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1、 第2课时化学电源第四章化学反应与电能第一节原电池学习目标1.了解化学电源并认识化学电源在实际生活中的应用。2.掌握一次电池、二次电池的反应原理并能书写电极反应式。3.掌握燃料电池的反应原理，理解在不同电解质中电极反应式的书写。重点一次电池、二次电池及燃料电池的反应原理。难点电极反应式的书写。化学电源和一次电池化学电源和一次电池一次电池二次电池燃料电池化学电源生活常识分享时刻如何挑选电池？单位质量或单位体积所能输出电能电能的多少。1单位质量或单位体积所能输出功率功率的大小。2电池可储存时间的长短。3科学发展我们希望化学电池往哪些方向发展？友情提示废旧电池中含有重金属重金属、酸和碱等物质，随意丢
2、弃会对生态环境和人体健康造成危害。小型化寿命长供电方便无须维护锂离子电池镍氢电池根据原电池的工作原理，试分析以下两种一次电池的构造。负极反应物正极反应物电解质溶液锌粉二氧化锰氢氧化钾锌筒石墨棒氯化铵和氯化锌碱性锌锰电池普通锌锰电池一次电池干电池，放电后不可再充电根据原电池的工作原理，试分析以下两种一次电池的电极反应式。负极反应式正极反应式Zn2MnO22H2O=2MnO(OH)Zn(OH)2Zn2OH2e=Zn(OH)22MnO22H2O2e=2MnO(OH)2OHZn2NH4Cl2MnO2=Zn(NH3)2Cl22MnO(OH)负极反应式正极反应式 2MnO22H2e=2MnO(OH)碱性锌
3、锰电池普通锌锰电池一次电池根据原电池的工作原理，试分析哪一种电池更实用？碱性锌锰干电池不易发生电解质的泄漏，因为消耗的负极改装在电池的内部内部；碱性电池使用寿命较长寿命较长，因为金属材料在碱性电解质中比在酸性电解质中的稳稳定性高定性高。在使用过程中，锌会逐渐溶解，使锌外壳逐渐变变薄薄，内部作为电解质的糊状NH4Cl(显酸性)会泄漏泄漏出来，使电器腐蚀腐蚀。即使不使用，放置过久，也会失效失效。一次电池碱性锌锰电池普通锌锰电池1.日常所用锌锰干电池的电极分别为锌筒和石墨棒，以糊状NH4Cl作电解质，电极反应为Zn2e=Zn2，2MnO2 2e=Mn2O32NH3H2O。下列有关锌锰干电池的叙述正确
4、的是（）A.干电池中锌筒为正极，石墨棒为负极B.干电池可实现电能向化学能的转化C.干电池长时间连续工作后，糊状物可能流出，腐蚀用电器D.干电池工作时，电流方向是由锌筒经外电路流向石墨棒C导练导练2.新冠肺炎最明显的症状就是出现发热，体温枪能快速检测人体体温。该体温枪所用的电池为一种银锌电池(如图所示)，电池的总反应式为ZnAg2OH2O=Zn(OH)22Ag。下列关于该电池的说法正确的是（）A.Ag2O电极作正极，发生氧化反应B.该电池放电时溶液中的K向Zn电极移动C.电池工作时，电流从Ag2O电极经过隔板流向Zn电极D.该电池的负极反应为Zn2e2OH=Zn(OH)2D导练导练二二次次电池电
5、池知识探究又称可充电电池可充电电池或蓄电池蓄电池，是一类放电后可以再充电而反复使用的电池。反应原理：PbPbO22H2SO4 2PbSO42H2O放电充电知识探究反应原理：根据铅蓄电池的反应原理，回答下列问题：1电池的正负极材料与电解质溶液分别是什么？2试书写正负极的反应方程式。3请分别描述正负极的现象。4试书写电池充电过程的方程式。PbPbO22H2SO4 2PbSO42H2O放电充电知识探究资料在线优点：电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉。缺点：比能量低、笨重。根据铅蓄电池的反应原理，回答下列问题：(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：_；正极反应式：
6、_；PbPbO2稀稀H2SO4(3)放电过程中，负极质量的变化是_，稀H2SO4的浓度_。(4)充电反应原理：充电过程与其放电过程相反。增大增大减小减小放电充电 一种锂离子电池的负极材料为嵌锂石墨(LixCy)，正极材料为钴酸锂(LiCoO2)，电解质溶液为六氟磷酸锂(LiPF6)的碳酸酯溶液(无水)，电池反应原理如下：LixCyLi1xCoO2LiCoO2Cy当电池放电时：负极反应式：_；正极反应式：_。反应过程：放电时，Li从石墨中脱嵌移向_极，嵌入钴酸锂晶体中；充电时，Li从_晶体中脱嵌，由_极回到_极，嵌入石墨中。这样在放电、充电时，锂离子往返于电池的正极、负极之间，完成化学能与电能的
7、相互转化。LixCyxe=xLiCyLi1xCoO2xLixe=LiCoO2正钴酸锂正负导思导思高铁电池是一种新型可充电电池，与普通电池相比，该电池能较长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应式为3Zn2K2FeO48H2O3Zn(OH)22Fe(OH)34KOH。请回答下列问题：(1)高铁电池的负极材料是_，放电时负极的电极反应式为_。(2)放电时，正极发生_(填“氧化”或“还原”)反应；正极的电极反应式为_。放电时，_(填“正”或“负”)极附近溶液的碱性增强。放电充电Zn3Zn6OH6e=3Zn(OH)2还原正导练导练燃料燃料电池电池讨论探究燃料电池是一种连续地将燃燃料料和和氧氧化化剂剂
8、的化学能直接转化为电电能能的化学电源。电极本身不包含活性物质活性物质，只是一个催化转化元件。请思考讨论下列问题：1该氢氧燃料电池对电解质溶液有什么要求？2该电池的总方程式如何书写？3如何判断电源的正负极？4试书写原电池的正负极反应方程式。知识探究酸性电解质(H2SO4)碱性电解质(KOH)负极反应正极反应总反应2H24e=4H2H24e4OH=4H2OO24e4H=2H2OO24e2H2O=4OH2H2O2=2H2O总结：燃料电池电极反应式的书写步骤。总结展示以CH4碱性(KOH溶液)燃料电池为例。01020304确定生成物确定电子转移和变价元素原子守恒依据电解质性质，用OH使电荷守恒最后根据
9、氢原子守恒配平H2O的化学计量数负极为燃料，失电子，发生氧化反应。CH4H2OCO2H2O；O2KOH-4+4总结展示以CH4碱性(KOH溶液)燃料电池为例。正极为氧气，得电子，发生还原反应。酸性电解质溶液酸性电解质溶液01碱性电解质溶液碱性电解质溶液02固体电解质固体电解质(高温下能传导O2)03熔融碳酸盐熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)04O24H4e=2H2OO22H2O4e=4OHO24e=2O2从理论上讲，所有的燃烧反应均可设计成燃料电池，如甲烷、甲醇、肼等。请写出以下原电池的电极反应：(1)甲烷燃料电池电解质：KOH溶液正极：_，负极：_，总反应：_。电解质：稀硫酸正极：_，负极：_
10、，总反应：_。2O24H2O8e=8OH2O28H8e=4H2OCH42H2O8e=CO28HCH42O2=CO22H2O导思导思从理论上讲，所有的燃烧反应均可设计成燃料电池，如甲烷、甲醇、肼等。请写出以下原电池的电极反应：(2)乙醇燃料电池电解质：KOH溶液正极：_负极：_，总反应式：_。电解质：稀硫酸正极：_；负极：_；总反应式：_。3O26H2O12e=12OH3O212H12e=6H2OC2H5OH3H2O12e=2CO212HC2H5OH3O2=2CO23H2O导练导练特别提醒以CH4碱性(KOH溶液)燃料电池为例。1.燃料电池的总反应相当于燃料的燃烧。2.书写电极反应式及总反应式时
11、，若产物与电解质溶液能反应，电解质溶液要写在总反应式中。3.燃料电池正极反应的本质是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密切的关系。1.如图为氢氧燃料电池工作原理示意图，下列叙述不正确的是（）A.a电极是负极B.b电极的电极反应为4OH4e=2H2OO2C.氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源D.氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置导练导练B导练导练D导练导练D1.(2022浙江湖州高二期末)下列关于化学电源的说法不正确的是()A.判断一种电池的优劣或是否适合某种用途，主要看它的比能量或比功率B.碱性锌锰电池中，锌作负极
12、，溶解转化为Zn2，MnO2作正极，转化为 MnO(OH)C.铅酸蓄电池正极板上覆盖有PbO2，负极板上覆盖有Pb，电解质溶液为稀硫酸D.燃料电池是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BNH4Cl锌(或Zn)2MnO22e正3.以甲烷等碳氢化合物为燃料的新型燃料电池成本大大低于以氢气为燃料的传统燃料电池。一种以甲烷为燃料的电池装置示意图如图：(1)M口通入的气体是_(填化学式)。(2)外电路中电流的流向是_(填“由a极到b极”或“由b极到a极”)。(3)若KOH转化为正盐，则消耗100 mL 2 molL1 KOH溶液时，需要标准状况下CH4的体积是_。CH4由b极到a极2.24 L本课内容一次电池一次电池二次电池二次电池燃料电池燃料电池电池的构造；电池的工作原理氢氧燃料电池；电极反应式的书写方式电池的构造；电池的反应原理