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1、第二节化学能与电能第二节化学能与电能第第2课时发展中的化学电源课时发展中的化学电源学习目标学习目标核心素养建构核心素养建构1.记住干电池、充电电池、燃料记住干电池、充电电池、燃料电池等发展中的化学电源的特电池等发展中的化学电源的特点。点。2认识提高燃料的燃烧效率、认识提高燃料的燃烧效率、开发高能清洁燃料和研制新型开发高能清洁燃料和研制新型电池的重要性。电池的重要性。3能正确书写简单化学电源的能正确书写简单化学电源的电极反应式。电极反应式。知知 识识 梳梳 理理1干电池干电池干电池是一种一次性电池，放电后干电池是一种一次性电池，放电后_再充电。再充电。不能不能2充电电池充电电池充电电池又称为二次
2、电池，它在放电时所进行的氧化还原反充电电池又称为二次电池，它在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以应，在充电时可以_进行，使电池恢复到放电前的状进行，使电池恢复到放电前的状态。态。逆向逆向3燃料电池燃料电池(1)原理：利用原电池工作原理将原理：利用原电池工作原理将_和和_反应所反应所放出的放出的_直接转化为直接转化为_。(2)与其他电池的区别：反应物不是储存在电池内部，由外与其他电池的区别：反应物不是储存在电池内部，由外设装备提供设装备提供_和和_。燃料燃料氧化剂氧化剂化学能化学能电能电能燃料燃料氧化剂氧化剂【自主思考自主思考】铅蓄电池在充电、放电过程中发生的氧化还原反应是可逆铅蓄电池在充
3、电、放电过程中发生的氧化还原反应是可逆反应吗？反应吗？提示提示不是，因为充电和放电过程中氧化还原反应发生的不是，因为充电和放电过程中氧化还原反应发生的条件不相同。条件不相同。效效 果果 自自 测测1判断正误，正确的打判断正误，正确的打“”“”，错误的打，错误的打“”。(1)锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细()(2)氢氧燃料电池是将热能直接转变为电能氢氧燃料电池是将热能直接转变为电能()(3)氢氧燃料电池工作时氢气在负极上被氧化氢氧燃料电池工作时氢气在负极上被氧化()(4)太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅()答案答案(1
4、)(2) (3)(4) 2下列几种化学电池中，不属于可充电电池的是下列几种化学电池中，不属于可充电电池的是()A碱性锌锰电池碱性锌锰电池B手机用锂电池手机用锂电池C汽车用铅蓄电池汽车用铅蓄电池 D玩具用镍氢电池玩具用镍氢电池答案答案A3下列有关电池的说法不正确的是下列有关电池的说法不正确的是()A手机上用的锂离子电池属于二次电池手机上用的锂离子电池属于二次电池B铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电 极极C甲醇燃料电池可把化学能转化为电能甲醇燃料电池可把化学能转化为电能D锌锰干电池中，锌电极是负极锌锰干电池中，锌电极是负极答案答案B探究一、
5、常见化学电源的特点探究一、常见化学电源的特点【合作交流合作交流】1一次电池和二次电池是否指分别只能使用一次和两次的电一次电池和二次电池是否指分别只能使用一次和两次的电池？池？提示提示一次电池是不可充电电池，电量一旦放完就无法再一次电池是不可充电电池，电量一旦放完就无法再次使用；二次电池是可充电电池，电量放完后可进行充次使用；二次电池是可充电电池，电量放完后可进行充电，可反复使用多次。电，可反复使用多次。2结合所学知识判断：干电池与充电电池的本质区别，燃料结合所学知识判断：干电池与充电电池的本质区别，燃料电池与干电池或蓄电池的主要差别。电池与干电池或蓄电池的主要差别。提示提示干电池是一次性电池，
6、放电之后不能充电，即内部干电池是一次性电池，放电之后不能充电，即内部的氧化还原反应是不可逆的；充电电池又称二次电池，它的氧化还原反应是不可逆的；充电电池又称二次电池，它在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行，使电池恢复到放电前的状态。行，使电池恢复到放电前的状态。燃料电池与干电池或蓄电池的主要差别在于反应物不是储燃料电池与干电池或蓄电池的主要差别在于反应物不是储存在电池内部，而是由外设装备提供燃料和氧化剂等，这存在电池内部，而是由外设装备提供燃料和氧化剂等，这时电池起着类似于试管、烧杯等反应器的作用。时电池起着类似于试管、烧杯等反应器
7、的作用。【点拨提升点拨提升】几种电池的特点几种电池的特点名名称称干电池干电池(一次电池一次电池)充电电池充电电池(二次电池二次电池)燃料电池燃料电池特特点点活性物质活性物质(发发生氧化还原反应生氧化还原反应的物质的物质)消耗到消耗到一定程度后，不一定程度后，不能再使用能再使用电解质溶液为电解质溶液为胶状，不流动胶状，不流动放电后可再放电后可再充电使活性物充电使活性物质获得再生质获得再生可以多次充可以多次充电，重复使用电，重复使用电极本身不包含活电极本身不包含活性物质，只是一个催性物质，只是一个催化转换元件化转换元件工作时，燃料和氧工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供化剂连续地由外部供给，在电极上
8、不断地给，在电极上不断地进行反应，生成物不进行反应，生成物不断地被排出断地被排出举举例例普通的锌锰电普通的锌锰电池、碱性锌锰电池、碱性锌锰电池、银锌电池等池、银锌电池等铅蓄电池、锂铅蓄电池、锂电池、镍镉电电池、镍镉电池等池等氢氧燃料电池、氢氧燃料电池、CH4燃料电池、燃料电池、CH3OH燃燃料电池等料电池等【典题例证典题例证1】 下列说法正确的是下列说法正确的是()A镍氢电池、锂电池和碱性锌锰干电池都是二次电池镍氢电池、锂电池和碱性锌锰干电池都是二次电池B燃料电池是一种高效但是会污染环境的新型电池燃料电池是一种高效但是会污染环境的新型电池C化学电池的反应基础是氧化还原反应化学电池的反应基础是氧
9、化还原反应D铅蓄电池放电的时候正极材料是铅蓄电池放电的时候正极材料是Pb，负极材料是，负极材料是PbO2解析解析碱性锌锰干电池是一次电池；燃料电池是一种高效碱性锌锰干电池是一次电池；燃料电池是一种高效且不会污染环境的新型电池；铅蓄电池放电的时候正极材且不会污染环境的新型电池；铅蓄电池放电的时候正极材料是料是PbO2，负极材料是，负极材料是Pb。答案答案C【学以致用【学以致用1】下面是几种常见的化学电源示意图，有关说】下面是几种常见的化学电源示意图，有关说法不正确的是法不正确的是()A.上述电池分别属于一次电池、二次电池和燃料电池上述电池分别属于一次电池、二次电池和燃料电池B.干电池在长时间使用
10、后，锌筒被破坏干电池在长时间使用后，锌筒被破坏C.铅蓄电池工作过程中，每转移铅蓄电池工作过程中，每转移2 mol电子，负极质量减电子，负极质量减小小207 gD.氢氧燃料电池是一种具有广阔应用前景的绿色电源氢氧燃料电池是一种具有广阔应用前景的绿色电源解析解析干电池是一次电池，铅蓄电池是可充电电池，属于干电池是一次电池，铅蓄电池是可充电电池，属于二次电池，氢氧燃料电池属于燃料电池，故二次电池，氢氧燃料电池属于燃料电池，故A正确；干电池正确；干电池长期使用后，锌会参与电极反应，使锌筒被破坏，故长期使用后，锌会参与电极反应，使锌筒被破坏，故B正正确；铅蓄电池工作过程中，硫酸铅在负极上析出，负极质确；
11、铅蓄电池工作过程中，硫酸铅在负极上析出，负极质量应该增加而非减小，故量应该增加而非减小，故C错误；氢氧燃料电池不需要将还错误；氢氧燃料电池不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内，且工作的最终产物是原剂和氧化剂全部储藏在电池内，且工作的最终产物是水，故氢氧燃料电池是一种具有广阔应用前景的绿色电水，故氢氧燃料电池是一种具有广阔应用前景的绿色电源。源。D正确。正确。答案答案C探究二、常见化学电源电极反应式的书写探究二、常见化学电源电极反应式的书写【合作交流合作交流】氢气被看作是理想的氢气被看作是理想的“绿色能源绿色能源”。用高压氢气、氧气制。用高压氢气、氧气制作氢氧燃料电池是利用氢能的一种重要方式作
12、氢氧燃料电池是利用氢能的一种重要方式(装置如图所装置如图所示示)。请写出氢氧燃料电池。请写出氢氧燃料电池(电解质溶液为电解质溶液为KOH溶液溶液)的电极的电极反应式。反应式。负极负极_；正极正极_。提示提示2H24e4OH=4H2OO24e2H2O=4OH【点拨提升点拨提升】1电极反应方程式的书写方法电极反应方程式的书写方法(1)负极反应式的书写负极反应式的书写活泼金属作负极活泼金属作负极(电极材料本身反应电极材料本身反应)生成的阳离子与电解质溶液不反应时：生成的阳离子与电解质溶液不反应时：Mne=Mn。若生成的阳离子与电解质溶液反应，应将若生成的阳离子与电解质溶液反应，应将“金属失电子的金属
13、失电子的反应式反应式”与与“阳离子和电解质溶液反应的反应式阳离子和电解质溶液反应的反应式”叠加写叠加写出。出。燃料电池燃料电池(电极材料本身不反应电极材料本身不反应)H2O2(H2SO4)燃料电池负极反应式：燃料电池负极反应式：H22e=2H。H2O2(KOH)燃料电池负极反应式：燃料电池负极反应式：H22e2OH=2H2O。(2)正极反应式的书写正极反应式的书写首先判断在正极反应的物质首先判断在正极反应的物质当负极材料与电解质溶液能反应时，在正极上发生电极反应的当负极材料与电解质溶液能反应时，在正极上发生电极反应的物质是电解液中的某种粒子。物质是电解液中的某种粒子。当负极材料与电解质溶液不反
14、应时，在正极上发生电极反应的当负极材料与电解质溶液不反应时，在正极上发生电极反应的是溶解在电解液中的是溶解在电解液中的O2。燃料电池中正极反应的物质是作氧化剂的物质。燃料电池中正极反应的物质是作氧化剂的物质。根据具体情况书写正极反应式根据具体情况书写正极反应式(也要考虑是否与电解液反应也要考虑是否与电解液反应)H2O2(H2SO4)的正极反应式：的正极反应式：O24e4H=2H2O。H2O2(KOH)的正极反应式：的正极反应式：O24e2H2O=4OH。2书写原电池电极反应式时注意的问题书写原电池电极反应式时注意的问题(1)正确判断原电池的负极和正极，确定两极上分别发生的正确判断原电池的负极和
15、正极，确定两极上分别发生的具体反应。具体反应。(2)确认电极得失电子后的产物是否与电解质溶液发生反确认电极得失电子后的产物是否与电解质溶液发生反应，若能反应，则应写与电解质溶液反应后的电极反应应，若能反应，则应写与电解质溶液反应后的电极反应式。式。(3)在正极上，若是电解质溶液中的某种离子被还原，提供在正极上，若是电解质溶液中的某种离子被还原，提供该离子的电解质无论电离难易如何，一律写离子符号该离子的电解质无论电离难易如何，一律写离子符号(而在而在原电池反应中，要遵循离子方程式的书写规则，只有易溶原电池反应中，要遵循离子方程式的书写规则，只有易溶的强电解质用离子符号表示的强电解质用离子符号表示
16、)。【典题例证典题例证2】LiSOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4SOCl2。电池的。电池的总反应可表示为总反应可表示为4Li2SOCl2=4LiClSSO2。请回答下列问题：请回答下列问题：(1)电池的负极材料为电池的负极材料为_，发生的电极反应为，发生的电极反应为_；(2)电池正极发生的电极反应为电池正极发生的电极反应为_；(3)SOCl2易挥发，实验室中常用易挥发，实验室中常用NaOH溶液吸收溶液吸收SOCl2，有，有Na2SO3和和NaCl生成。如果把少量水滴到生成。如果把少量水
17、滴到SOCl2中，实验现中，实验现象是象是_，反应的化学方程式为反应的化学方程式为_；(4)组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行，原因是组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行，原因是_。解析解析分析反应的化合价变化，可得分析反应的化合价变化，可得Li为还原剂为还原剂 ，SOCl2为氧为氧化剂。化剂。 (1)负极材料为负极材料为Li(还原剂还原剂)，发生反应：，发生反应：Lie=Li。 (2)正极反应式可由总反应减去负极反应式得到：正极反应式可由总反应减去负极反应式得到：2SOCl24e=4ClSSO2。 (3)题中给出有碱液吸收时的产物，则没题中给出有碱液吸收时的产物，则没有碱液而用水吸收时
18、的产物应为有碱液而用水吸收时的产物应为SO2和和HCl，所以现象应该为出，所以现象应该为出现白雾和有刺激性气味的气体生成。现白雾和有刺激性气味的气体生成。 (4)因为构成电池的两个主因为构成电池的两个主要成分要成分Li能和氧气、水反应，且能和氧气、水反应，且SOCl2也与水反应。也与水反应。答案答案(1)LiLie=Li (2)2SOCl24e=4ClSSO2 (3)出现白雾，有刺激性气味的气体生成出现白雾，有刺激性气味的气体生成SOCl2H2O=SO2 2HCl (4)因为构成电池的主要成分因为构成电池的主要成分Li能和氧气、水反应，且能和氧气、水反应，且SOCl2也与水反应也与水反应【学以
19、致用学以致用2】据媒体报道，以氢氧燃料电池为动力的公交据媒体报道，以氢氧燃料电池为动力的公交车在北京试运行。质子交换膜燃料电池车在北京试运行。质子交换膜燃料电池(PEMFC)常作为电常作为电动汽车的动力源。该燃料电池以氢气为燃料，空气为氧化动汽车的动力源。该燃料电池以氢气为燃料，空气为氧化剂，铂作催化剂，导电离子是剂，铂作催化剂，导电离子是H。下列对该燃料电池的描。下列对该燃料电池的描述中正确的是述中正确的是()正极反应为正极反应为O24H4e=2H2O负极反应为负极反应为2H24e=4HA B C D解析解析此题考查了原电池的基本原理，包括燃料电池的电极反此题考查了原电池的基本原理，包括燃料电池的电极反应、总反应及电解液中离子的移动等相关理论。通过分析，应、总反应及电解液中离子的移动等相关理论。通过分析，反应条件是点燃，显然是错误的，其余各项均正确。反应条件是点燃，显然是错误的，其余各项均正确。答案答案C