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1、第2课时化 学 电 源必备知识必备知识自主学习自主学习一、化学电池一、化学电池1 1化学电池的分类及其特点化学电池的分类及其特点2 2化学电池的优点化学电池的优点具有具有_高，供能稳定可靠，使用方便，易于维护等优点。高，供能稳定可靠，使用方便，易于维护等优点。3 3判断电池优劣的主要标准判断电池优劣的主要标准(1)(1)比能量：比能量：_所能输出电能的多少。所能输出电能的多少。(2)(2)比功率：比功率：_所能输出功率的大小。所能输出功率的大小。(3)(3)电池的可储存时间的长短。电池的可储存时间的长短。4 4化学电池回收利用：废旧电池中含化学电池回收利用：废旧电池中含_、酸和碱等物质，应回收
2、利用，、酸和碱等物质，应回收利用，既减少污染，又节约资源。既减少污染，又节约资源。能量转换效率能量转换效率单位质量或单位体积单位质量或单位体积单位质量或单位体积单位质量或单位体积重金属重金属【自主探索自主探索】(1)(1)太阳能电池属于原电池吗？太阳能电池属于原电池吗？提示：提示：不属于。太阳能电池没有发生氧化还原反应，不属于原电池。不属于。太阳能电池没有发生氧化还原反应，不属于原电池。(2)(2)(情境思考情境思考) )小明将用过的废电池随手扔掉，爸爸告诉他电池必须进行回收小明将用过的废电池随手扔掉，爸爸告诉他电池必须进行回收集中处理，你知道这是为什么吗？集中处理，你知道这是为什么吗？提示：
3、提示：防止电池中的重金属对土壤和水源造成污染。防止电池中的重金属对土壤和水源造成污染。二、化学电源的分类及工作原理二、化学电源的分类及工作原理1 1一次电池一次电池一次电池的电解质溶液制成胶状，不流动，也叫作干电池。一次电池不能充电，一次电池的电解质溶液制成胶状，不流动，也叫作干电池。一次电池不能充电，不能反复使用。不能反复使用。碱性锌锰电池与银锌电池比较碱性锌锰电池与银锌电池比较种类种类特点特点碱性锌锰电池碱性锌锰电池银锌电池银锌电池基本构造基本构造负极：负极：_负极：负极：_正极：正极：_正极：正极：_电解质：电解质：KOHKOH电解质：电解质：KOHKOHZnZnZnZnMnOMnO2
4、2AgAg2 2O O工作工作原理原理负极反应负极反应_正极反应正极反应2MnO2MnO2 22H2H2 2O O2e2e=2MnO(OH)2MnO(OH)2OH2OH_总反应总反应ZnZn2MnO2MnO2 22H2H2 2O=2MnO(OH)O=2MnO(OH)Zn(OH)Zn(OH)2 2AgAg2 2O OZnZnH H2 2O=Zn(OH)O=Zn(OH)2 22Ag2Ag性能与适用范围性能与适用范围比能量和可储存时间比普通比能量和可储存时间比普通锌锰电池均有提高，适用于锌锰电池均有提高，适用于大电流和连续放电大电流和连续放电比能量大，电压稳定，储存时比能量大，电压稳定，储存时间长，
5、适宜小电流连续放电间长，适宜小电流连续放电ZnZn2OH2OH2e2e=Zn(OH)=Zn(OH)2 2ZnZn2OH2OH2e2e=Zn(OH)=Zn(OH)2 2AgAg2 2O OH H2 2O O2e2e=2Ag=2Ag2OH2OH2.2.二次电池二次电池(1)(1)构造构造(2)(2)工作原理工作原理铅酸蓄电池是最常见的二次电池，总反应为铅酸蓄电池是最常见的二次电池，总反应为Pb(s)Pb(s)PbOPbO2 2(s)(s)2H2H2 2SOSO4 4(aq)(aq) 2PbSO2PbSO4 4(s)(s)2H2H2 2O(l)O(l)(3)(3)铅酸蓄电池的优缺点铅酸蓄电池的优缺点
6、优点：电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉，可多次充放电；生产生优点：电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉，可多次充放电；生产生活中使用广泛。活中使用广泛。缺点：比能量低，笨重，废弃电池污染环境。缺点：比能量低，笨重，废弃电池污染环境。3 3燃料电池燃料电池(1)(1)定义：一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电源。定义：一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电源。(2)(2)氢氧燃料电池的结构氢氧燃料电池的结构( (如图如图) )(3)(3)氢氧燃料电池的工作原理氢氧燃料电池的工作原理负极：负极：_失电子；正极：失电子；正极：_得电子；电解质溶液：得电子；电
7、解质溶液：_。种类种类酸性酸性碱性碱性负极反应式负极反应式2H2H2 24e4e=4H=4H_正极反应式正极反应式_O O2 22H2H2 2O O4e4e=4OH=4OH电池总反应式电池总反应式2H2H2 2O O2 2=2H=2H2 2O OH H2 2O O2 2氢氧化钾或稀硫酸氢氧化钾或稀硫酸2H2H2 24OH4OH4e4e=4H=4H2 2O OO O2 24e4e4H4H=2H=2H2 2O O(4)(4)优点优点工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给，在电极上不断地进行反应，生成工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给，在电极上不断地进行反应，生成物不断地被排出。物不断地被排出。能量
8、转化率高能量转化率高( (80%)80%)，排放废物少。，排放废物少。【自主探索自主探索】(1)(1)可充电电池的放电反应和充电反应互为可逆反应吗？可充电电池的放电反应和充电反应互为可逆反应吗？提示：提示：不是。可充电电池的充电与放电不是在相同条件下发生的，不是可逆反不是。可充电电池的充电与放电不是在相同条件下发生的，不是可逆反应。应。(2)(2)燃料电池的正、负两极必须是两种活泼性不同的金属或一种金属与一种导燃料电池的正、负两极必须是两种活泼性不同的金属或一种金属与一种导电的非金属吗？电的非金属吗？提示：提示：不一定，如氢氧燃料电池的正、负极均为不一定，如氢氧燃料电池的正、负极均为PtPt。
9、(3)(3)(情境思考情境思考) )已知某固体酸燃料电池以已知某固体酸燃料电池以CsHSOCsHSO4 4固体为电解质传递固体为电解质传递H H，其基本，其基本结构见图，电池总反应可表示为结构见图，电池总反应可表示为2H2H2 2O O2 2=2H=2H2 2O O。思考：思考：a a极发生什么反应类型？极发生什么反应类型？b b极的电极反应式该如何书写呢？极的电极反应式该如何书写呢？提示：提示：a a极为负极，发生氧化反应。极为负极，发生氧化反应。b b极的电极反应式为极的电极反应式为O O2 24H4H4e4e=2H=2H2 2O O。关键能力关键能力合作学习合作学习【合作探究】(情境应用
10、)在2019年第十届国际二次电池展中，一种以FeFe(CN)6为代表的新型可充电钠离子电池，格外引人注意，其放电工作原理如图所示。思考：(1)放电时，Na移动方向如何？(证据推理与模型认知)提示：放电时为原电池，Mg箔为负极，Mo箔为正极，电解液中阳离子向正极迁移，即钠离子通过离子交换膜从右室移向左室。(2)充电时，Mg箔电极应接电源哪一极？充电时该极电极反应式怎么写？(证据推理与模型认知)提示：充电时，Mg箔为阴极，所以应接电源负极，充电时电极反应式为Mg2Cl224e=2Mg2Cl。【母题追问】(1)放电时，负极附近的溶液的pH怎么变化？提示：随着反应，c(OH)逐渐减小，pH变小。(2)
11、试写出充电时与正极相连接的电极反应式。提示：4OH4e=O22H2O。【合作探究】(1)氢氧燃料电池如果用稀硫酸作电解质溶液，工作一段时间后，电解质溶液的浓度将如何变化？溶液的pH将如何变化？(宏观辨识与微观探析)提示：减小增大。反应过程中电解质不被消耗，但氢气和氧气反应生成水，使溶液变稀，pH增大。(2)已知氢气可以在氯气中燃烧，根据燃料电池的原理，能否以该反应设计燃料电池？(证据推理与模型认知)提示：能。氢气可以在氯气中发生自发的氧化还原反应。(3)(情境应用)瓦斯爆炸是煤矿开采中的重大危害之一，一种瓦斯分析仪能够在煤矿巷道中的甲烷达到一定浓度时，通过传感器显示。该瓦斯分析仪工作原理类似燃
12、料电池的工作原理，其装置如图所示，其中的固体电解质是Y2O3Na2O，O2可以在其中自由移动。写出正负极电极反应式。(证据推理与模型认知)提示：通甲烷气体的电极a为负极，负极反应为CH44O28e=CO22H2O，通空气的电极b为正极，正极反应为O24e=2O2。当b极有22.4 L O2参加反应时，转移电子的数目是否为4NA？(宏观辨识与微观探析)提示：没有说明已知气体的温度和压强，所以不能确定O2的物质的量，所以该说法错误。【母题追问】(1)写出负极发生的电极反应式。提示：负极发生的电极反应式：H22e=2H。(2)该外电路中电子移动方向是怎样的？提示：电子由负极流向正极，即由a极流向b极。课堂检测课堂检测素养达标素养达标指出a极和b极的名称，并写出电极反应式。提示：从图示可以看出电子从a极出发，故a极为负极，电极反应式为Fe2e=Fe3；b极为正极，电极反应式为2H2e=H2。结合离子方程式分析H2S气体去除的原理。提示：除去H2S的过程涉及两个反应步骤，第一步Fe2在电极上发生反应Fe2e=Fe3；第二步，生成的铁离子氧化硫化氢生成硫单质，离子方程式为2Fe3H2S=2Fe2S2H。