第1章 第2节 化学能转化为电能—电池-2021-2022学年新教材高中化学选择性必修1 化学反应原理【导与练】高中同步全程学习word（鲁科版）山东专用

第2课时　化学电源 课程目标展示 素养目标达成 了解常见的化学电源。 1.证据推理与模型认知:建立实用电源工作原理分析的思维模型。 2.科学态度与社会责任:通过对新型电池内容的学习,增强创新意识。通过对废旧电池危害及回收利用的认识,培养学生科学态度与社会责任素养。 学习任务1　常见化学电源 NO.1　自主学习·夯实基础 1.常见化学电源分类 (1)一次电池:常见一次电池有锌锰干电池、纽扣式锌银电池等。 (2)二次电池:常见二次电池有铅蓄电池、镍镉电池、镍氢电池等。 (3)燃料电池:常见燃料电池有氢氧燃料电池、甲烷燃料电池、甲醇燃料电池等。 2.三类化学电源工作特点 (1)一次电池:内部还原剂、氧化剂反应完毕后不能再用,只能废弃,会造成环境污染。 (2)二次电池:此类电池放电完毕(电池内的氧化剂、还原剂反应完毕)后,可以再充电。充电过程就是电池内氧化剂、还原剂再生并“复位”过程。充电是电能转化为化学能的过程,充电原则是正连正负连负(充电电源正极连接二次电池正极、电源负极连接二次电池负极)。二次电池寿命较长,污染总体较小。 (3)燃料电池:此类电池的氧化剂、还原剂不在电池内,而是在电池工作过程中不断输入电池内部。燃料电池寿命长,效率很高(转化率可高达90%以上),污染较小。 3.常见三类化学电源工作原理分析 (1)常见一次电池 碱性锌锰干电池 结构 负极:Zn 正极:MnO2 电解质:KOH 负极反应 Zn-2e-+2OH-ZnO+H2O 正极 反应 2MnO2+2H2O+2e-2MnOOH+2OH- 电池 反应 Zn+2MnO2+H2O2MnOOH+ZnO (2)常见二次电池 铅蓄电池 放电过程 充电过程 负极:Pb-2e-+SPbSO4(氧化反应) 阴极:PbSO4+2e-Pb+S(还原反应) 正极:PbO2+2e-+S+4H+PbSO4+2H2O(还原反应) 阳极:PbSO4+2H2O-2e-PbO2+4H++S(氧化反应) 铅蓄电池的充、放电过程总反应式: Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O (3)常见燃料电池 氢氧燃料电池 酸性电解质(H2SO4) 碱性电解质(KOH) 负极 反应 2H2-4e-4H+ 2H2-4e-+4OH- 4H2O 正极 反应 O2+4e-+4H+2H2O O2+4e-+2H2O 4OH- 总反应 2H2+O22H2O 微点拨:三类化学电源的电极特点: ①一次电池:负极一般是活性较高的金属,通常会被消耗掉。正极通常是“夹心雪糕模式”(里边是电极芯——一般是导电性金属、合金或石墨材料,外边包覆氧化剂),极芯一般不会消耗,但外面包覆的氧化剂会消耗掉。 ②二次电池:负极、正极一般均为“夹心雪糕模式”。极芯均起导电与支撑作用,不会消耗,但外面包覆的还原剂、氧化剂放电时会消耗,充电时会再生。 ③燃料电池:正负极一般为多孔石墨、多孔金属陶瓷等材质。多孔结构有利于燃料及助燃剂(多为氧气)分子放电。 NO.2　互动探究·提升能力 探究1　一次电池电极反应式的书写技巧 雾霾中含有氮的氧化物,利用反应NO2+NH3N2+H2O制作如图所示的电池,用以消除氮氧化物的污染。 问题1:先把总电池反应方程式配平,然后画出双线桥。 提示:。 问题2:根据“得电子线桥”写出正极电极反应式。 提示:12H2O+6NO2+24e-3N2+24OH-(可把系数约分为最简整数比)。 问题3:用总电池反应减去正极电极反应或根据“失电子线桥”直接写出负极电极反应式。 提示:24OH-+8NH3-24e-4N2+24H2O(可以把系数约分至最简整数比)。 探究2　二次电池电极“充电”反应式的书写技巧 液流式铅蓄电池以可溶性的甲基磺酸铅[(CH3SO3)2Pb]代替硫酸作为电解质,该电池充放电的总反应为2Pb2++2H2OPb+PbO2+4H+。 问题4:先画出“放电”的双线桥。 提示:。 问题5:根据双线桥写出放电的正负极反应式。 提示:负极:Pb-2e-Pb2+,正极:PbO2+4H++2e-Pb2++2H2O。 问题6:结合放电的正负极反应式写出充电的阴阳极反应式。 提示:负极颠倒为阴极:Pb2++2e-Pb,正极颠倒为阳极:Pb2++2H2O-2e-PbO2+4H+。 探究3　燃料电池电极反应式的书写技巧 一种高温熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。 问题7:根据电池结构图,结合电解质特点写出电池正极电极反应式。 提示:从化合价分析,正极发生还原反应,因此应该是氧气得电子在正极反应,正极反应式为O2+2CO2+4e-2C。 问题8:该电池燃料有两种,分别是CO和H2,写出两者与氧气发生燃烧反应的化学方程式。 提示:2CO+O22CO2、