2020版高中化学 专题2 化学反应与能量转化 第三单元 第2课时 化学电源课件 苏教版必修2

第2课时化学电源1．知道干电池、充电电池、燃料电池等发展中的化学电源的特点。2．认识提高燃料的燃烧效率、开发高能清洁燃料和研制新型电池的重要性。3．能正确书写简单化学电源的电极反应式。(重点)知识点化学电源1．原理及优点化学电源依据反应原理，能量转化率是燃料燃烧无法比拟的。2．常见化学电源(1)一次电池：Zn＋2NH4Cl＋2MnO2===Zn(NH3)2Cl2＋2MnO(OH)，负极：；正极：，电解质溶液：NH4Cl等。原电池Zn碳棒(2)二次电池：①银锌纽扣电池：Zn＋Ag2O＋H2O放电充电Zn(OH)2＋2Ag，负极：；正极：；电解质溶液：KOH。②铅蓄电池：Pb＋PbO2＋2H2SO4放电充电2PbSO4＋2H2O，负极：；正极：；电解质溶液：。ZnAg2OPbPbO2硫酸③镍氢电池：NiO(OH)＋MH放电充电NiO＋M＋H2O负极：贮氢合金；正极：泡沫氧化镍；电解质溶液：氢氧化钾溶液。(3)燃料电池：①氢氧燃料电池：2H2＋O2===2H2O负极：失电子；正极：得电子；电解质溶液：氢氧化钾或稀硫酸。H2O2②甲醇－空气燃料电池：2CH3OH＋3O2＋4OH－===2CO2－3＋6H2O负极：失电子；正极：得电子；电解质溶液：KOH。CH3OHO2[自我诊断]关于化学电源的叙述，错误的是()A．最早使用的化学电池是锌锰电池B．在干电池中，碳棒只起导电作用，并不参加化学反应C．镍镉电池不能随意丢弃的主要原因是镍、镉的资源有限，价格昂贵D．燃料电池是一种高效、环保的新型化学电源答案：C要点一原电池电极反应式的书写[典例1]有人设计以铂和锌为电极材料，植入人体做某种心脏病人的心脏起搏器的能源，它依靠人体血液中有一定浓度的O2和H2O进行工作。(1)负极材料是________，电极反应为________________________。(2)正极材料是________，电极反应为________________________。[解析]以铂和锌为电极材料，植入人体做某种心脏病人的心脏起搏器的能源，正极是铂，负极是锌，电解质溶液是人体血液，工作时，负极锌被氧化，血液中的O2得到电子被还原。正极的反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－；负极的反应为2Zn－4e－===2Zn2＋。[答案](1)锌2Zn－4e－===2Zn2＋(2)铂O2＋2H2O＋4e－===4OH－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应，若能反应，则应写与电解质溶液反应后的电极反应式。(3)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(而在原电池反应中，要遵循离子方程式的书写规则，只有易溶的强电解质用离子符号表示)。1．写出氢氧燃料电池(Pt­Pt­KOH)的电极反应式：(1)负极：___________________________________________________________；(2)正极：__________________________________________________________；(3)原电池总反应：__________________________________________________。答案：(1)2H2＋4OH－－4e－===4H2O(2)O2＋2H2O＋4e－===4OH－(3)2H2＋O2===2H2O要点二燃料电池[典例2]氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。如图为电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定，请回答：(1)氢氧燃料电池的能量转化主要形式是____________________，在导线中电子流动方向为____________(用a、b表示)。(2)负极反应式为_______________________________________。(3)电极表面镀铂粉的原因为_____________________________。[解析]原电池是将化学能转化为电能的装置，电子流向是从负极到正极；在负极H2失去电子成为H＋，H＋与OH－反应生成H2O；电极表面镀铂粉的原因，题目条件已交代：“铂吸附气体的能力强”，因此可加快反应速率。[答案](1)由化学能转化为电能由a到b(2)H2＋2OH－－2e－===2H2O(3)增大电极单位面积吸附H2、O2分子数，加速电极反应速率1．常见燃料电池有甲烷、乙烷、甲醇、乙醇、N2H4、H2等燃料电池，通常这些燃料在负极失电子，O2在正极得电子。2．碱性燃料电池：碱性燃料电池是指采用KOH等碱性溶液作电解质的燃料电池。燃料在负极失去电子，其中＋1价的氢元素，在碱性溶液中产物不是H＋，而是与OH－结合成H2O；燃料中的碳元素失去电子生成CO2，CO2与OH－反应生成CO2－3。氧化剂O2在正极区得到电子后与水结合成OH－(水溶液中不存在O2－)。正极的电极式一般为O2＋4e－＋2H2O===4OH－。3．酸性燃料电池：酸性燃料电池是指采用含H＋的酸性溶液(常用磷酸)作电解质的燃料电池。燃料中的氢元素在负极区转化为H＋，燃料中的碳元素失去电子生成CO2在酸性环境中能存在。O2得到电子生成的O2－与溶液中H＋结合成H2O。正极的电极式一般为O2＋4e－＋4H＋===2H2O。2．一种燃料电池中发生的化学反应为：在酸性溶液中甲醇与氧气作用生成水和二氧化碳。该电池负极电极反应式是______________________________________。解析：甲醇在负极区失去电子而放电，碳元素由－2价升高到＋4价，每摩尔CH3OH失去6摩尔电子，氢元素转化为H＋，碳元素转化为CO2。答案：CH3OH＋H2O－6e－===CO2↑＋6H＋探究燃料电池的工作原理[典例]航天技术中使用的氢氧燃料电池具有高能、轻便和不污染环境等优点。氢氧燃料电池有酸式和碱式两种，它们放电时的电池反应总式都表示为：2H2＋O2===2H2O。(1)酸式氢氧燃料电池的电解质是酸，其负极反应可表示为：2H2－4e－===4H＋，则其正极反应表示为：________________________；(2)碱式氢氧燃料电池的电解质是碱，其正极反应表示为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，则其负极反应可表示为______________________________。[解析]两电极的反应式相加即得电池反应总式，因此，用总电池反应减去某一电极的反应式，即得另一电极的反应式。酸式氢氧燃料电池，负极反应式：2H2－4e－===4H＋，电池总反应式：2H2＋O2===2H2O，则正极反应式：O2＋4H＋＋4e－===2H2O。碱式氢氧燃料电池，正极反应式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，电池总反应式：2H2＋O2===2H2O，则负极反应式：2H2＋4OH－－4e－===4H2O。[答案](1)O2＋4H＋＋4e－===2H2O(2)2H2＋4OH－－4e－===4H2O[随堂训练]1．(2016·全国高考甲卷)Mg­AgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误的是()A．负极反应式为Mg－2e－===Mg2＋B．正极反应式为Ag＋＋e－===AgC．电池放电时Cl－由正极向负极迁移D．负极会发生副反应Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑解析：根据题意，电池总反应式为：Mg＋2AgCl===MgCl2＋2Ag，正极反应为：2AgCl＋2e－===2Cl－＋2Ag，负极反应为：Mg－2e－===Mg2＋，A项正确，B项错误；对原电池来说，阴离子由正极移向负极，C项正确；由于镁是活泼金属，则负极会发生副反应Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑，D项正确。答案：B2．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B．铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极C．甲醇燃料电池可把化学能转化为电能D．锌锰干电池中，锌电极是负极解析：二次电池充电后能继续使用，所以A项对。在原电池中，活泼金属Zn是负极，负极失电子发生氧化反应，因此电子的流向是由负极(锌电极)流向正极(铜电极)，B项错。答案：B3．干电池与充电电池的本质区别在于：__________________________________；而燃料电池与干电池或蓄电池的主要差别在于：__________________________。答案：内部的氧化还原反应是否可逆燃料电池的反应物不是储存在电池内部4．氯铝电池是一种新型的燃料电池，电解质溶液是KOH(aq)。试完成下列问题：(1)通入Cl2(g)的电极是________极(填“正”或“负”)。(2)Al电极是________极(填“正”或“负”)。(3)电子从________(填“Al”或“Cl2”下同)极流向________极。解析：电池中Al与Cl2发生反应：2Al＋3Cl2===2AlCl3，Al失去电子是负极，Cl2得到电子是正极，电子由Al极流向Cl2极。答案：(1)正(2)负(3)AlCl2