富县高级中学高一级化学科目集体备课教案
中心发言人：申海娥授课人：
课题化学电源第 1 课时
目标知识与技能：了解电池的一般分类；了解常见的化学电源的种类及其原理，知道它们在生产生活和国防中的应用；掌握几种典型化学电池的电极反应
过程和方法：结合生产、生活实际，学习常见化学电池的组成和应用，
情感态度和价值观：感悟研制新型电池的重要性以及化学电源可能会引起的环境问题，初步形成较为客观、正确的能源观。
重点掌握几种典型电池的用途和特点；掌握几种典型化学电池的电极反应。
难点掌握几种典型化学电池的电极反应；掌握几种典型化学电池的电极反应。
教法学法
个人主页教具
教学过程[情景导入]：在日常生活中，你用过哪些电池？知道电池的其它应用吗？[交流结果]：
[指导阅读]：阅读教材思考下列问题
1、目前化学电池主要分为哪几个大类？在性能等方面它们各有什么特点？
2、化学电池与其他能源相比有哪些优点？
[投影]：第二节、化学电源
①、一次电池又称不可充电电池——如：干电池。
1、分类：②、二次电池又称充电电池——蓄电池。
③、燃料电池。
[展示]：一次电池：普通锌锰干电池、碱性锌锰干电池、银锌电池、锂电池等，下面介绍常见化学电池的工作原理和化学电池的电极反应。
[投影]：一、一次电池
（1）普通锌锰电池的电极反应为：
[讲述]：传统的锌锰干电池放电性能一般较差，容量较低。碱性锌锰电池又称碱锰电池，俗称碱性电池，用高导电性的氢氧化钾溶液替代了氯化铵、氯化锌溶液，负极锌也由片状改变成粒状，增大了负极的反应面积，加之采用了高性能的电解锰粉，电性能得以很大提高。
化学电源 一、促进观念建构的教学分析 1.教材及课标相关内容分析 前一节已经学习了电池是利用氧化还原反应将化学能转化成电能的装置。本课时主要是让学生了解几种常见的化学电源在社会生产中的应用；通过碱性锌锰电池、蓄电池和燃料电池进一步理解原电池的概念和原理；了解化学电源的发展以及电池对环境造成的污染，增强环保意识。 2.学生分析： 前的第一课时学习了：原电池的概念、原理、组成原电池的条件。由于学生之前没有电化学的基础，理解原电池原理有一定的难度。 3.我的思考： 通过视频、学生讨论、交流等方式导出生活中同学们熟悉的各种电池的发展过程，增强学生的创新精神；然后依次的分析，各种化学电源的原理，电池的缺陷，既增强了学生的分析，综合，应变能力，同时又促进了对原电池原理的进一步理解。 二、体现观念建构的教学目标 1.知识与技能： 了解一次电池，二次电池，燃料电池的反应原理，性能及其应用；会判断电池的优劣。 2.过程与方法： 本设计以开放式教学为指导思想，辅助以视频、讨论、归纳等手段，让学生在不断解决问题的过程中，建构理论知识，增强实际分析、解决问题的能力和创新精神。 3.情感态度价值观： 认识化学电源在人类生产、生活中的重要地位；了解环境保护在生产生活中的重要作用。培养学生的自主学习能力，信息搜集处理能力及团队合作精神。 三、教学重、难点及处理策略 一次电池，二次电池，燃料电池的反应原理，性能及其应用是教学重点，化学电池的反应原理是教学难点。本节课主要通过学生参与收集有关一次电池、二次电池、燃料电池的材料，视频展示、课堂讨论交流以及联系前面所学知识，将各类电池的结构特点、反应原理、性能、以及适用范围进行归纳总结，让学生主动对化学电池的反应原理进行建构。 四、促进观念建构的教学整体思路与教学结构图 教师活动学生活动
专题练习新型化学电源 1.航天飞船的能量部分来自太阳能电池，另外内部还配有高效的MCFC型燃料电池。该燃料电池可同时供应电和水蒸气，其所用燃料为氢气，电解质为熔融的碳酸钾。已知该燃料电池的总反应为2H2＋O2===2H2O，负极反应为H2＋CO－2e－===CO2↑＋H2O，则下列推断正确的是() A．电池工作时，碳酸根离子向负极移动 B．电池放电时，电子经外电路由通氧气的正极流向通氢气的负极 C．正极的电极反应为4OH－－2e－===O2↑＋2H2O D．通氧气的电极为正极，发生氧化反应 2.某固体酸燃料电池以CsHSO4固体为电解质传递氢离子，其基本结构如图所示，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的氢气 D．氢离子由a极通过固体酸电解质传递到b极 3.一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意图如图。下列有关该电池的说法正确的是() A．反应CH4＋H2O3H2＋CO，每消耗1molCH4转移12mol电子 B．电极A上氢气参与的电极反应为H2＋2OH－－2e－===2H2O C．电池工作时，CO向电极B移动 D．电极B上发生的电极反应为O2＋2CO2＋4e－===2CO 4.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浓度达到一定浓度时，通过传感器显示。该瓦斯分析仪工作原理类似燃料电池的工作原理，其装置
如图所示，其中的固体电解质是Y2O3—Na2O，O2－可以在其中自由移动。 下列有关叙述中正确的是() A．瓦斯分析仪工作时，电池内电路中电子由电极b流向电极a B．电极b是正极，O2－由电极a流向电极b C．电极a的反应式为CH4＋5O2－－8e－===CO＋2H2O D．当固体电解质中有1molO2－通过时，电子转移4mol 5.近年来，科学家新研制的一种酸性乙醇电池(用磺酸类质子作溶剂)，比甲醇电池效率高出32倍，电池反应式为C2H5OH＋3O2===2CO2＋3H2O，电池构造如下图所示： 下列关于该电池的说法不正确的是() A．通入乙醇的一极为负极 B．正极反应式为4H＋＋O2＋4e－===2H2O C．负极反应式为C2H5OH－12e－＋3H2O===2CO2＋12H＋ D．随着反应的进行，溶液的酸性保持不变 6.美国圣路易斯大学研制了一种新型的乙醇电池，电池如下图所示： 该电池用质子(H＋)溶剂，在200℃左右时供电。电池总反应为C2H5OH＋3O2===2CO2＋3H2O。下列说法正确的是() A．乙醇在电池的负极上参加反应 B．电池工作时，电子由b极沿导线经灯泡再到a极 C．电池工作时，电源内部的氢离子从正极区向负极区迁移 D．电池工作时，1mol乙醇被氧化时可转移6mol电子 7.下图所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹气流量侦测与控制的功能，非常适合进行现场酒精检测。下列说法不正确的是()
化学电源 一、考点、热点回顾 1.了解电池的一般分类, 2.了解常见的化学电源的种类及其原理，知道它们在生产生活和国防中的应用 3.掌握几种典型化学电池的电极反应 重点：掌握几种典型电池的用途和特点。 难点：掌握几种典型化学电池的电极反应。 二、典型例题 【知识网络】 常见化学电源的原理及电极反应式的书写 1．一次电池(以碱性锌锰电池为例) 总反应为Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2。 负极：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2； 正极：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－。 2．二次电池 (1)铅蓄电池是最常见的二次电池，总反应为 Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)放电 2PbSO4(s)＋2H2O(l) 充电
(2)二次电池充电时的电极连接 3．燃料电池 氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性两种。 O2发生正极反应。 ②书写电极反应时，注意介质的参与反应。 【知识要点】 几种常见的电池（化学电源） 1、一次电池（干电池）放电之后不能充电，内部的氧化还原反应是不可逆的。碱性锌锰电池构成：负极是锌，正极是MnO2，电解质是KOH 负极：Zn+2OH－－2e－=Zn(OH)2；正极：2MnO2+2H2O+2e－=2MnOOH+2OH－总反应式：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2 2、二次电池 ①铅蓄电池 放电电极反应： 负极：Pb(s)+SO42－(aq)－2e－＝PbSO4(s)；
正极：PbO2(s)+4H+(aq)+SO42－(aq)+2e－＝PbSO4(s)+2H2O(l) 总反应式：Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)＝2PbSO4(s)+2H2O(l) 充电电极反应： 阳极：PbSO4(s)+2H2O(l)－2e－=PbO2(s)+4H+(aq)+SO42－(aq)； 阴极：PbSO4(s)+2e－=Pb(s)+SO42－(aq) 总反应：2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq) (aq) 2PbSO4(s) +2H2O(l) 总反应方程式：Pb (s)+ PbO2(s) +2H2SO4 ②镍一镉碱性蓄电池 负极：Cd+2OH－－2e－=Cd(OH)2； 正极：2NiO(OH)+2H2O+2e－=2Ni(OH)2+2OH－ 总反应式：Cd +2NiO(OH)+2H2 O2Ni(OH)2+ Cd(OH)2 3、燃料电池
高中常见的原电池电极反应式的书写 一次电池 2、铁碳电池：（负极—Fe、正极—C、电解液H2CO3 弱酸性) 负极： Fe–2e-==Fe2+ 正极： 2H++2e-==H2↑ 离子方程式 Fe+2H+==H2↑+Fe2+ 3、铁碳电池：（负极—Fe、正极—C、电解液中性或碱性) 负极： 2Fe–4e-==2Fe2+ 正极： O2+2H2O+4e-==4 OH 化学方程式 2Fe+O2+2H2O==2Fe(OH)2 4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3 2Fe(OH)3==Fe2O3 +3 H2O (铁锈的生成过程) 5、普通锌锰干电池：(负极—Zn、正极—C 、电解液NH4Cl、MnO2的糊状物) 负极：Zn–2e-==Zn2+ 正极：2MnO2+2H++2e-==Mn2O3+H2O 化学方程式 Zn+2NH4Cl+2MnO2=ZnCl2+Mn2O3+2NH3↑ 6、碱性锌锰干电池：（负极—Zn、正极—C、电解液KOH 、MnO2的糊状物） 负极： Zn + 2OH– 2e-== Zn(OH)2 正极： 2MnO2 + 2H2O + 2e-==2MnOOH +2 OH－ 化学方程式 Zn +2MnO2 +2H2O == Zn(OH)2 + MnOOH 7、银锌电池：(负极—Zn、正极--Ag2O、电解液NaOH ) 负极：Zn+2OH––2e-== Zn(OH)2 正极：Ag2O + H2O + 2e-== 2Ag + 2 OH－ 化学方程式 Zn + Ag2O + H2O == Zn(OH)2 + 2Ag 8、铝–空气–海水（负极--铝、正极--石墨、铂网等能导电的惰性材料、电解液--海水） 负极：4Al－12e－==4Al3+ 正极：3O2+6H2O+12e－==12OH－ 总反应式为： 4Al+3O2+6H2O===4Al(OH)3（铂网增大与氧气的接触面） 9、镁---铝电池（负极--Al、正极--Mg 电解液KOH） 负极(Al)： 2Al + 8 OH–- 6e- ＝ 2AlO2–+4H2O 正极(Mg）： 6H2O + 6e- ＝ 3H2↑+6OH– 化学方程式： 2Al + 2OH– + 2H2O ＝ 2AlO2–+ 3H2 10、锂电池一型：（负极--金属锂、正极--石墨、电解液LiAlCl4 -SOCl2） 负极：8Li －8e－＝8 Li + 正极：3SOCl2＋8e－＝SO32－＋2S＋6Cl－ 化学方程式 8Li＋ 3SOCl2 === Li2SO3 ＋ 6LiCl ＋ 2S
第二节化学电源课时练习3 班级姓名学号 1．燃料电池是一种新型电池，它主要是利用燃料在燃烧过程中把化学能直接转化为电能．氢氧燃料电池的基本反应是： 1 X极：O2(g)＋H2O(l)＋2e－＝＝2OH－ 2 Y极：H2(g)＋2OH－＝＝2H2O(l)＋2e－ 下列判断正确的是（） A．X是正极 B．Y是正极 C．Y极发生还原反应 D．Y极发生氧化反应 2．阿波罗号宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池，其电池反应为：2H2＋O2＝2H2O ，电解质溶液为KOH溶液，反应保持在较高温度，使H2O蒸发，则下列叙述中正确的是（） A．此电池能发生蓝色火焰 B．H2为正极，O2为负极 C．工作时，电解质溶液的PH不断减小 D．电极反应为负极：2H2＋4 OH――4e－＝4 H2O；正极：O2＋2 H2O＋4e－＝4 OH－ 3．物体中细胞膜内的葡萄糖，细胞膜外的富氧液体及细胞膜构成型的生物原电池，下列有关判断正确的是（） A.正极的电极反应可能是O2+ 4e－+ 2H2O→4OH－ B.负极的电极反应可能是O2+ 4e－+ 2H2O→4OH－ C.负极的反应主要是C6H12O6（葡萄糖）生成CO2或HCO3－ D.正极的反应主要是C6H12O6（葡萄糖）生成CO2或HCO3－ 4．设想通过原电池反应以H2和Cl2为原料生产盐酸。关于这种原电池的设想正确的是（） A．正极反应为H2－2e－=2H+ B．在电池工作时，H+移向负极 C．电池正极发生氧化反应 D．以盐酸作为电解质，并不断补充蒸馏水，以维持溶液一定的pH 5．一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体，电解质是掺杂氧化钇（Y2O3）的氧化锆（ZrO2）晶体，在熔融状态下能传导O2－。下列对该燃料的说法正确的是（） A.在熔融电解质中，O2－由负极移向正极 B.电池的总反应是：2C4H10＋13O2→8CO2＋10H2O C.通入空气的一极是正极，电极反应为：O2＋4e－＝2O2－ D.通入丁烷的一极是正极，电极反应为：C4H10＋26 e－＋13 O2－＝4 CO2↑＋5 H2O 6．右图是2004年批量生产的笔记本电脑所用甲醇燃料电池的结构示意图。 甲醇在催化剂作用下提供质子(H+)和电子，电子经外电路、质子经内电路到达另一极与氧气反应，电池总反应为 2CH30H+302→2C02+4H20。下列说法正确的是（）
化学学案10 第二章化学反应与能量 第二节化学能与电能（第二课时）姓名： 【学习目标】 1、了解干电池、充电电池、燃料电池的工作原理。 2、能正确书写三类电池的电极反应及电池反应。 二、发展中的化学电源 (1)干电池（普通锌锰电池） 负极（Zn）： 正极（C）：2NH＋4＋2e－===2NH3↑＋H2↑ 总反应： 特点：a：一次性电池，不可逆。 b：用KOH代替NH4Cl能提高性能，延长寿命。 (2)充电电池 充电电池又称二次电池，放电时进行氧化还原反应，将能转化为能。 充电时可以逆向进行反应，将能转化为能。 ①铅蓄电池：最早使用的电池是铅蓄电池。 负极（Pb）： 正极（PbO2）： 总反应式：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。 ②镍铬电池：体积小，方便携带，使用寿命比铅蓄电池长。 负极：正极：电解质溶液： ③锂电池：质量小，污染小。 负极： (3)燃料电池 燃料电池与干电池和蓄电池的主要区别： 反应物质不是贮存在电池内部，而是用外加设备不断提供燃料。 所以，燃料电池的正负极均不参加反应，一般都是或。 电解质溶液可以是，也可以是。 ①氢氧燃料电池 酸性环境：负极： 正极： 总反应式： 碱性或中性环境：负极： 正极： 总反应式：
②甲烷燃料电池：以KOH 溶液为电解质溶液 负极： 正极： 总反应式： 【课后练习】 1．日常所用干电池的电极分别为碳棒(上面有铜帽)和锌皮，以糊状NH 4Cl 和ZnCl 2作电解质(其中加入MnO 2吸收H 2)，电极反应式可简化为： Zn －2e －===Zn 2＋，2NH ＋4＋2e －===2NH 3↑＋H 2↑(NH 3与Zn 2＋能生成一种稳定的物质)。 根据上述判断，下列结论正确的是( ) A ．Zn 为正极，碳为负极 B ．Zn 为负极，碳为正极 C ．工作时，电子由碳极经过外电路流向Zn 极 D ．长时间连续使用时，内装糊状物可能流出腐蚀用电器 2．汽车的启动电源常用铅蓄电池。 其结构如下图所示，放电时的电池反应如下： PbO 2＋Pb ＋2H 2SO 4===2PbSO 4＋2H 2O 根据此反应判断下列叙述中正确的是( ) A ．PbO 2是电池的负极 B ．Pb 是负极 C ．PbO 2得电子，被氧化 D ．电池放电时，溶液酸性增强 3．燃料电池是目前电池研究的热点之一。现有某课外小组自制的氢氧燃料电池，如图所示， a 、 b 均为惰性电极。下列叙述不正确的是( ) A ．a 极是负极，该电极上发生氧化反应 B ．b 极反应是O 2＋4OH －－4e －===2H 2O C ．总反应方程式为2H 2＋O 2===2H 2O D ．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源 4．下面是四个化学反应，你认为理论上不可用于设计原电池的化学反应是( ) A ．2Al ＋2NaOH ＋2H 2O===2NaAlO 2＋3H 2↑ B ．2H 2＋O 2=====点燃 2H 2O C ．Mg 3N 2＋6H 2O===3Mg(OH)2↓＋2NH 3↑ D ．CH 4＋2O 2=====点燃CO 2＋2H 2O 5．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 6．可用于电动汽车的铝－空气燃料电池，通常以NaCl 溶液或NaOH 溶液为电解质溶液，铝合金为负极，空气电极为正极。下列说法正确的是( ) A ．以NaCl 溶液或NaOH 溶液为电解质溶液，正极反应都为O 2＋2H 2O ＋4e －===4OH － B ．以NaOH 溶液为电解质溶液时，负极反应为：Al ＋3OH －－3e －===Al(OH)3↓ C ．以NaOH 溶液为电解质溶液时，电池在工作过程中电解质溶液的pH 保持不变 D ．电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极
化学电源 一、化学电池： 化学电池，是一种能将化学能直接转变成电能的装置，它通过化学反应，消耗某种化学物质，输出电能。它包括一次电池、二次电池和燃料电池等几大类。 判断一种电池的优劣或是否符合某种需要，主要看这种电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少（比能量，单位是（W·h）/kg, （W·h）/L）,或者输出功率的大小（比功率，W/kg, W/L）以及电池的可储存时间的长短。除特殊情况外，质量轻、体积小而输出点能多、功率大、可储存时间长的电池，更适合使用者的需要。化学电池的主要部分是电解质溶液，和浸在溶液中的正极和负极，使用时将两极用导线接通，就有电流产生，因而获得电能。化学电池放电到一定程度，电能减弱，有的经充电复原又可使用，这样的电池叫蓄电池，如铅蓄电池、银锌电池等；有的不能充电复原，称为原电池，如干电池、燃料电池等。 二、不同种类的电池： （一）一次电池 一次电池的活性物质（发生氧化还原反应的物质）消耗到一定程度，就不能使用了。一次电池中电解质溶液制成胶状，不流动，也叫干电池。常用的有普通的锌锰干电池、碱性锌锰电池、锌汞电池、镁锰干电池等。 常见的一次电池： （1）普通锌锰干电池 锌锰干电池是最常见的化学电源，分酸性碱性两种。干电池的外壳（锌）是负极，中间的碳棒是正极，在碳棒的周围是细密的石墨和去极化剂MnO2的混合物，在混合物周围再装入以NH4Cl溶液浸润ZnCl2，NH4Cl和淀粉或其他填充物（制成糊状物）。为了避免水的蒸发，干电池用蜡封好。干电池在使用时的电极反应为 负极：Zn —2e—＝Zn2+ 正极：2NH4+ + 2e—+ 2MnO2= 2NH3+Mn2O3+ H2O 总反应：Zn + 2MnO2+ 2NH4+= Mn2O3+ 2NH3+ Zn2++H2O （2）碱性锌锰干电池 负极：Zn ＋2OH——2e—＝Zn（OH）2 正极：2MnO2＋2H2O ＋2e—＝2MnOOH ＋2OH— 总反应：Zn ＋2MnO2＋2H2O＝2MnOOH ＋Zn（OH）2 （3）银一锌电池 电子手表、液晶显示的计算器或一个小型的助听器等所需电流是微安或毫安级的，它们所用的电池体积很小，有“纽扣”电池之称。它们的电极材料是Ag2O和Zn，所以叫银一锌电池。电极反应和电池反应是： 负极：Zn＋2OH－—2e—＝Zn(OH)2 正极：Ag2O＋H2O＋2e—＝2Ag＋2OH－
课时作业(二十五) 新型化学电源及电解原理的应用1．(2019·安徽宿州质检)太阳能光电池具有可靠稳定、寿命长、安装维护简便等优点，现已得到广泛应用。氮化镓(GaN)光电池的结构如图所示。下列说法中正确的是() A．该装置系统中只存在光能与电能之间的转化 B．Cu电极上的电极反应式为CO2＋8H＋－8e－===CH4＋2H2O C．工作时，产生的O2、CH4体积比为1∶1(同温同压) D．离子交换膜为质子交换膜，H＋从左池移向右池 D[由图可知，该装置系统中存在太阳能与化学能、化学能与电能及化学能与热能等的转化，A错误；CO2在Cu电极上发生还原反应生成CH4，则电极反应式为CO2＋8H＋＋8e－===CH4＋2H2O，B错误；H2O在GaN电极上发生氧化反应生成O2，电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，根据得失电子守恒可知，产生O2和CH4的物质的量之比为2∶1，在同温同压下的体积比为2∶1，C错误；由上述分析知左池产生H＋，右池消耗H＋，则离子交换膜为质子变换膜，H＋向正极移动，即H＋由左池向右池，D正确。] 2．(2019·山西实验中学模拟)电化学气敏传感器可用于监测环境中NH3的含量，其工作原理如图所示，其中NH3被氧化为常见无毒物质。下列说法错误的是() A．溶液中OH－向电极a移动 B．电极b上发生还原反应 C．负极的电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O D．理论上反应消耗的NH3与O2的物质的量之比为3∶4
D[NH3在电极a上发生氧化反应，则a为负极，b为正极，溶液中OH－向电极a(负极)移动，A正确；O2在b极上发生还原反应，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，B正确；NH3在负极上被氧化生成N2，电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O，C正确；反应中NH3被氧化生成N2，而O2被还原生成OH－，根据得失电子守恒可知，理论上反应消耗的NH3与O2的物质的量之比n(NH3)∶n(O2)＝4∶3，D错误。] 3．(2019·湖南湘东五校联考)高铁电池具有比能量高、无污染的特点，用如图模拟其工作原理(放电时两电极均有稳定的金属氢氧化物生成)。下列有关说法中正确的是() A．放电时，电子由正极通过外电路流向负极 B．放电时，负极上的电极反应式为Zn＋2H2O－2e－===Zn(OH)2＋2H＋ C．充电时，阴极区溶液的pH减小 D．充电时，阳极上的电极反应式为Fe(OH)3＋5OH－－3e－===FeO2－4＋4H2O D[放电时，电子由负极经外电路流向正极，A错误；负极的电解质溶液呈碱性，放电时，Zn在负极上发生氧化反应生成Zn(OH)2，电极反应式为Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2，B错误；充电时，阴极上发生还原反应，电极反应式为Zn(OH)2＋2e－===Zn＋2OH－，由于生成了OH－，阴极区溶液的pH增大，C错误；充电时，Fe(OH)3在阳极上发生氧化反应生成FeO2－4，电极反应式为Fe(OH)3＋5OH－－3e－===FeO2－4＋4H2O，D正确。] 4．(2019·山西大同联考)某污水处理厂利用微生物电池将镀铬废水中的Cr2O2－7催化还原，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是() A．电池工作过程中电子由a极流向b极 B．b极反应式为Cr2O2－7＋14H＋＋6e－===2Cr3＋＋7H2O
2018——2019学年高二化学期末复习原电池和化学电源专题复习 1银锌电池是一种常见化学电源，其反应原理：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn（OH）2＋2Ag，其工作 示意图如下。下列说法不正确的是（） A.K＋向正极移动 B.Ag2O 电极发生还原反应 C.Zn 电极的电极反应式：Zn－2e－＋2OH－===Zn（OH）2 D.放电前后电解质溶液的碱性保持不变 答案 D 2.某电池以K2FeO4和Zn为电极材料，KOH溶液为电解质溶液。下列说法正确的是（） A.Zn为电池的负极 B.正极反应式为：2FeO2－4＋10H＋＋6e－===Fe2O3＋5H2O C.该电池放电过程中电解质溶液浓度不变 D.电池工作时OH－向正极迁移 答案 A 3.如图是某同学学习原电池后整理的学习笔记，错误的是（） A.①电子流动方向 B.②电流方向 C.③电极反应 D.④溶液中离子移动方向 答案 B 4.某兴趣小组同学利用氧化还原反应：2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4===2MnSO4＋5Fe2（SO4） ＋K2SO4＋8H2O设计如下原电池，盐桥中装有用饱和Na2SO4溶液浸泡过的琼脂。下列说法正3 确的是（）
A.b电极上发生的反应：Fe2＋－e－===Fe3＋ B.a电极上发生氧化反应：MnO－4＋8H＋＋5e－===Mn2＋＋4H2O C.外电路电子的流向是从a到b D.电池工作时，盐桥中的SO2－4移向甲烧杯 答案 A 5.一种光化学电池的结构如图，当光照在表面涂有氯化银的银片上时，AgCl（s）===Ag（s）＋Cl（AgCl）[Cl（AgCl）表示生成的氯原子吸附在氯化银表面]，接着Cl（AgCl）＋e－―→Cl －（aq），若将光源移除，电池会立即恢复至初始状态。下列说法正确的是（） A.光照时，电流由铂流向银 B.光照时，Pt 电极发生的反应为2Cl－＋2e－===Cl2 C.光照时，Cl－向Ag电极移动 D.光照时，电池总反应：AgCl （s）＋Cu＋（aq）===Ag（s）＋Cu2＋（aq）＋Cl－（aq） 6.一种锂铜可充电电池，工作原理如下图。在该电池中，非水系电解液和水系电解液被锂离子固体电解质陶瓷片（Li＋交换膜）隔开。下列说法不正确的是（） A.陶瓷片允许Li＋通过，不允许水分子通过 B.放电时，N极为电池的正极 C.充电时，阳极反应为：Cu－2e－===Cu2＋ D.充电时，接线柱A应与外接电源的正极相连
常见化学电源及电极反应式的书写 一、常见化学电源：（大体可分为三类） 1、燃料电池： （1）氢氧燃料电池：2H2+O2=2H2O 当电解质溶液呈酸性时； 负极：2H2-4e-=4H+正极：O2+4e-+4H+=2H2O 当电解质溶液呈碱性时；电解质溶液为KOH溶液， 负极：2H2-4e-+4OH-=4H2O 正极：O2+4e-+2H2O=4OH- （2）甲烷燃料电池：用金属铂作电极， 用KOH溶液作电解质溶液。 负极：CH4+ 10 OH--8e-==CO3 2- +7H2O 正极： 2O2+ 4H2O +8e- == 8OH- 总反应式为：CH4+ 2O2+2KOH==K2CO3+ 3H2O 用酸液作电解质溶液 负极：CH4 + 2H2O - 8e- = CO2 + 8H+ 正极：2O2 + 8H+ + 8e- = 4H2O 总反应:CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O （3）甲醇燃料电池：强碱作为电解质溶液 负极：2CH4O + 16OH--12e-==2CO3 2- +12H2O 正极： 3O2+ 6H2O +12e- == 12OH- 总反应式为：2CH4O + 3O2+4OH-==2CO3 2- + 6H2O （4）熔融盐燃料电池：该电池用Li2CO3和的Na2CO3熔融盐混合物作电解质，CO为阳极燃气，空气与CO2的混合气为阴极助燃气， 负极：2CO+2CO3 2- -4e-==4CO2正极：O2 + 2CO2+4e- ==2CO3 2- 总反应式为：2CO +O2==2CO2 （5）固体氧化物燃料电池：固体氧化锆—氧化钇为电解质， 这种固体电解质在高温下允许O 2-在其间通过。 负极：2H2+ 2O2--4e- = 2H2O 正极： O2+4e- = 2O 2- 总反应式为：2H2 + O2= 2H2O 2、蓄电池：
第四章第二节化学电源 主备人：傅晓涛辅备人：高二化学备课组 Ⅰ教学目标 一、知识与技能 1、了解一次电池与二次电池的区别。 2、学会书写一次电池、二次电池的电极反应。 3、理解燃料电池的反应原理。 二、过程与方法 4、通过查阅资料等途径了解常见化学电源的种类及工作原理，认识化学能转化为电能在生产生活中的实际意义。掌握三类电池的基本构造、工作原理、性能和适用范围。 三、情感、态度与价值观 5、通过化学能与电能相互转化关系的学习，使学生从能量的角度比较深刻地了解化学科学对人类的贡献，体会能量守恒的意义。在探究三种电池的基础上，学会利用能源与创造新能源的思路和方法，提高环保意识和节能意识。 Ⅱ教学重点 一次电池、二次电池和燃料电池的反应原理及其应用。 Ⅲ教学难点 化学电池的反应原理。 Ⅳ教学方法 提问：什么是化学电池？（化学电池是将化学能转化为电能的装置。） 讲述：化学电源的分类：一次电池、二次电池和燃料电池等。一次电池的活性物质消耗到一定程度就不能再用了，如普通锌锰干电池、碱性锌锰干电池；二次电池又称充电电池或蓄电池，放电后再充电可以使活性物质再生，这类电池可多次重复使用。
（一）化学电源 板书：1、化学电源的分类：一次电池、二次电池和燃料电池等。 思考交流：电池与其他能源相比，其优点有那些？ 讲述：能量转化率高、供能稳定、可以制成各种大小和形状、不同容量和电压的电池或电池组，使用方便，易于维护，并可在各种环境下工作。 板书：2、化学电源的优点： （1）能量转换效率高，供能稳定可靠。 （2）可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的电池和电池组，使用方便。 （3）易维护，可在各种环境下工作。 投影：图4—2 电池及其用途 质疑：面对许多原电池，我们怎样判断其优劣或适合某种需要？ 讲述：看单位质量或单位体积所输出电能的多少，或输出功率大小以及电池储存时间长短。除特殊情况外，质量轻、体积小而输出电能多，功率大储存时间长的电池，更适合电池使用者。 板书：3、原电池的优劣或适合某种需要判断标准： （1）比能量（2）比功率（3）电池的储存时间的长短 展示：几种一次电池：普通锌锰干电池、碱性锌锰干电池、银锌电池、锂电池等 第三环节：班内交流，确定难点 （二）一次电池 讲述：普通锌锰干电池的简称，在一般手电筒中使用锌锰干电池，是用锌皮制成的锌筒作负极兼做容器，中央插一根碳棒作正极，碳棒顶端加一铜帽。在石墨碳棒周围填满二氧化锰和炭黑的混合物，并用离子可以通过的长纤维纸包裹作隔膜，隔膜外是用氯化锌、氯化铵和淀粉等调成糊状作电解质溶液；电池顶端用蜡和火漆封口。在石墨周围填充ZnCl2、NH4Cl 和淀粉糊作电解质，还填有MnO2作去极化剂吸收正极放出的H2，防止产生极化现象，即作去极剂，淀粉糊的作用是提高阴、阳离子在两个电极的迁移速率。 板书：1、碱性锌锰干电池： 负极(锌筒)：Zn+2OH—－2e—=Zn(OH)2； 正极(石墨)：2MnO2+2H2O+2e－=2MnOOH+2OH－ 电池总反应：Zn+2MnO2+2H2O= 2MnOOH+Zn(OH)2 讲述：正极生成的氨被电解质溶液吸收，生成的氢气被二氧化锰氧化成水。在使用中锌皮腐蚀，电压逐渐下降，不能重新充电复原，因而不宜长时间连续使用。这种电池的电量小，在放电过程中容易发生气涨或漏液。而今体积更小、性能更好的碱性锌—锰干电池将电解液由中性变为导电性能更好的碱性，负极也由锌片改为锌粉，反应面积成倍增加，使放电电流大幅度提高。 讲清：根据投影讲解结构。优点：比普通锌锰干电池好，比能量和储存时间有所提高，使用于大电流和连续放电，是民用电池更新换代产品。 指导学生阅读资料卡片——银锌电池。 讲述：银锌电池是一种高能电池，它质量轻、体积小，是人造卫星、宇宙火箭、空间电视转播站等的电源。常见的钮扣电池也是银锌电池，它用不锈钢制成一个由正极壳和负极盖组成的小圆盒，盒内靠正极盒一端充由Ag2O和少量石墨组成的正极活性材料，负极盖一端填充锌汞合金作负极活性材料，电解质溶液为KOH浓溶液，溶液两边用羧甲基纤维素作隔膜，将电极与电解质溶液隔开。一粒钮扣电池的电压达159V，安装在电子表里可使用两年之久。
化学电源论文 0808030317 刘玉涛
燃料电池发展及应用 刘玉涛0808030317 摘要:介绍了燃料电池的性能特点，简述了日本、美国和中国燃料电池研究发展状况，展望了燃料电池在电站、微型电源及车辆、航天航空和海洋潜艇动力源等领域的应用前景。 关健词: 燃料电池、性能、应用前景 燃料电池是继火力发电、水力发电和核电之后的第四种发电方式，是电力能源领域的革命性成果，其显著特点是发电效率高，可长时间连续工作，无污染，无噪声，特别是质子交换膜燃料电池发电系统还具有工作温度低、无烟雾排放、伪装性能优良等特点，在军事方面有很好的应用前景。随着工业的发展和人类物质生活及精神文明的提高，能源的消耗也与日俱增。开发新能源须考虑到能源的高效使用和尽可能降低对环境的污染。燃料电池发电效率高，不产生C02等温室气体，是一种比较理想的清洁能源。目前，许多国家都在积极开发这一技术。 1燃料电池的特点 燃料电池(Fuel Cell )是一种将燃料和氧化剂中的化学能直接、连续地转变为电能的发电装置。由于大多数电池包括各种原电池、蓄电池和储备电池等，都只能用于短时间、小范围、低电压、小电流的局部供电，不可能发展成发电设备;而燃料电池却展现特殊的发展前景，其燃料和氧化剂分别储存在电极之外，使用时只要连续不断地将燃料和氧化剂分别供给燃料电极和氧化剂电极，它就可以不断工作，将化学能转变为电能。用作，将化学能转变为电能。用作燃料电池的燃料主要有氢、甲醇、联氨、甲醛、煤气、丙烷和碳氢化合物等，用作氧化剂的有氧、空气以及氯溴等卤族元素。 燃料电池由阳极、阴极、电解质和外部电路等组成。它的主要优点是:1)不受“卡诺循环”的限制，其能量转换效率高达60%一80%; 2)洁净，无污染，噪音低，隐蔽性强; 3)模块结构，适应不同功率要求，灵活机动; 4)比功率大，比能量高，对负载的适应性能好;5)可实现热、电、纯水联产。
常见化学电源电极反应式的书写汇总1、银-锌电池： (电解质溶液：KOH溶液) 2、Ni-Cd电池：(电解质溶液：KOH溶液) 总反应：Cd +2 NiO(OH) + 2H 2O=Cd(OH) 2 + 2Ni(OH) 2 正极：2 NiO(OH) + 2H 2O+2e-→2Ni(OH) 2 +2OH- 负极：Cd +2OH-→Cd(OH) 2 + 2e- 3、铅蓄电池：(电解质溶液：硫酸) 总反应：Pb + PbO 2 + 2H 2 SO 4 =2PbSO 4 + 2H 2 O 正极：PbO 2 + 4H++SO 4 2-+2e-→PbSO 4 + 2H 2 O 负极：Pb + SO 42-→PbSO 4 +2e- 4、锌锰干电池 (1)酸性(电解质:NH 4 Cl等)［注：总反应式存在争议］ (2碱性(电解质KOH) 总反应：Zn+2MnO 2+H 2 O=Zn(OH) 2 +Mn 2 O 3 正极：2MnO 2+H 2 O+2e-→Mn 2 O 3 +2OH- 负极：Zn+2OH-→Zn(OH) 2 +2e-5、氢-氧电池：
6．锂电池：(正极材料为LiMnO 2 ) 总反应：Li + MnO 2=LiMnO 2 正极：Li++e-+MnO 2→LiMnO 2 负极：Li→Li++e- 7、甲烷电池：(电解质溶液：KOH溶液) 总反应：CH 4 +2 KOH + 2O 2 =K 2 CO 3 + 3H 2 O 正极：2O 2+8e-+ 4H 2 O=8OH- 负极：CH 4 +10OH-→CO 3 2- +8e-+7H 2 O 8、乙烷电池： (电解质溶液：KOH溶液) 总反应：2C 2H 6 + 8KOH +7O 2 =4K 2 CO 3 + 10H 2 O 正极：7O 2+28e-+ 14H 2 O→28OH- 负极：2C 2H 6 +36OH-→4CO 3 2-+28e-+24H 2 O 9、甲醇燃料电池（40%KOH溶液） 总反应式：2CH 3OH+3O 2 +4KOH→2K 2 CO 3 +6H 2 O 正极：3O 2+12e-+ 6H 2 O→12OH- 负极：2CH 3OH+16OH-→2CO 3 2-+12e-+12H 2 O 10、Fe-Ni电池(爱迪生电池)：(电解质溶液：KOH溶液) 总反应：Fe + NiO 2 + 2H 2 O=Fe(OH) 2 + Ni(OH) 2 正极：NiO 2 + 2H 2 O+2e-→Ni(OH) 2 +2OH- 负极：Fe+2OH-→Fe(OH) 2 +2e- 11、铝-空气海水电池：(电解质溶液：海水) 总反应：4Al + 6H 2O + 3O 2 =4Al(OH) 3 正极：3O 2+12e-+ 6H 2 O→12OH- 负极：4Al→4Al3++12e-[注：海水基本呈中性] 12、熔融盐电池：(电解质：熔融Li 2CO 3 、Na 2 CO 3 )
2019最新苏教版化学选修4《化学电源》教案第2单 元第2课时 (本栏目内容,在学生用书中以活页形式分册装订！) 一、选择题 1．下列有关化学电源的叙述错误的是() A．干电池根据电池内的电解质分为酸性电池和碱性电池 B．干电池中碳棒为正极 C．铅蓄电池是充电电池 D．铅蓄电池中的PbO2为负极 【解析】铅蓄电池中的PbO2应为正极,铅为负极。 【答案】 D 2．如图锌锰干电池在放电时总反应方程式可以表示为：Zn＋2MnO2＋ 2NH4＋===Zn2＋＋Mn2O3＋2NH3↑＋H2O,在此电池放电时正极(碳棒)上发生 反应的物质是() A．Zn B．碳 C．MnO2＋NH4＋D．Zn2＋和NH3 【解析】可将总反应拆写为两个半反应,负极：Zn－2e－===Zn2＋；正极：2MnO2＋2NH4＋＋2e－===Mn2O3(s)＋2NH3↑＋H2O。 【答案】 C 3．(2008年海南高考)关于铅蓄电池的说法中正确的是() A．在放电时,正极发生的反应是Pb(s)＋SO42－(aq)===PbSO4(s)＋2e－ B．在放电时,该电池的负极材料是铅板 C．在充电时,电池中硫酸的浓度不断变小
D．在充电时,阳极发生的反应是PbSO4(s)＋2e－===Pb(s)＋SO42－(aq) 【解析】铅蓄电池放电时正极反应为PbO2＋4H＋＋SO42－＋2e－===PbSO4＋2H2O；负极材料为铅板；充电时阳极反应是PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO42－；充电时,电池中硫酸的浓度增大。 【答案】 B 4．如图为氢氧燃料电池原理示意图,按照此图的提示,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：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ C．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【解析】氢氧燃料电池中H2为负极反应物,工作过程需不断补充H2、O2,其产物为没有任何污染的H2O,故A、C、D三项都对。其中b电极作正极,电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。 【答案】 B 5．(2008年宁夏理综)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作用生成水和二氧化碳。该电池负极发生的反应是() A．CH3OH(g)＋O2(g)－2e－===H2O(l)＋CO2(g)＋2H＋(aq) B．O2(g)＋4H＋(aq)＋4e－===2H2O(l) C．CH3OH(g)＋H2O(l)－6e－===CO2(g)＋6H＋(aq) D．O2(g)＋2H2O(l)＋4e－===4OH－ 【解析】本题考查原电池电极反应式的书写。该原电池的负极反应物为甲醇,负极反应式中不应该出现氧化剂,而A、B、D项中电极反应物中均出现氧化剂氧气,所以A、B、D
化学电源介绍 化学电源是一种易于移动的携便式电源,是将各种不同的化学能转变为电能的装置。是国民经济、社会发展、国防建设及物质与精神文明建设所必须的重要组成分子。其根本目的是提供安全可靠、价廉物美的电能。因此,世界各国都高度重视其发展。在国计民生的应用中,已形成了独立完整的科技与工业体系。据不完全统计,全世界现有系列品种上1000种型号规格;总销售量近300亿美元,其中北美约占32%,欧洲18%,日本21%,其他地区占29%;中国不到3%。应用于天(航天)、空(航空)地(陆地)、海(海洋)、民(人民生活)等 高能电池 具有高“比能量”和高“比功率”的电池称为高能电池。所谓“比能量”和“比功率”是指控电池的单位质量或单位体积计算电池所能提供的电能和功率。高能电池发展快、种类多。 （－）银一锌电池 电子手表、液晶显示的计算器或一个小型的助听器等所需电流是微安或毫安级的，它们所用的电池体积很小，有“纽扣”电池之称。它们的电极材料是Ag2O2和Zn，所以叫银一锌电池。电极反应和电池反应是： 负极Zn+20H--2e-=ZnO+H2O
正极Ag2O+H20+2e-=2Ag+20H- 电池总反应为：Zn+Ag2O=ZnO+2Ag 利用上述化学反应也可以制作大电流的电池。 银一锌电池具有质量轻、体积小等优点。这类电池已用于宇航、火箭、潜艇等方面。 （二）锂－二氧化锰非水电解质电池 人类现代生活离不开可移动的化学电源，其中，锂离子二次电池以循环寿命长、比容量大和工作电压高等优势成功并广泛应用于手机、摄像机、手提电脑等各类小型便携式装置中，并有进一步作为动力和储能电源取代传统镍隔和铅酸等电池的趋势，已成为当今世界极具发展潜力的新型绿色高能化学电源。近年来电动汽车等新型产业技术的迅速发展，对高性能动力锂离子电池的需求也越来越迫切。 以锂为负极的非水电解质电池有几十种，其中性能最好、最有发展前途的是锂一二氧化锰非水电解质电池，这种电池以片状金属及为负极，电解活性MnO2作正极，高氯酸及溶于碳酸丙烯酯和二甲氧基乙烷的混合有机溶剂作为电解质溶液，以聚丙烯为隔膜，电池符号可表示为： Li｜LiClO4｜MnO2｜C（石墨） 负极反应：Li＝Li＋＋e 正极反应：MnO2＋Li＋＋e＝LiMnO2
高考化学总复习考点题型专题讲解 高考化学总复习考点题型专题讲解 新型化学电源及其应用 新型化学电源及其应用 以新型化学电源为载体，考查原电池、电解池的工作原理以及电极反应式的书写，是新课标全国卷的必考热点之一，命题设计主要是选择题，偶有非选择题出现。该类试题常与工业生产，污水处理，能源开发相联系，题材广，信息新，陌生度大，主要考查考生阅读相关材料、提炼关键信息或结合图示等综合分析的能力、知识的迁移应用能力。 1．(2018·全国卷Ⅱ)我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na-CO 2二次电池。 将NaClO 4溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料，电 池的总反应为3CO 2＋4Na2Na2CO3＋C。下列说法错误的是( ) A．放电时，ClO－ 4向负极移动 B．充电时释放CO 2，放电时吸收CO2 C．放电时，正极反应为3CO 2＋4e－===2CO2－3＋C D．充电时，正极反应为Na＋＋e－===Na 解析：根据电池的总反应知，放电时负极反应：4Na－4e－===4Na＋；正极反应：3CO 2＋4e －===2CO2－ 3＋C。充电时，阴(负)极：4Na＋＋4e－===4Na；阳(正)极：2CO2－3＋C－4e－===3CO2
↑。放电时，ClO－ 4向负极移动。根据充电和放电时的电极反应式知，充电时释放CO2， 放电时吸收CO 2。 答案：D 2．(2017·全国卷Ⅲ)全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示， 其中电极a常用掺有石墨烯的S 8材料，电池反应为16Li＋x S8===8Li2S x(2≤x≤8)。下列说法错误的是( ) A．电池工作时，正极可发生反应：2Li 2S6＋2Li＋＋2e－===3Li2S4 B．电池工作时，外电路中流过0.02 mol电子，负极材料减重0.14 g C．石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性 D．电池充电时间越长，电池中Li 2S2的量越多 解析：原电池工作时，正极发生一系列得电子的还原反应，即：Li 2S8→Li2S6→Li2S4 →Li 2S2，其中可能有2Li2S6＋2Li＋＋2e－===3Li2S4，A项正确；该电池工作时，每转移0.02 mol电子，负极有0.02 mol Li(质量为0.14 g)被氧化为Li＋，则负极质量减少0.14 g，B项正确；石墨烯能导电，用石墨烯作电极，可提高电极a的导电性，C项正 确；充电过程中，Li 2S2的量逐渐减少，当电池充满电时，相当于达到平衡状态，电池 中Li 2S2的量趋于不变，故不是电池充电时间越长，电池中Li2S2的量越多，D项错误。 答案：D 1.解答新型化学电源题的步骤