋰電池。某種鋰電池的總反應(yīng)式是LiMnO2 LiMnO2。下列說法不正確的是 （ ）A. Li是負(fù)極，電極反應(yīng)為Lie-L

9、i+ B. Li是正極，電極反應(yīng)為Lie-Li-C. MnO2是正極，電極反應(yīng)為MnO2e-MnO2- D. 鋰電池是一種環(huán)保型電池4.氫鎳電池是近年開發(fā)出來的可充電電池，它可以取代會(huì)產(chǎn)生污染的銅鎳電池。氫鎳電池的總反應(yīng)式是：(1/2)H2+NiO(OH) Ni(OH)2，根據(jù)此反應(yīng)式判斷下列敘述中正確的是 （ ） A電池放電時(shí)，電池負(fù)極周圍溶液的pH不斷增大 B電池放電時(shí)，鎳元素被氧化C電池充電時(shí)，氫元素被氧化 D電池放電時(shí)，H2在通入負(fù)極5堿性電池具有容量大、放電電流大的特點(diǎn)，鋅錳堿性電池以氫氧化鉀溶液為電解液，電池總反應(yīng)式為：Zn (s)+2MnO2(s)+ H2O(l) = Zn(OH

10、)2(s)+Mn2O3(s),下列說法錯(cuò)誤的是 （ ） A電池工作時(shí)，鋅失去電子 B電池正極的電極反應(yīng)式為：2MnO2(s)+H2O(1)+2e- = Mn2O3(s)+2OH-(aq) C電池工作時(shí)，電子由正極通過外電路流向負(fù)極 D外電路中每通過O.2mol電子，鋅的質(zhì)量理論上減小6.5g放電充電3Zn + 2K2FeO4 + 8H2O 3Zn(OH)2 + 2Fe(OH)3 + 4KOH6. 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(shí)間保穩(wěn)穩(wěn)定的放電電壓。高鐵電池的總反應(yīng)為 下列敘述不正確的是 （ ）A放電時(shí)每轉(zhuǎn)移3 mol電子，正極有1mol K2FeO4被氧化B充電

11、過程中，電解質(zhì)溶液的pH值增大。C放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為：Zn2e +2OH= Zn(OH)2D放電時(shí)正極附近溶液的堿性增強(qiáng)7燃料電池（如CO，CH4，CH3OH等與O2組成），用惰性電極插入KOH溶液中，在兩極分別通入CH3OH和O2，有關(guān)此電池判斷正確的是 （ ） A.正極反應(yīng)式：2CH3OH+2H2O-12e-2CO2+12H+B.放電一段時(shí)間后，負(fù)極的pH值升高C.放電一段時(shí)間，陽離子向負(fù)極移動(dòng)，陰離子向正極移動(dòng)D.該電池在工作時(shí)，每消耗32gCH3OH，外電路中通過6mole-放電 制作人：劉明 審核：高二化學(xué)組充電充電電8.鉛蓄電池是常用的化學(xué)電源，其電極材料是Pb和PbO2，電解液為稀

12、硫酸。工作時(shí)該電池總反應(yīng)式為：PbO2(s)Pb（s）2H2SO4(aq) 2PbSO4(s)2H2O(l)據(jù)此判斷：（1）鉛蓄電池的負(fù)極材料是_。工作時(shí)正極反應(yīng)為_ 。（2）工作時(shí)，電解質(zhì)溶液的_（填“增大”、“減小”或“不變”）。（3）工作時(shí)，電解質(zhì)溶液中陰離子移向_極。（4）電流方向從_極流向_。（選作）9. 1991年，我國首創(chuàng)以鋁空氣海水電池為能源的新型電池，用作海水標(biāo)志燈已研制成功。 該電池以取之不盡的海水為電解質(zhì)溶液，靠空氣中的氧氣使鋁不斷氧化而產(chǎn)生電流。負(fù)極材料是鋁，正極材料可以用石墨。電極反應(yīng)為:負(fù)極反應(yīng)： 正極反應(yīng)： 總反應(yīng)： 高考題例：10.（2011年安徽高考）研究人員最近發(fā)明了一種“水”電池，這種電池能利用淡水與海水之間含鹽量差別進(jìn)行發(fā)電，在海水中電池總反應(yīng)可表示為:5MnO2+2Ag+2NaCl = Na2MnO10+2AgCl下列有關(guān)“水”電池在海水中放電時(shí)的說法正確的是：A. 正極反應(yīng)式：Ag + Cl - e- = AgClB. 每生成1mol Na2MnO10轉(zhuǎn)移2mol電子C. Na+不斷向“水”電池的負(fù)極移動(dòng) D. AgCl是還原產(chǎn)物（選作）11.（2013，新課標(biāo)卷）二甲醚