2018年高中化學(xué) 第1章 化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化 1.3 化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能——電池 第3課時(shí)課件1 魯科版選修4.ppt

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新型化學(xué)電源,第一章第三節(jié)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,高考考情分析：,關(guān)于電化學(xué)的內(nèi)容是歷年高考的重點(diǎn)知識(shí)之一，在高考試題中出現(xiàn)的概率較高。近幾年中，新型電池工作原理特別是燃料電池成為高考命題的熱點(diǎn)。高考考查的內(nèi)容有：（1）原電池與電解池的電極判斷，電極產(chǎn)物分析及電極反應(yīng)式和有關(guān)計(jì)算。（2）原電池與電解的原理及應(yīng)用。（3）對(duì)幾種新型電池的電極反應(yīng)的認(rèn)識(shí)和書(shū)寫(xiě)。,燃料電池,簡(jiǎn)單地說(shuō)，燃料電池(FuelCell)是一種將存在于燃料與氧化劑中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置。燃料和空氣分別送進(jìn)燃料電池，電就被奇妙地生產(chǎn)出來(lái)。它從外表上看有正負(fù)極和電解質(zhì)等，像一個(gè)蓄電池，但實(shí)質(zhì)上它不能“儲(chǔ)電”而是一個(gè)“發(fā)電廠(chǎng)”。燃料電池具有發(fā)電效率高、能量轉(zhuǎn)化效率高、環(huán)境污染少等優(yōu)點(diǎn)。燃料電池?zé)o論是作為清潔型新能源，還是未來(lái)的可再生替代型能源，隨著技術(shù)不斷更新，規(guī)?；纳a(chǎn)將得到市場(chǎng)的青睞，燃料電池將得到更廣闊的發(fā)展。,高考中的新型電池，有“氫鎳電池”、“高鐵電池”、“鋅—錳堿性電池”、我國(guó)首創(chuàng)的“海洋電池”、“燃料電池”(如新型細(xì)菌燃料電池、氫氧燃料電池、丁烷燃料電池、甲醇質(zhì)子交換膜燃料電池、CO燃料電池)、“鋰離子電池”、“銀鋅電池”、“鈕扣電池”等。這些電池一般具有高能環(huán)保、經(jīng)久耐用，電壓穩(wěn)定、比能量(單位質(zhì)量釋放的能量)高等特點(diǎn)。取材于這些知識(shí)點(diǎn)的試題，由于題材廣、信息新、陌生度大，所以，大多數(shù)考生對(duì)這類(lèi)試題感到難，而難在何處又十分迷茫。實(shí)際上這些題目主要考查的是學(xué)生遷移應(yīng)用的能力。具體有以下幾種考查角度：,【知識(shí)基礎(chǔ)】在Zn-Cu/H2SO4原電池中，較活潑的金屬材料作負(fù)極，較不活潑的金屬材料或非金屬材料作正極。負(fù)極：Zn-2e-Zn2+；正極：2H++2e-H2↑,,,新型電池中,負(fù)極材料,正極材料,元素化合價(jià)升高的物質(zhì)發(fā)生氧化反應(yīng)的物質(zhì),元素化合價(jià)降低的物質(zhì)發(fā)生還原反應(yīng)的物質(zhì),,,,角度一新型電池“放電”時(shí)正極、負(fù)極的判斷,【解題指導(dǎo)】,例1下圖是一種染料敏化太陽(yáng)能電池的示意圖。電池的一個(gè)電極由有機(jī)光敏燃料(S)涂覆在TiO2納米晶體表面制成，另一電極由導(dǎo)電玻璃鍍鉑構(gòu)成，電池中發(fā)生的反應(yīng)為：,下列關(guān)于該電池?cái)⑹鲥e(cuò)誤的是()A．電池工作時(shí)，Ⅰ－離子在鍍鉑導(dǎo)電玻璃電極上放電B．電池工作時(shí)，是將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能C．電池的電解質(zhì)溶液中I－和I3－的濃度不會(huì)減少D．電池中鍍鉑導(dǎo)電玻璃為正極,A,即時(shí)訓(xùn)練1:,下圖為氫氧燃料電池原理示意圖，按照此圖的提示，下列敘述不正確的是（）A：a電極是負(fù)極B：b電極的電極反應(yīng)為：4OH-－4e-=2H2O+O2C：氫氧燃料電池是一種具有應(yīng)用前景的綠色電源D：氫氧燃料電池是一種不需要將還原劑和氧化劑全部?jī)?chǔ)存在電池內(nèi)的新型發(fā)電裝置,B,,H2入口,a電極,b電極,O2入口,H+,OH-,H2O,即時(shí)訓(xùn)練2:,我國(guó)首創(chuàng)的海洋電池以鋁板為負(fù)極，鉑網(wǎng)為正極，海水為電解質(zhì)溶液，空氣中的氧氣與鋁反應(yīng)產(chǎn)生電流。電池總反應(yīng)為：4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3，下列說(shuō)法不正確的是()A．正極反應(yīng)為：O2＋2H2O＋4e－―→4OH－B．電池工作時(shí)，電流由鋁電極沿導(dǎo)線(xiàn)流向鉑電極C．以網(wǎng)狀的鉑為正極，可增大與氧氣的接觸面積D．該電池通常只需要更換鋁板就可繼續(xù)使用,B,【解題指導(dǎo)】首先分析物質(zhì)得失電子的情況，然后再考慮電極反應(yīng)生成的物質(zhì)是否跟電解質(zhì)溶液中的離子發(fā)生反應(yīng)。對(duì)于較為復(fù)雜的電極反應(yīng)，可以利用:總反應(yīng)－較簡(jiǎn)單一極電極反應(yīng)式=較復(fù)雜一極電極反應(yīng)式。,角度二新型電池“放電”時(shí)正極、負(fù)極上電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě),例2下圖是一種航天器能量?jī)?chǔ)存系統(tǒng)原理示意圖。下列說(shuō)法正確的是(),A．該系統(tǒng)中只存在3種形式的能量轉(zhuǎn)化B．裝置Y中負(fù)極的電極反應(yīng)式為：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－C．裝置X能實(shí)現(xiàn)燃料電池的燃料和氧化劑再生D．裝置X、Y形成的子系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的零排放，并能實(shí)現(xiàn)化學(xué)能與電能間的完全轉(zhuǎn)化,C,被稱(chēng)之為“軟電池”的紙質(zhì)電池，采用一個(gè)薄層紙片作為傳導(dǎo)體，在其一邊鍍鋅，而在其另一邊鍍二氧化錳。在紙內(nèi)的離子“流過(guò)”水和氧化鋅組成的電解液。電池總反應(yīng)為Zn+2MnO2+H2OZnO+2MnO(OH)。下列說(shuō)法正確的是（）A.該電池的正極為鋅B.該電池反應(yīng)中二氧化錳起催化劑作用C.當(dāng)0.1molZn完全溶解時(shí)，流經(jīng)電解液的電子個(gè)數(shù)為1.2041023D.電池正極反應(yīng)式為2MnO2+2e-+2H2O2MnO(OH)+2OH-,D,即時(shí)訓(xùn)練3:,研討,某原電池中，試完成下列問(wèn)題：1.電解質(zhì)溶液為KOH(aq)，分別向兩極通入①C2H4、O2②Al(g)、Cl2．2.電解質(zhì)溶液為H2SO4(aq)，分別向兩極通入①C2H4、O2②Al(g)、Cl2．正極反應(yīng)：_______________；負(fù)極反應(yīng)：_______________；電池總反應(yīng)：________________________；,答案:分別向兩極通入C2H4、O2(1)KOH(aq)，正極反應(yīng)：3O2＋12e－＋6H2O＝12OH－負(fù)極反應(yīng)：C2H4－12e－＋16OH－＝2CO32－＋10H2O電池總反應(yīng)：C2H4＋3O2＋4KOH＝2K2CO3＋4H2O(2)H2SO4(aq)正極反應(yīng)：3O2＋12e－＋12H＋＝6H2O負(fù)極反應(yīng)：C2H4－12e－＋4H2O＝2CO2＋12H＋電池總反應(yīng)：C2H4＋3O2＝2CO2＋2H2O,分別向兩極通入Al(g)、Cl2①KOH(aq)正極反應(yīng)：3Cl2＋6e－＝6Cl－負(fù)極反應(yīng)：2Al－6e－＋8OH－＝2[Al(OH)4]－電池總反應(yīng)：3Cl2＋2Al＋8KOH＝6KCl＋2K[Al(OH)4]②H2SO4(aq)正極反應(yīng)：3Cl2＋6e－＝6Cl－負(fù)極反應(yīng)：2Al－6e－＝2Al3＋電池總反應(yīng)：3Cl2＋2Al＝2AlCl3,【知識(shí)基礎(chǔ)】充電的實(shí)質(zhì)就是把放電時(shí)發(fā)生的變化再?gòu)?fù)原的過(guò)程。如鉛蓄電池：,首先應(yīng)搞明白原電池放電時(shí)的正、負(fù)極，再根據(jù)電池充電時(shí)，陽(yáng)極接正極，陰極接負(fù)極的原理，進(jìn)行分析。,【解題指導(dǎo)】,角度三新型電池“充電”時(shí)陰極、陽(yáng)極的判斷,B,即時(shí)訓(xùn)練4,鉛蓄電池的充、放電反應(yīng)方程式為：Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。關(guān)于鉛蓄電池的說(shuō)法正確的是()A．在放電時(shí)，正極發(fā)生的反應(yīng)是：Pb＋SO42-―→PbSO4＋2e－B．在放電時(shí)，該電池的負(fù)極材料是鉛板C．在充電時(shí)，電池中硫酸的濃度不斷變小D．在充電時(shí)，陽(yáng)極發(fā)生的反應(yīng)是：PbSO4＋2e－―→Pb＋SO42-,B,即時(shí)訓(xùn)練5,高鐵電池是一種新型可充電電池，與普通高能電池相比，該電池能長(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定的放電電壓。高鐵電池的總反應(yīng)為：3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH，下列敘述不正確的是()A．放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為：Zn＋2OH－－2e－＝Zn(OH)2B．充電時(shí)陽(yáng)極反應(yīng)為：Fe(OH)3＋5OH－－3e－＝FeO42-＋4H2OC．放電時(shí)每轉(zhuǎn)移3mol電子，正極有1molK2FeO4被氧化D．放電時(shí)正極附近溶液的堿性增強(qiáng),C,【知識(shí)基礎(chǔ)】原電池中，陽(yáng)離子移向正極，陰離子移向負(fù)極，如Zn-Cu（稀H2SO4）電池中：H+移向Cu極；SO移向Zn極。電解池中，陽(yáng)離子移向陰極，陰離子移向陽(yáng)極，符合帶電微粒在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。,【解題指導(dǎo)】,角度四新型電池充、放電時(shí)，電解質(zhì)溶液中離子移動(dòng)方向的判斷,首先應(yīng)分清電池是放電還是充電；再判斷出正、負(fù)極或陰、陽(yáng)極，進(jìn)而即可確定離子的移動(dòng)方向。,C,即時(shí)訓(xùn)練6,將兩個(gè)鉑電極插入KOH溶液中，向兩極分別通入CH4和O2，構(gòu)成甲烷燃料電池。已知，通入CH4的一極，其電極反應(yīng)式是：CH4＋10OH－―→CO32-＋7H2O＋8e－；通入O2的另一極，其電極反應(yīng)式是：2O2＋4H2O＋8e－―→8OH－。下列敘述不正確的是()A．通入CH4的電極為負(fù)極B．正極發(fā)生氧化反應(yīng)C．燃料電池工作時(shí)，溶液中的OH－向負(fù)極移動(dòng)D．該電池使用一段時(shí)間后應(yīng)補(bǔ)充KOH,B,即時(shí)鞏固1.以葡萄糖為燃料的微生物燃料電池結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。關(guān)于該電池的敘述正確的是(),A．該電池能夠在高溫下工作B．電池的負(fù)極反應(yīng)為C6H12O6＋6H2O―→6CO2↑＋24H＋＋24e－C．放電過(guò)程中，H＋從正極區(qū)向負(fù)極區(qū)遷移D．在電池反應(yīng)中，每消耗1mol氧氣，理論上能生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下CO2氣體22.4/6L,,,B,2．固體氧化物燃料電池是以固體氧化鋯—氧化釔為電解質(zhì)，這種固體電解質(zhì)在高溫下允許氧離子(O2－)在其間通過(guò)。該電池的工作原理如下圖所示，其中多孔電極a、b均不參與電極反應(yīng)。,下列判斷正確的是()A．有O2參加反應(yīng)的a極為電池的負(fù)極B．b極的電極反應(yīng)式為H2－2e－＋O2－===H2OC．a(chǎn)極對(duì)應(yīng)的電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－D．該電池的總反應(yīng)式為2H2＋O2=====2H2O,高溫,D,3.微型紐扣電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應(yīng)用，有一種銀鋅電池，其電極材料分別是Ag2O和Zn，電解質(zhì)溶液為KOH，總反應(yīng)為Ag2O＋Zn===2Ag＋ZnO，回答下列問(wèn)題：(1)該電池的電極反應(yīng)。(2)電解液中OH－向________極移動(dòng)，向外電路釋放電子的電極是________。,正極反應(yīng)：Ag2O＋H2O＋2e－―→2Ag＋2OH－負(fù)極反應(yīng)：Zn＋2OH－―→ZnO＋H2O＋2e－,負(fù),負(fù),4.如圖所示裝置，兩玻璃管中盛滿(mǎn)滴有酚酞溶液的NaCl飽和溶液，C（Ⅰ）、C（Ⅱ）為多孔石墨電極。接通S1后，C（Ⅰ）附近溶液變紅，兩玻璃管中有氣體生成。一段時(shí)間后（兩玻璃管中液面未脫離電極），斷開(kāi)S1，接通S2，電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。此時(shí)：C（I）的電極名稱(chēng)是:（填寫(xiě)正極或負(fù)極）；C（II）的電極反應(yīng)式是:,,負(fù)極,Cl2+2e-=2Cl-,再見(jiàn),,,