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发展中的化学电源《必修2》第二章第二节化学能与电能学习目标1.了解化学能与电能的转化关系。2．了解化学电池的工作原理及应用。3．会写简单的电极反应。4．了解常用的化学电源。[知识回顾1]原电池的构成条件及工作原理形成条件：①两种活动性不同的（或）作电极；②两电极需浸入溶液；③电极用导线连接形成；金属非金属电解质闭合回路正负电极的判断：据电极材料活动性：活泼的是是极，不活泼的是极；据电子流向：流出的是极，流入的是极；据电流流向：流出的是极，流入的是极；据电极反应：氧化是极，还原是极；据阴离子流向：离开的是极，接近的是极；据阳离子流向：离开的是极，接近的是极；据电极的完好度：被腐蚀的是极，被保护的是极；负正负正正负负正正负负正负正笔记[知识回顾1]原电池的构成条件及工作原理电极反应：较活泼金属作极，失电子、被：电子（填“流出”或“流入”）；较不活泼金属作极，得电子、被：电子（填“流出”或“流入”）；总化学方程式：两个电极反应式相加。反应结果：①两极发生氧化还原反应，负极被，电子，正极被，电子；②电子的定向流动产生。负氧化流出正还原流入氧化(腐蚀)失还原(保护)得电流笔记如图所示，组成一个原电池。(1)当电解质溶液为稀硫酸时：①Fe电极是______极，其电极反应为____________________，该反应是_______反应；②Cu电极是______电极，其电极反应为__________________，该反应是______反应．总反应式：。负Fe-2e-==Fe2+氧化正2H++2e-==H2↑铁还原2H++Fe==Fe2++H2↑[知识回顾2]：原电池电极方程式的书写笔记如图所示，组成一个原电池。(2)当电解质溶液为稀硝酸时：①Fe电极是_____极，该反应是_____反应．其电极反应为________________________，②Cu电极是_____极，该反应是_____反应．其电极反应为_______________________，总反应式：。负Fe-3e-==Fe3+氧化正NO3-+4H++3e-==NO↑+2H2O还原NO3-+4H++Fe==Fe3++NO↑+2H2O稀硝酸铁[知识回顾2]：原电池电极方程式的书写笔记如图所示，组成一个原电池。(3)当电解质溶液为浓硝酸时：①Fe电极是_____极，该反应是_____反应．其电极反应为________________________，②Cu电极是_____极，该反应是_____反应．其电极反应为_______________________，总反应式：。正Cu-2e-==Cu2+还原负NO3-+2H++e-==NO2↑+H2O氧化2NO3-+4H++Cu==Cu2++2NO2↑+2H2O浓硝酸铁[知识回顾2]：原电池电极方程式的书写笔记FeCNaClMgAlNaOH正极（）：，负极（）：，总反应式：，正极（）：，负极（）：，总反应式：，Fe-2e-==Fe2+2H2O+O2+4e-==4OH-2H2O+O2+2Fe==2Fe(OH)26H2O+6e-==6OH-+3H2↑2Al-6e-+8OH-==2AlO2-↓+4H2O2Al+6H2O+2OH-===2AlO2-+3H2↑+4H2O[知识回顾2]：原电池电极方程式的书写笔记1．干电池二、发展中的化学电源锌-锰电池（干电池）→日常生活和照明。总反应：Zn+2NH4+=Zn2++2NH3↑+H2↑据总反应式确认：负极材料：，正极材料：，电解质溶液；电极反应：负极()：，正极()：，总方程式：。Zn碳棒NH4Cl、ZnCl2和淀粉糊ZnCZn－2e-=Zn2+2NH4++2e-=2NH3+H2↑Zn+2NH4+=Zn2++2NH3↑+H2↑笔记1．干电池干电池是一种_______电池,放电后不能再充电。(2)碱性锌锰电池：将锌锰干电池中的电解质______换成湿的_____，并在构造上作了改进。一次性NH4ClKOH二、发展中的化学电源2．充电电池充电电池又称_____电池，它在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以_____进行，使电池恢复到放电前的状态。(1)铅蓄电池正极材料为_____，负极材料为____，电解质_____。二次逆向PbO2Pb硫酸二、发展中的化学电源2．充电电池(1)铅蓄电池正极材料为_____，负极材料为____，电解质_____。PbO2Pb硫酸二、发展中的化学电源放电过程中电极反应式为：正极：;负极：;总反应式为：Pb+PbO2+2H2SO4==2PbSO4↓+2H2OPbO2+4H++SO42-+2e－=PbSO4↓+2H2OPb+SO42-—2e－=PbSO4↓笔记(2)镍镉电池(寿命比铅蓄电池长)正极材料为__________,负极材料为___,电解质为______。(3)锂离子电池新一代可充电的绿色电池，低功耗电器的主流电源。NiO(OH)CdKOH二、发展中的化学电源2．充电电池3．燃料电池(1)原理：利用原电池的工作原理将_____和______反应所放出的_______直接转化为_____。(2)与其他电池的区别反应物由外设装备提供______和_______等。燃料氧化剂化学能电能燃料氧化剂二、发展中的化学电源3.燃料电池(1)氢氧燃料电池(KOH介质)：负极()：反应正极()：反应总反应：二、发展中的化学电源2H2＋4OH—－4e—＝4H2OO2＋H2O＋4e—＝4OH—2H2＋O2＝2H2OH2氧化O2还原笔记3.燃料电池(2)氢氧燃料电池(酸性介质)：负极()：反应正极()：反应总反应：二、发展中的化学电源H2–2e-===2H+O2+4H++4e-===2H2O2H2＋O2＝2H2OH2氧化O2还原笔记3.燃料电池(3)甲烷燃料电池(KOH介质)：负极()：反应正极()：反应总反应：二、发展中的化学电源2O2+4H2O+8e-===8OH-CH4氧化O2还原CH4CH4+10OH-–8e-===CO32-+7H2OCH4+2O2+2KOH==K2CO3+3H2O笔记归纳1：电极方程式书写原则原电池的电极反应均是氧化还原反应，又是离子方程式，因此电极反应式的书写要遵循：质量守恒、电子守恒、电荷守恒。(1)两电极反应合并可得总反应方程式；(2)总方程式减去某极反应，可得另一电极反应式；笔记归纳2：电极方程式书写步骤(1)分析氧化还原反应，确定电极的正、负极及氧化剂、还原剂得失电子数目；(2)注意电解质溶液的成分对正极、负极反应产物的影响，可根据题意或总化学方程式确定正、负极产物；(3)为确保电荷守恒、元素守恒、质量守恒，考虑溶液的酸碱性，可在电极反应式的一端添加H+、OH-、H2O，将两个电极反应式合并起来，即可得到电池总反应式。笔记1．比较金属的活动性强弱(1)原理：一般原电池中活动性较强的金属作负极，活动性较弱的金属作正极。(2)应用：A、B两种金属用导线连接后插入稀H2SO4中，若A极溶解，B极上冒气泡，则活动性：AB。要点二原电池原理的应用笔记2．加快化学反应的进行(1)原理：在原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，溶液中的粒子运动时相互间的干扰小，使化学反应加快。(2)应用：实验室中用Zn和稀H2SO4制取H2时，为加快反应速率，通常滴入几滴CuSO4溶液。原理是：要点二原电池原理的应用Zn+Cu2+==Zn2++Cu生成的Cu沉积在Zn粒的表面，形成了许多微小的Cu-Zn原电池：负极：Zn—2e-==Zn2+正极：2H++2e-==H2↑从而加快了生成H2的反应速率。笔记要点二原电池原理的应用笔记要点二原电池原理的应用笔记4．制作化学电源如：Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋负极：；正极：；电解质溶液：等。要点二原电池原理的应用笔记CuSO4FeCu石墨CuSO4CuCl2FeCu5．抑制金属的腐蚀若金属A是负极，则被，B被；若金属A是正极，则被，B被；要点二原电池原理的应用稀H2SO4腐蚀保护腐蚀保护若要保护某个电极，则让该电极做极。正若要腐蚀某个电极，则让该电极做极。负笔记原电池形成条件及工作原理正负极的判断方法据电极材料活泼性据氧化还原反应据电子、电流流向据电解质溶液中阴、阳离子的移动方向据电极被腐蚀还是被保护原电池原理的应用比较金属的活动性强弱加快化学反应的进行设计原电池制作化学电源抑制金属腐蚀知识体系归纳笔记1．有A、B、C、D四块金属片,进行如下实验：①A、B用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，A极为负极；②C、D用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，电流由D→导线→C；③A、C相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，C极产生大量气泡；④B、D相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，D极发生氧化反应。据此，判断四种金属的活动性顺序是()A．A＞B＞C＞DB．A＞C＞D＞BC．C＞A＞B＞DD．B＞D＞C＞AB2.研究人员最近发明了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电，在海水中电池总反应可表示为：5MnO2＋2Ag＋2NaCl===Na2Mn5O10＋2AgCl。下列“水”电池在海水中放电时的有关说法正确的是()A．正极反应式：Ag＋Cl－－e－===AgClB．每生成1molNa2Mn5O10转移2mol电子C．Na＋不断向“水”电池的负极移动D．AgCl是还原产物B[规律方法]电极方程式是分析很多电化学问题的关键，特别是与计算有关的问题，必须利用电极方程式来完成，因此电极方程式是电化学中的重点，同时也是难点，还是每年各地高考试题的必考内容之一。常涉及到的考查角度有：(1)燃料电池中负极及正极电极方程式；(2)给出总反应方程式和其中一个电极的电极方程式，两式相减可得另一电极方程式；(3)在特殊电解质溶液中的电极方程式，如MgAl在NaOH溶液中时，Al应作负极，电极方程式应为Al－3e－＋4OH－===AlO2-＋2H2O。1．(2009·上海高考)茫茫黑夜，航标灯为航海员指明了方向。航标灯的电源必须长效、稳定。我国科技工作者研制出以铝合金、PtFe合金网为电极材料的海水电池。在这种电池中()①铝合金是阳极②铝合金是负极③海水是电解液④铝合金电极发生还原反应A．②③B．②④C．①②D．①④A2.(2010·安徽高考)某固体酸燃料电池以CaHSO4固体为电解质传递H＋，其基本结构见下图，电池总反应可表示为：2H2＋O2===2H2O，下列有关说法正确的是()A．电子通过外电路从b极流向a极B．b极上的电极反应式为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－C．每转移0.1mol电子，消耗1.12L的H2D．H＋由a极通过固体酸电解质传递到b极D[规律方法]近几年高考试题中关于新型化学电源的题目是年年考，年年新，但最终落脚点较低，所考查内容无非是原电池的基本工作原理。解决该类习题的关键环节就是元素化合价的判断。要找出元素的确切化合价，然后依此推导其他元素的化合价变化；牢记原电池负极上发生氧化反应，元素化合价升高，正极上发生还原反应，元素化合价降低，同时还要注意各种元素的存在形式。3．据报道，我国拥有完全自主产权的氢氧燃料电池车将在北京奥运会期间为运动员提供服务。某种氢氧燃料电池的电解液为KOH溶液，下列有关该电池的叙述不正确的是()A．正极反应式为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－B．工作一段时间后，电解液中KOH的物质的量不变C．该燃料电池的总反应方程式为：2H2＋O2===2H2OD．用该电池电解CuCl2溶液，产生2.24LCl2(标准状况)时，有0.1mol电子转移(CuCl2=====通电Cu＋Cl2↑)D1．(原创题)2010年6月5日世界环境日中国主题为“低碳减排·绿色生活”。下列各种做法中与之相违背的是()A．短时间不用电脑时，启用“睡眠”模式B．200辆燃料电池车服务上海世博会C．使用一次性电池，用完丢入垃圾箱D．素食既健康又抑制地球暖化，对地球贡献大C2．(2010·宜宾高一检测)下列装置中，能构成原电池的是()A．只有(甲)B．只有(乙)C．只有(丙)D．除(乙)均