2023學年完整公開課版化學電源

第四章第二節(jié)

化學電源①寫出總反應方程式（實際的氧化還原反應）；②把總反應根據(jù)電子得失情況，分為氧化反應、還原反應；③按照負極發(fā)生氧化反應，正極發(fā)生還原反應的規(guī)律，正確判斷出反應物和生成物；④根據(jù)電解質(zhì)溶液所能提供的離子（H、OH-）、H2O，結合電荷守恒、原子守恒，配平各電極反應式；注意：總反應方程式=正極反應式負極反應式電極反應式的書寫原則負極材料：___電極反應：Zn－2e－===Zn2+正極材料：_____電極反應：2MnO2+2e－+2NH4Cl===MnOOH＋2NH3＋2Cl－n碳棒1．一次電池——普通鋅錳干電池總反應：n2MnO22NH4Cl===nCl22MnOOH2NH3負極材料：___電極反應：Zn＋2OH－—2e－===Zn(OH)2正極材料：_____電極反應：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－nMnO21、一次電池——堿性鋅錳干電池總反應式：n＋2MnO2＋2H2O===nOH2＋2MnOOH2、二次電池——鉛蓄電池總反應式：PbPbO22H2SO42PbSO42H2O負極Pb：Pb－2e－SO42－===PbSO4正極PbO2：PbO22e－4HSO42－===PbSO42H2O正極是PbO2，負極是Pb，電解質(zhì)溶液是硫酸溶液。2、二次電池——鎳鎘電池總反應式：Cd2NiOOH2H2O===CdOH22NiOH2負極Cd：Cd－2e－2OH－===CdOH2正極NiOOH：2NiOOH2e－2H2O===2NiOH22OH－以Cd為負極，NiOOH為正極，以OH為電解質(zhì)，其壽命比鉛蓄電池的壽命長（可充電超過500次以上）2、二次電池——鋰離子電池通常以鋰做負極，其他導體作正極。負極Li：Li－e－===Li2、二次電池——鋅銀電池總反應式：nAg2OH2O===2Ag2nOH2負極：n－2e－2OH－===nOH2正極：Ag2OH2O2e－===2Ag2OH－2、二次電池——鎳氫電池總反應式：H22NiOOH===2NiOH2負極：H2－2e－2OH－===2H2O正極：2NiOOH2e－2H2O===2NiOH22OH－3、燃料電池利用原電池的工作原理將燃料和氧化劑反應所放出的化學能直接轉(zhuǎn)化為電能，這樣的電池就是燃料電池，提高了燃料的利用率，是一種高效低污染的新型電池，主要應用于航天領域。燃料電池的電極材料一般為活性電極，具有很強的催化活性，如鉑電極、活性炭電極等?？偡磻剑?H2＋O2===2H2O酸性：負極通H2：H2－2e－===2H正極通O2：O24e－4H===2H2O負極通H2：H2－2e－＋2OH－===2H2O正極通O2：O24e－2H2O===4OH－中性：負極通H2：H2－2e－===2H正極通O2：O24e－2H2O===4OH－堿性：3、燃料電池——氫氧燃料電池（以石墨為電極）甲烷燃料電池在不同環(huán)境下電極反應式的書寫：1酸性條件電池總反應式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O ①正極反應式：O2＋4H＋＋4e－===2H2O ②①－②×2，得燃料電池負極反應式：_____________________________。2堿性條件電池總反應式：CH4＋2O2＋2OH－===CO32－＋3H2O ①正極反應式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ ②①－②×2，得燃料電池負極反應式：__________________________________。CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋CH4＋10OH－－8e－===CO32－＋7H2O3固體電解質(zhì)高溫下能傳導O2－電池總反應式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O ①正極反應式：O2＋4e－===2O2－ ②①－②×2，得燃料電池負極反應式：______________________________________。4熔融碳酸鹽如熔融2CO3環(huán)境下電池總反應式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O ①正極反應式：O2＋2CO2＋4e－===2CO32－ ②①－②×2，得燃料電池負極反應式：_________________________________。CH4＋4CO32－－8e－===5CO2＋2H2OCH4＋4O2－－8e－===CO2＋2H2O原電池原理的四大應用命題點1比較金屬的活動性強弱原電池中，一般活動性強的金屬作負極，而活動性弱的金屬或非金屬作正極。如有兩種金屬A和B，用導線將A和B連接后，插入到稀硫酸中，一段時間后，若觀察到A溶解，而B上有氣體放出，則說明A作負極，B作正極，則可以判斷金屬活動性A＞B。有A、B、C、D、E五塊金屬片，進行如下實驗：①A、B用導線相連后，同時浸入稀H2SO4中，A極為負極；②C、D用導線相連后，同時浸入稀H2SO4中，電流由D→導線→C；③A、C相連后，同時浸入稀H2SO4中，C極產(chǎn)生大量氣泡；④B、D相連后，同時浸入稀H2SO4中，D極發(fā)生氧化反應；⑤用惰性電極電解含B離子和E離子的溶液，E先析出。據(jù)此，判斷五種金屬的活動性順序是A．A＞B＞C＞D＞E B．A＞C＞D＞B＞EC．C＞A＞B＞D＞E D．B＞D＞C＞A＞EB命題點2加快化學反應速率由于形成了原電池，導致反應速率加快。如n與稀硫酸反應制氫氣時，可向溶液中滴加少量CuSO4溶液，形成Cu－n原電池，加快反應進行。將兩份過量的鋅粉a、b分別加入定量的稀硫酸，同時向a中加入少量的CuSO4溶液，產(chǎn)生H2的體積VL與時間tmin的關系正確的是B命題點3用于金屬的防護使需要保護的金屬制品作原電池正極而受到保護。例如要保護一個鐵質(zhì)的輸水管道或鋼鐵橋梁，可用導線將其與一塊鋅塊相連，使鋅作原電池的負極。命題點4設計原電池1必須是能自發(fā)進行且放熱的氧化還原反應。2根據(jù)氧化還原關系找出正負極材料及電解質(zhì)溶液。3按要求畫出原電池裝置示意圖某校化學興趣小組進行探究性活動，將氧化還原反應：2Fe3＋＋2I－====2Fe2＋＋I2，設計成鹽橋原電池。提供的試劑：FeCl3溶液，I溶液；其他用品任選。請回答下列問題：1請畫出設計的原電池裝置圖，并標出電極材料，電極名稱及電解質(zhì)溶液。2發(fā)生氧化反應的電極反應式為___________________。3反應達到平衡時，外電路導線中________填“有”或“無”電流通過。4平衡后向FeCl3溶液中加入少量FeCl2固體，當固體全部溶解后，則此時該溶液中電極變?yōu)開_______填“正”或“負”極。無負2I－－2e－===I2首先根據(jù)電池反應分析物質(zhì)得失電子情況，然后再考慮電極反應生成的物質(zhì)是否跟電解質(zhì)溶液中的離子發(fā)生反應；對于較復雜的電極反應，可以利用總反應方程式減去較簡單一極的電極反應式，從而得到較復雜一極的電極反應式。命題點1新型電源中電極反應式的書寫1、按要求寫出電極反應式或總反應方程式。1肼N2H4-空氣燃料電池是一種堿性電池，該電池放電時，負極的電極反應式為_________________________________。22FeO4-n可以組成堿性電池，2FeO4在電池中作為正極材料，其電極反應為____________________________________，該電池總反應的離子方程式為___________________________________________________。N2H4－4e－＋4OH－===N2↑＋4H2OFeO42－＋3e－＋4H2O===FeOH3＋5OH－2FeO42－＋8H2O＋3n===2FeOH3＋3nOH2＋4OH－3鋁電池性能優(yōu)越，Al-AgO電池可用作水下動力電源，其原理如下圖所示。該電池反應的化學方程式為__________________________________________________。2Al＋3AgO＋2NaOH===2NaAlO2＋3Ag＋H2O命題點2不同環(huán)境對燃料電池電極反應式的影響2、甲烷燃料電池在不同環(huán)境下電極反應式的書寫：1酸性條件電池總反應式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O ①正極反應式：O2＋4H＋＋4e－===2H2O ②①－②×2，得燃料電池負極反應式：_____________________________。2堿性條件電池總反應式：CH4＋2O2＋2NaOH===Na2CO3＋3H2O ①正極反應式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ ②①－②×2，得燃料電池負極反應式：__________________________________。CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋CH4＋10OH－－8e－===CO32－＋7H2O3固體電解質(zhì)高溫下能傳導O2－電池總反應式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O ①正極反應式：O2＋4e－===2O2－ ②①－②×2，得燃料電池負極反應式：______________________________________。4熔融碳酸鹽如熔融2CO3環(huán)境下電池總反應式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O ①正極反應式：O2＋2CO2＋4e－===2CO32－ ②①－②×2，得燃料電池負極反應式：_________________________________。CH4＋4CO32－－8e－===5CO2＋2H2OCH4＋4O2－－8e－===CO2＋2H2O1．鐵鎳蓄電池又稱愛迪生電池，放電時的總反應為：Fe＋Ni2O3＋3H2O===FeOH2＋2NiOH2。下列有關該電池的說法不正確的是A．電池的電解液為堿性溶液，正極為Ni2O3、負極為FeB．電池放電時，負極反應為Fe＋2OH－－2e－===FeOH2C．電池充電過程中，陰極附近溶液的pH降低D．電池充電時，陽極反應為2NiOH2＋2OH－－2e－===Ni2O3＋H2O2．1直接以甲醇為燃料的燃料電池中，電解質(zhì)溶液為酸性，負極反應式為________________________________、正極反應式為__________________________。2熔融鹽電池具有高的發(fā)電效率，因而受到重視，可用Li2CO3和Na2