2022-2023學(xué)年魯科版選擇性必修1 第1章 第2節(jié)　第2課時(shí)　化學(xué)電源 課件（45張）

1、第2課時(shí)化學(xué)電源學(xué)習(xí)目標(biāo)1.通過(guò)對(duì)常見(jiàn)化學(xué)電源的學(xué)習(xí),了解常見(jiàn)類(lèi)型的三種化學(xué)電源。2.通過(guò)新型電池分析訓(xùn)練,學(xué)會(huì)分析新型化學(xué)電源的工作原理并能書(shū)寫(xiě)其電極反應(yīng)。任務(wù)分項(xiàng)突破課堂小結(jié)提升學(xué)科素養(yǎng)測(cè)評(píng)任務(wù)分項(xiàng)突破學(xué)習(xí)任務(wù)1常見(jiàn)化學(xué)電源自主梳理1.常見(jiàn)化學(xué)電源分類(lèi)(1)一次電池:常見(jiàn)一次電池有 、紐扣式鋅銀電池等。(2)二次電池:常見(jiàn)二次電池有 等。(3)燃料電池:常見(jiàn)燃料電池有 . 等。鋅錳干電池鉛蓄電池、鎳鎘電池、鎳氫電池氫氧燃料電池、甲烷燃料電池、甲醇燃料電池2.三類(lèi)化學(xué)電源的工作特點(diǎn)(1)一次電池:內(nèi)部還原劑、氧化劑反應(yīng)完畢后不能再用,只能廢棄,會(huì)造成環(huán)境污染。(2)二次電池:此類(lèi)電池放電完畢

2、(電池內(nèi)的氧化劑、還原劑反應(yīng)完畢)后,可以再充電。充電過(guò)程就是電池內(nèi)氧化劑、還原劑再生并“復(fù)位”(回到原來(lái)所處位置)過(guò)程。充電是 能轉(zhuǎn)化為 能的過(guò)程,充電原則是 (充電電源正極連接二次電池正極、電源負(fù)極連接二次電池負(fù)極)。二次電池壽命較長(zhǎng),污染總體較小。(3)燃料電池:此類(lèi)電池的氧化劑、還原劑不在電池內(nèi),而是在電池工作過(guò)程中不斷輸入電池內(nèi)部。燃料電池壽命長(zhǎng),效率很高(轉(zhuǎn)化率可高達(dá)90%以上),污染較小。電化學(xué)正連正負(fù)連負(fù)3.常見(jiàn)三類(lèi)化學(xué)電源的工作原理分析(1)常見(jiàn)一次電池。項(xiàng)目堿性鋅錳干電池結(jié)構(gòu)負(fù)極: .正極: .電解質(zhì):KOH負(fù)極反應(yīng) .正極反應(yīng) .電池反應(yīng) .ZnMnO2(2)常見(jiàn)二次電池

3、。氧化還原還原氧化(3)常見(jiàn)燃料電池。項(xiàng)目氫氧燃料電池酸性電解質(zhì)(H2SO4)堿性電解質(zhì)(KOH)負(fù)極反應(yīng) . .正極反應(yīng) . .總反應(yīng) .微點(diǎn)撥:三類(lèi)化學(xué)電源的電極特點(diǎn)(1)一次電池:負(fù)極一般是活性較高的金屬,通常會(huì)被消耗掉。正極通常是“夾心雪糕模式”(里邊是電極芯一般是導(dǎo)電性金屬、合金或石墨材料,外邊包覆氧化劑),極芯一般不會(huì)消耗,但外面包覆的氧化劑會(huì)消耗掉。(2)二次電池:正、負(fù)極一般均為“夾心雪糕模式”。極芯均起導(dǎo)電與支撐作用,不會(huì)消耗,但外面包覆的氧化劑、還原劑放電時(shí)會(huì)消耗,充電時(shí)會(huì)再生。(3)燃料電池:正、負(fù)極一般為多孔石墨、多孔金屬陶瓷等材質(zhì)。多孔結(jié)構(gòu)有利于燃料及助燃劑(多為氧氣

4、)放電。互動(dòng)探究探究1一次電池電極反應(yīng)的書(shū)寫(xiě)技巧問(wèn)題1:先把電池反應(yīng)的化學(xué)方程式配平,然后畫(huà)出雙線橋。提示: 。問(wèn)題2:根據(jù)“得電子線橋”寫(xiě)出正極反應(yīng)。問(wèn)題3:用電池反應(yīng)減去正極反應(yīng)或根據(jù)“失電子線橋”寫(xiě)出負(fù)極反應(yīng)。探究2二次電池電極“充電”反應(yīng)的書(shū)寫(xiě)技巧問(wèn)題4:畫(huà)出“放電”的雙線橋。問(wèn)題5:根據(jù)雙線橋?qū)懗龇烹姷恼⒇?fù)極反應(yīng)。問(wèn)題6:結(jié)合放電的正、負(fù)極反應(yīng)寫(xiě)出充電的陰、陽(yáng)極反應(yīng)。探究3燃料電池電極反應(yīng)的書(shū)寫(xiě)技巧一種高溫熔融碳酸鹽燃料電池原理示意圖如圖。問(wèn)題7:根據(jù)電池結(jié)構(gòu)圖,結(jié)合電解質(zhì)特點(diǎn),寫(xiě)出電池正極反應(yīng)。問(wèn)題8:該電池燃料有兩種,分別是CO和H2,寫(xiě)出兩者與氧氣發(fā)生燃燒反應(yīng)的化學(xué)方程式。問(wèn)

5、題9:用總反應(yīng)減去正極反應(yīng)(注意把O2消去,因?yàn)檠鯕獠豢赡茉谪?fù)極參與反應(yīng))寫(xiě)出負(fù)極反應(yīng)。歸納拓展(1)一次電池電極反應(yīng)書(shū)寫(xiě)技巧:根據(jù)電池反應(yīng),先畫(huà)雙線橋,然后寫(xiě)出負(fù)極(負(fù)極一般比較簡(jiǎn)單)反應(yīng),再用電池反應(yīng)(改為離子方程式)“減去”負(fù)極反應(yīng)即得正極反應(yīng)。(2)二次電池電極反應(yīng)書(shū)寫(xiě)技巧:先分析“放電”,后分析“充電”(放電仍然可以運(yùn)用雙線橋法);放電時(shí)一般先寫(xiě)負(fù)極,再用總反應(yīng)減去負(fù)極反應(yīng)得正極反應(yīng);“放電”的負(fù)極“顛倒”過(guò)來(lái)是充電的“陰極”,“放電”的正極“顛倒”過(guò)來(lái)是充電的“陽(yáng)極”。(3)燃料電池正、負(fù)極判斷技巧:燃料電池一般兩個(gè)電極材料相同,所以無(wú)法根據(jù)電極材料判斷正、負(fù)極;燃料電池一般通入燃

6、料的電極是負(fù)極,通入氧氣(或其他氧化劑)的電極是正極。(4)燃料電池電極反應(yīng)書(shū)寫(xiě)技巧:一般燃料電池先寫(xiě)正極反應(yīng),因?yàn)槿剂想姵刎?fù)極燃料種類(lèi)繁多,但正極一般都是O2,比較固定;根據(jù)燃料電池電解質(zhì)特點(diǎn),寫(xiě)出相應(yīng)的正極反應(yīng),然后用電池反應(yīng)(燃燒方程式)減去正極反應(yīng)得負(fù)極反應(yīng)。題組例練題點(diǎn)一一次電池DD題點(diǎn)二二次電池BD4.(2021安徽蕪湖期末)我國(guó)科研人員研制出以鈉箔和多壁碳納米管為電極的可充電“Na-CO2”電池,工作過(guò)程中,Na2CO3與C均沉積在多壁碳納米管電極上,其工作原理如圖所示。下列敘述錯(cuò)誤的是( )B題點(diǎn)三燃料電池5.(2021黑龍江哈爾濱月考)一種以液態(tài)肼(N2H4)為燃料、氧氣為氧

7、化劑、某固體氧化物為電解質(zhì)的新型燃料電池的工作原理如圖所示。在700900 時(shí),O2-可在該固體氧化物電解質(zhì)中自由移動(dòng)。生成物為無(wú)毒無(wú)害的物質(zhì)。下列說(shuō)法正確的是( )C 6.(2021廣東深圳期中)某HCOOH燃料電池的工作原理如圖所示,其中,兩電極區(qū)間用允許K+、H+通過(guò)的半透膜隔開(kāi)。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )題后悟道實(shí)用化學(xué)電源題型,解題關(guān)鍵是對(duì)題目信息的提取與理解。題目所給信息包括:電池結(jié)構(gòu)圖、電池反應(yīng)或某一電極反應(yīng)等。要特別注意從元素化合價(jià)變化角度進(jìn)行氧化還原的分析。學(xué)習(xí)任務(wù)2新型電池自主梳理新型原電池類(lèi)題通常把信息濃縮在一張電池結(jié)構(gòu)圖中。此類(lèi)題型,首先是從圖中提煉信息。提煉信息有兩類(lèi):(

8、1)元素化合價(jià)變化信息,通過(guò)元素化合價(jià)變化就能搞清楚氧化還原反應(yīng)的情況,根據(jù)氧化還原反應(yīng)即可判斷正、負(fù)極電極反應(yīng)。(2)微粒變化及運(yùn)動(dòng)方向信息,此類(lèi)題型經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)很多“箭頭”,“箭頭”一般有兩種含義:表示轉(zhuǎn)化;表示運(yùn)動(dòng)方向?；?dòng)探究科學(xué)家設(shè)計(jì)微生物原電池,用于處理廢水(酸性)中的有機(jī)物及脫除硝態(tài)氮,該裝置原理示意圖如圖。探究新型原電池中“箭頭”與“價(jià)態(tài)”提示:N元素由+5價(jià)變?yōu)?價(jià);此半反應(yīng)屬于還原反應(yīng);電極m是正極。問(wèn)題2:根據(jù)元素化合價(jià),寫(xiě)出正極反應(yīng)。歸納拓展新型電池類(lèi)題解題思路(1)根據(jù)反應(yīng)或圖示分析價(jià)態(tài):分析兩極各物質(zhì)或微粒價(jià)態(tài)變化,要注意圖中箭頭意義。(2)寫(xiě)出正、負(fù)極電極反應(yīng):根據(jù)

9、“得失電子、電荷、原子”三大守恒,結(jié)合電解質(zhì)特點(diǎn)或膜特點(diǎn)寫(xiě)出正、負(fù)極電極反應(yīng)。(3)做出判斷或計(jì)算:根據(jù)電極反應(yīng)即可判斷反應(yīng)、pH,得電子為還原反應(yīng),失電子為氧化反應(yīng),消耗H+或生成OH-,酸性減弱或堿性增強(qiáng),則pH升高,消耗OH-或生成H+,堿性減弱或酸性增強(qiáng),則pH降低;原電池中離子移動(dòng)方向是“正正負(fù)負(fù)”;原電池計(jì)算依據(jù)是正、負(fù)極得失電子守恒,電解質(zhì)溶液電荷守恒。1.(2021福建泉州月考)全釩氧化還原液流電池是一種新型綠色的二次電池,具有容量和功率可調(diào)、大電流無(wú)損深度放電、使用壽命長(zhǎng)、易操作和維護(hù)等優(yōu)點(diǎn),其放電時(shí)的工作原理如圖所示,下列敘述正確的是( )題組例練CB課堂小結(jié)提升【知識(shí)整合

10、】【易錯(cuò)提醒】1.誤認(rèn)為極區(qū)反應(yīng)是電極反應(yīng)。其實(shí)不然,極區(qū)反應(yīng)一般是指在電極附近區(qū)域發(fā)生的反應(yīng),屬于電解質(zhì)內(nèi)電路中發(fā)生的反應(yīng),不一定是氧化還原反應(yīng)。而電極反應(yīng)一般指的是電極表面上進(jìn)行的半反應(yīng)。2.誤把充電時(shí)離子移動(dòng)方向與放電時(shí)離子移動(dòng)方向混淆。充電是電解過(guò)程,此時(shí)電極稱(chēng)陰、陽(yáng)極,離子移動(dòng)是“正陰負(fù)陽(yáng)(帶正電離子移向陰極,帶負(fù)電離子移向陽(yáng)極)”。放電過(guò)程離子移動(dòng)是“正正負(fù)負(fù)”。3.誤把“負(fù)載”與“電源”混淆。負(fù)載屬于“用電器”,此時(shí)是化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?給負(fù)載供電,屬于放電過(guò)程。帶電源時(shí)屬于電解過(guò)程,此時(shí)是電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能,屬于充電過(guò)程。學(xué)科素養(yǎng)測(cè)評(píng)人工固氮是指人為地把氮?dú)馔ㄟ^(guò)化學(xué)變化轉(zhuǎn)化成含氮化

11、合物的過(guò)程。傳統(tǒng)的人工固氮是用氮?dú)馀c氫氣反應(yīng)來(lái)合成氨。這種方法消耗能源較多,生產(chǎn)效率不夠高。有人設(shè)想以N2和H2為反應(yīng)物,以溶有A的稀鹽酸為電解質(zhì)溶液,可制造出既能提供電能又能固氮的新型燃料電池,裝置如圖所示。(1)電池正極發(fā)生的反應(yīng)是。人工固氮是指人為地把氮?dú)馔ㄟ^(guò)化學(xué)變化轉(zhuǎn)化成含氮化合物的過(guò)程。傳統(tǒng)的人工固氮是用氮?dú)馀c氫氣反應(yīng)來(lái)合成氨。這種方法消耗能源較多,生產(chǎn)效率不夠高。有人設(shè)想以N2和H2為反應(yīng)物,以溶有A的稀鹽酸為電解質(zhì)溶液,可制造出既能提供電能又能固氮的新型燃料電池,裝置如圖所示。(2)A是(填名稱(chēng))。答案:(2)氯化銨解析:(2)根據(jù)(1)的分析可知,A是氯化銨。人工固氮是指人為地把氮?dú)馔ㄟ^(guò)化學(xué)變化轉(zhuǎn)化成含氮化合物的過(guò)程。傳統(tǒng)的人工固氮是用氮?dú)馀c氫氣反應(yīng)來(lái)合成氨。這種方法消耗能源較多,生產(chǎn)效率不夠高。有人設(shè)想以N2和H2為反應(yīng)物,以溶有A的稀鹽酸為電解質(zhì)溶液,可制造出既能提供電能又能固氮的新型燃料電池,裝置如圖所示。(3)NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料電池,其原理如圖,石墨為電池的極;該電池在使用過(guò)程中石墨電極