第六章化學(xué)反應(yīng)與能量第一節(jié)化學(xué)反應(yīng)與能量變化第3課時(shí)化學(xué)電池【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.會(huì)設(shè)計(jì)簡單的原電池。2.知道干電池、充電電池、燃料電池等化學(xué)電源的特點(diǎn)。3.掌握構(gòu)成電池的要素，了解不同電極材料對(duì)電池性能的影響。4.能正確書寫簡單化學(xué)電源的電極反應(yīng)式?！緦W(xué)習(xí)重點(diǎn)】1.知道干電池、充電電池、燃料電池等化學(xué)電源的特點(diǎn)。2.能正確書寫簡單化學(xué)電源的電極反應(yīng)式?！緦W(xué)習(xí)難點(diǎn)】1.能正確書寫簡單化學(xué)電源的電極反應(yīng)式。2.知道原電池原理的應(yīng)用?！緦W(xué)習(xí)過程】復(fù)習(xí)回顧：一、設(shè)計(jì)原電池1.原電池：把化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置叫做原電池。2.構(gòu)成條件負(fù)極與電解質(zhì)溶液能自發(fā)的發(fā)生氧化還原反應(yīng)(前提)兩個(gè)活潑性不同的電極電解質(zhì)溶液形成閉合回路3.正極：電子流入的一極(得電子)，發(fā)生還原反應(yīng)負(fù)極：電子流出的一極(失電子)，發(fā)生氧化反應(yīng)4.導(dǎo)線：電子由負(fù)極移向正極溶液中：陰離子移向負(fù)極，陽離子移向正極。5.實(shí)質(zhì)：使氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)在兩個(gè)不同的區(qū)域發(fā)生，通過電子的定向移動(dòng)形成電池，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。一、設(shè)計(jì)原電池1.設(shè)計(jì)方法(1)定：確定一個(gè)能夠。(2)拆：將氧化還原反應(yīng)拆分為氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)兩個(gè)半反應(yīng)，分別作為負(fù)極和正極的電極反應(yīng)。(負(fù)極電極反應(yīng))；(正極電極反應(yīng))。(3)找：根據(jù)氧化還原反應(yīng)中的還原劑和氧化劑確定原電池的負(fù)極和電解質(zhì)溶液，正極一般選擇比負(fù)極穩(wěn)定的金屬或能導(dǎo)電的非金屬。(4)畫：連接電路形成閉合回路，畫出原電池示意圖。2.實(shí)例以Fe＋CuSO4=FeSO4＋Cu為例電極反應(yīng)式材料選擇裝置負(fù)極：正極：負(fù)極：正極：等(活潑性比Fe差的金屬或?qū)щ姷氖艟?電解質(zhì)溶液：溶液【判斷正誤】(1)理論上任何氧化還原反應(yīng)都可設(shè)計(jì)成原電池()(2)原電池中負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)()(3)原電池中正極材料一定發(fā)生還原反應(yīng)()(4)原電池中正極材料必須與電解質(zhì)溶液的某種離子反應(yīng)()【例1】1.理論上講，任何自發(fā)的氧化還原反應(yīng)都可以設(shè)計(jì)成原電池。選擇適宜的材料和試劑，請利用反應(yīng)“Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋”設(shè)計(jì)一個(gè)原電池?；卮鹣铝袉栴}：(1)選用________為負(fù)極，選擇依據(jù)是______________________________________________。(2)正極材料可選用________，選擇依據(jù)是____________________________。(3)________溶液作電解質(zhì)溶液。(4)寫出電極反應(yīng)式正極：________________，負(fù)極：________________。(5)該原電池中電子從________極流出，電解質(zhì)溶液中的陽離子(Fe3＋)移向________極。二、認(rèn)識(shí)化學(xué)電源1.一次電池(1)特點(diǎn)：電池放電后充電(內(nèi)部的氧化還原反應(yīng)逆向進(jìn)行)，如鋅錳干電池屬于一次電池。(2)鋅錳干電池的構(gòu)造如圖所示。電池①普通鋅錳電池工作原理負(fù)極鋅被氧化，逐漸消耗Zn-2e-＝Zn2+正極_________被還原2MnO2＋2NH4+＋2e-＝Mn2O3＋2NH3＋H2O電解質(zhì)氯化銨糊總反應(yīng)2MnO2＋2NH4+＋Zn＝Mn2O3＋2NH3＋H2O＋Zn2+特點(diǎn)放電后_____充電便于攜帶，價(jià)格低電池②堿性鋅錳電池工作原理負(fù)極鋅被氧化，逐漸消耗電解質(zhì)氫氧化鉀正極_________被還原特點(diǎn)放電后充電便于攜帶，價(jià)格低干電池的特點(diǎn)：①活性物質(zhì)(發(fā)生氧化還原反應(yīng)的物質(zhì))消耗到一定程度后，不能再使用②電解質(zhì)溶液為膠狀，不流動(dòng)2.二次電池(充電電池)電池鉛蓄電池工作原理負(fù)極_____放電時(shí)，鉛極被消耗Pb＋SO42--2e-＝PbSO4電解質(zhì)硫酸正極_______________被還原PbO2＋4H＋＋SO42-＋2e-＝PbSO4＋2H2O總反應(yīng)Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O特點(diǎn)①放電后可再充電使活性物質(zhì)獲得再生②可以多次充電，重復(fù)使用常見的二次電池：鉛酸蓄電池、鋰電池、鎳氫電池3.燃料電池(1)特點(diǎn)：①反應(yīng)物儲(chǔ)存在電池外部；②能量轉(zhuǎn)換效率高、清潔、安全；③供電量易于調(diào)節(jié)。(2)燃料電池常用的燃料有：、、乙醇等；常用氧化劑：氧氣。固體燃料電池介質(zhì)電池反應(yīng)：2H2+Ｏ２=2H2O負(fù)極2H2-4e-+2O2-=2H2O正極O2+4e-=2O2-負(fù)極2H2-4e-=4H+正極O2+4H++4e-=2H2O燃料電池的電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式的書寫步驟：(1)寫出燃燒反應(yīng)，根據(jù)電解液改寫燃料電池總反應(yīng)；(2)寫出正極的電極反應(yīng)式(一般較簡單)；(3)由燃料電池總反應(yīng)減去正極的電極反應(yīng)式得負(fù)極的電極反應(yīng)式。正極反應(yīng)一般為

①酸性介質(zhì)：O2+4H++4e-=2H2O②堿性介質(zhì)：O2+2H2O+4e-=4OH-【例2】CH4燃料電池(堿性介質(zhì))1.燃燒總化學(xué)反應(yīng)：CH4+2O2→CO2+2H2O2.燃料電池總反應(yīng)：3.正極：4.負(fù)極：【例3】CH4燃料電池(酸性介質(zhì))1.燃料電池總反應(yīng)：CH4+2O2=CO2+2H2O①2.正極反應(yīng)：O2+4H++4e-=2H2O②3.負(fù)極反應(yīng)：①-②×2，得：【例4】4.鉛酸蓄電池常用作汽車電瓶，其構(gòu)造如圖所示，工作時(shí)該電池總的方程式為：Pb＋PbO2＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2O按要求回答下列問題：(1)負(fù)極材料是________，正極材料是________，電解質(zhì)溶液是________。(2)工作時(shí)，電解質(zhì)溶液中的H＋移向________極。(3)工作時(shí)，電解質(zhì)溶液中硫酸的濃度________(填“增大”“減小”或“不變”)。(4)當(dāng)鉛酸蓄電池向外電路提供2mole-時(shí)，理論上負(fù)極板的質(zhì)量增加________g?！井?dāng)堂檢測】1.下列電池工作時(shí)，O2在正極得電子的是()ABCD鋅錳電池鉛蓄電池氫氧燃料電池鎳鎘電池2.某興趣小組設(shè)計(jì)的簡易原電池裝置如圖所示。該電池工作時(shí)，下列說法正確的是()A．鋅片作正極B．碳棒上有氣泡產(chǎn)生C．可將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能D．電子由碳棒經(jīng)導(dǎo)線流向鋅片3.銀鋅電池廣泛用作各種電子儀器的電源，其電極分別為Ag2O和Zn，電解質(zhì)溶液為KOH溶液，總反應(yīng)式為Ag2O＋Zn＋H2O=2Ag＋Zn(OH)2，下列說法中不正確的是()A．原電池放電時(shí)，負(fù)極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是ZnB．負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)是Zn＋2OH--2e-=Zn(OH)2C．工作時(shí)，負(fù)極區(qū)溶液中c(OH-)減小D．溶液中OH-向正極移動(dòng)，K＋、H＋向負(fù)極移動(dòng)4.某華人科學(xué)家和他的團(tuán)隊(duì)研發(fā)出“紙電池”(如圖)。這種一面鍍鋅、一面鍍二氧化錳的超薄電池在使用印刷與壓層技術(shù)后，變成一張可任意裁剪大小的“電紙”，厚度僅為0.5毫米，可以任意彎曲和裁剪。紙內(nèi)的離子“流過”水和氧化鋅組成電解液，電池總反應(yīng)式為Zn＋2MnO2＋H2O=ZnO＋2MnO(OH)。下列說法正確的是()A．該電池的正極材料為鋅B．該電池反應(yīng)中二氧化錳發(fā)生氧化反應(yīng)C．電池的正極反應(yīng)式為MnO2＋H2O＋e-=MnO(OH)＋OH-D．當(dāng)有0.1mol鋅溶解時(shí)，流經(jīng)電解液的電子數(shù)為1.204×10235.(1)如圖為氫氧燃料電池的構(gòu)造示意圖，根據(jù)電子運(yùn)動(dòng)方向，可知氧氣從______口通入(填“a”或“b”)，X極為電池的________(填“正”或“負(fù)”)極。(2)某種氫氧燃料電池是用固體金屬氧化物陶瓷作電解質(zhì)，兩極上發(fā)生的電極反應(yīng)分別為A極：2H2＋2O2--4e-=2H2OB極：O2＋4e-=2O2-則A極是電池的________極；電子從該極________(填“流入”或“流出”)。(3)若將(1)中燃料電池改為甲烷—空氣燃料電池，該電池工作時(shí)，負(fù)極反應(yīng)式為____________，電池總反應(yīng)式為_________________________________________________________________。參考答案一、1.自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)還原劑-ne-=氧化產(chǎn)物氧化劑＋ne-=還原產(chǎn)物2.電極反應(yīng)式材料選擇裝置負(fù)極：Fe-2e-=Fe2＋正極：Cu2＋＋2e-=Cu負(fù)極：Fe正極：Cu或C等(活潑性比Fe差的金屬或?qū)щ姷氖艟?電解質(zhì)溶液：CuSO4溶液【判斷正誤】(1)錯(cuò)(2)對(duì)(3)錯(cuò)(4)錯(cuò)【例1】答案(1)鐵固體鐵單質(zhì)能導(dǎo)電，可被電解質(zhì)溶液中的Fe3＋氧化為Fe2＋(2)銅(或石墨)銅(或石墨)的還原性比鐵弱，且為能導(dǎo)電的固體(3)FeCl3[或Fe2(SO4)3](4)2Fe3＋＋2e-===2Fe2＋Fe-2e-===Fe2＋(5)鐵(或負(fù))銅或石墨(或正)二、1.①鋅筒石墨棒二氧化錳不能②鋅粉碳棒二氧化錳不能2.Pb極PbO2極PbO23.【例2】CH4+2OH-+2O2=CO32-+3H2O2O2+4H2O+8e-=8OH