1、第2课时化学电源,专题1第二单元化学能与电能的转化,学习目标定位,新知导学,达标检测,内容索引,新知导学,一、化学电池及其分类,1.化学电池的分类(1)化学电池按其使用性质常分为如下三类：一次电池：又叫干电池， 消耗到一定程度就不能再使用。二次电池：又称充电电池或蓄电池，放电后可以再 使活性物质再生。燃料电池：一种连续将 的化学能直接转化为电能的化学电池。(2)化学电池按其电解质性质可分为 电池、 电池、 电池。,活性物质,充电,燃料和氧化剂,中性,酸性,碱性,2.判断电池优劣的主要标准(1)比能量：单位质量或单位体积所能输出电能的多少，单位是(Wh)kg1或(Wh)L1。(2)比功率：单位质
2、量或单位体积所能输出功率的大小，单位是Wkg1或WL1。(3)电池可储存时间的长短。3.化学电池的回收利用使用后的废弃电池中含有大量的 和酸碱等有害物质，随处丢弃会给土壤、 等造成严重的污染。废弃电池要进行回收利用。,重金属,水源,例1下列说法中错误的是A.干电池是以胶糊状电解液来产生直流电的一次电池B.二次电池能连续不断地使用是因为含有的活性物质可以再生C.氢气、甲醇、烃、肼、氨等液体或气体都可作为燃料电池的燃料D.具有高“比能量”和高“比功率”的电池称为高能电池,解析二次电池放电后需要再充电，只能重复使用，而不能连续不断地使用。,解析,答案,例2随着人们生活质量的不断提高，废电池必须进行集
3、中处理的问题被提到议事日程，其首要原因是A.利用电池外壳的金属材料B.防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染C.防止电池中渗漏的电解液腐蚀其他物品D.回收其中石墨电极,解析汞、镉、铅等重金属离子会对土壤和水源造成污染。,答案,解析,二、常见的化学电池,1.一次电池(1)碱性锌锰电池是一种常用的一次电池，总反应式为Zn2MnO22H2O=2MnOOHZn(OH)2 。负极是 ，正极是 ，电解质溶液是 溶液；负极反应式是_；正极反应式是_。(2)锌银电池具有比能量大、电压稳定、储存时间长等特点，总反应式为ZnAg2OH2O=Zn(OH)22Ag。负极反应式是_；正极反应式是_。,Zn,
4、MnO2,KOH,Zn2OH2e=Zn(OH)2,2MnO22H2O2e=2MnOOH2OH,Zn2OH2e=Zn(OH)2,Ag2OH2O2e=2Ag2OH,2.二次电池铅蓄电池是常见的二次电池，其放电反应和充电反应表示如下：Pb(s)PbO2(s)2H2SO4(aq) 2PbSO4(s)2H2O(l)(1)负极是 ，正极是 ，电解质溶液是 。(2)放电反应原理负极反应式是_ ；正极反应式是_；放电过程中，负极质量的变化是 ，电解质溶液pH的变化是 。,Pb,PbO2,硫酸溶液,Pb(s) 2e=PbSO4(s),PbO2(s)4H(aq) 2e=PbSO4(s)2H2O(l),增大,增大,
5、(3)充电反应原理阴极(发生还原反应)反应式是_；阳极(发生氧化反应)反应式是_；充电时，铅蓄电池正极与直流电源 极相连，负极与直流电源 极相连。,PbSO4(s)2H2O(l)2e=PbO2(s),正,负,3.燃料电池氢氧燃料电池用铂作电极，不断充入的氢气和氧气分别在两极发生氧化反应和还原反应。(1)氢氧燃料电池的总反应式是_。(2)写出氢氧燃料电池(介质不同)的电极反应：,2H2O2=2H2O,2H24e=4H,2H24e4OH=4H2O,O24H4e=2H2O,O22H2O4e=4OH,常见化学电池的比较(1)一次电池：活泼金属作负极，参与电极反应，放电完成后，不能再使用。(2)二次电池
6、：两电极都参与电极反应，可充电、放电，循环使用。(3)燃料电池：两电极都不参与电极反应，不断充入的物质分别在两极发生反应，可连续使用。,解析在锂空气电池中，A(金属锂)为负极，其反应式是4Li4OH4e=4LiOH；B为正极，其反应式是O24e2H2O=4OH；总反应式是4LiO22H2O=4LiOH。原电池工作过程中，溶液中的Li(阳离子)移向B极(正极)；金属锂能与水反应，电解质中不能含有水。,例3(2017腾冲县期末)锂空气电池放电时的工作原理如图所示。下列叙述正确的是A.放电时Li由B极向A极移动B.电池放电反应为4LiO22H2O=4LiOHC.B电极反应式为O24H4e=2H2OD
7、.电解液a可以为氯化锂溶液,答案,解析,根据原电池装置书写电极反应式(1)由装置图确定原电池的正极、负极及各极反应物。(2)若电解质溶液中的阴离子与负极产生的阳离子不共存，该阴离子写入负极反应式。(3)正极反应是溶液中的阳离子或氧化剂得到电子被还原。,方法点拨,例4镍镉(Nid)可充电电池在现代生活中有广泛应用，它的充放电反应按下式进行：Cd(OH)22Ni(OH)2 Cd2NiOOH2H2O，由此可知，该电池放电时的负极材料是A.Cd(OH)2B.Ni(OH)2C.CdD.NiOOH,答案,由二次电池的总反应式书写电极反应式(1)放电时为原电池，由总反应式中元素化合价的变化，确定负极、正极的
8、反应物、主要产物和转移电子数目，再结合电解质溶液性质和守恒关系写出电极反应式。(2)充电时的电极反应是放电电极反应的逆过程，即充电的阳极反应为放电正极反应的逆过程，充电的阴极反应为放电负极反应的逆过程。,方法点拨,例5写出下列燃料电池的电极反应式和总反应式。(1)酸性条件下的甲烷燃料电池总反应式：_；正极反应式：_；负极反应式：_。(2)碱性条件下的甲烷燃料电池总反应式：_；正极反应式：_；负极反应式：_。,答案,CH42O2=CO22H2O 2O28H8e=4H2O CH48e2H2O=CO28H,CH42O22OH= 3H2O 2O24H2O8e=8OH CH410OH8e= 7H2O,(
9、3)碱性条件下的甲醇(CH3OH)燃料电池总反应式：_；正极反应式：_；负极反应式：_。,答案,2CH3OH3O24OH= 6H2O 3O26H2O12e=12OH 2CH3OH16OH12e= 12H2O,(1)燃料电池的总反应相当于燃料的燃烧，书写总反应方程式时，要注意产物与电解质溶液是否发生反应，若能反应，电解质溶液要写在总反应方程式中。(2)燃料电池正极反应的本质是氧气得电子发生还原反应，即O24e=2O2，产生的O2存在形式与电解质溶液的酸碱性和电解质的状态有着密切的关系。(3)书写燃料电池的电极反应式，一定要注意电解质的酸碱性。碱性溶液电极反应式不能出现H；酸性溶液电极反应式不能出
10、现OH。,方法点拨,学习小结,达标检测,1.下列说法错误的是A.氧化还原反应所释放的化学能，是化学电池的能量来源B.化学电池中的负极材料不一定参加电极反应C.二次电池的充电和放电过程是可逆反应D.丢弃废旧电池不但会污染环境，而且是资源的极大浪费,解析二次电池的充电和放电，是在不同条件下发生的过程，它们不是可逆反应。,答案,解析,1,2,3,4,5,6,2.下列电池工作时，氧气在正极放电的是,解析燃料电池中在正极放电的物质都是氧气。,答案,解析,1,2,3,4,5,6,解析以K2FeO4和锌为电极材料，氢氧化钾溶液为电解质溶液的电池中，锌为负极，发生反应：3Zn6e6OH=3Zn(OH)2；K2
11、FeO4为正极，发生反应： 8H2O6e=2Fe(OH)310OH；放电过程中有OH生成，则电解质溶液的浓度增大，OH向负极迁移。,3.某电池以K2FeO4和锌为电极材料，氢氧化钾溶液为电解质溶液。下列说法不正确的是A.锌为电池的负极B.正极反应式为 10H6e=Fe2O35H2OC.该电池放电过程中电解质溶液浓度增大D.电池工作时OH向负极迁移,答案,解析,1,2,3,4,5,6,解析镁在反应中失电子，则Mo3S4在反应中得电子，故放电时Mo3S4发生还原反应。,4.镁及其化合物一般无毒(或低毒)、无污染，且镁电池放电时电压高而平稳，因而越来越成为人们研制绿色原电池所关注的焦点。其中一种镁电
12、池的反应为xMgMo3S4 MgxMo3S4，则镁电池放电时，下列说法错误的是A.Mg2向正极迁移B.正极反应式为Mo3S42xe=C.Mo3S4发生氧化反应D.负极反应式为xMg2xe=xMg2,答案,解析,1,2,3,4,5,6,5.氢氧燃料电池已用于航天飞机，它是以铂作电极，H2SO4溶液作电解质溶液，正极反应为O24H4e=2H2O，负极反应为2H24e=4H。下列叙述不正确的是A.H2在负极发生氧化反应B.燃料电池的能量转化率可达100%C.是一种高效、对环境友好的发电装置D.供电时的总反应为2H2O2=2H2O,答案,解析,1,2,3,4,5,6,解析氢氧燃料电池中H2在负极发生氧
13、化反应，A项正确；燃料电池中能量转化率较高，但达不到100%，B项错误；燃料电池是一种高效、对环境友好的发电装置，C项正确；结合正极和负极反应式可写出供电时总反应为2H2O2=2H2O，D项正确。,1,2,3,4,5,6,6.原电池是化学对人类的一项重大贡献。(1)如图是甲烷燃料电池原理示意图，回答下列问题：电池的负极是_ (填“a”或“b”)电极，该极的电极反应式为_。电池工作一段时间后电解质溶液的pH_(填“增大”“减小”或“不变”)。,解析甲烷在反应时失去电子，故a电极是电池的负极。由于电池工作过程中会消耗OH，故一段时间后，电解质溶液的pH会减小。,答案,解析,1,2,3,4,5,a,CH410OH8e= 7H2O,减小,6,(2)熔融盐燃料电池具有很高的发电效率，因而受到重视。可用碳酸锂和碳酸钠的熔融盐混合物作电解质，一氧化碳为负极燃气，空气与二氧化碳的混合气为正极助燃气，制得在650 下工作的燃料电池，其负极反应式为2CO 4e=4CO2。正极反应式是_；总电池反应式是_。,解析正极发生还原发应，故正极电极反应式为O22CO24e= 根据正极反应式负极反应式总电池反应，可推知总电池反应式应为2COO2=2CO2。,答案,解析,1,2,3,4,5,O22CO24e=,2COO2=2CO2,6,本课结束,
