专题6 第3单元 第2课时 化学电源-2021-2022学年新教材高中化学必修第二册【名师导航】同步Word教参(苏教版)

第2课时　化学电源 发 展 目 标 体 系 构 建 1.知道化学电源的分类方法。 2.熟悉几种常见化学电源的组成和工作原理。 3.了解化学电源广泛的应用及废旧电池对环境的危害，设想其处理方法。 一、化学电源的原理与分类 1．原理：原电池原理。 2．优点：化学电源的能量转化率比燃料燃烧高得多。 3．分类 　一次电池和二次电池是否指分别只能使用一次和两次的电池？ [提示]　一次电池是不可充电电池，电量一旦放完就无法再次使用；二次电池是可充电电池，电量放完后可进行充电，可反复使用多次。 二、常见化学电源的组成 电池名称 电极材料 电解质溶液 负极 正极 锌锰干电池 锌 石墨棒 氯化铵等 银锌纽扣电池 锌 氧化银 氢氧化钾溶液 铅蓄电池 铅 二氧化铅 硫酸 镍氢电池 贮氢合金 泡沫氧化镍 氢氧化钾溶液 氢氧燃料电池 H2放电 O2放电 氢氧化钾溶液 甲醇－空气燃料电池 甲醇放电 O2放电 氢氧化钾溶液 　什么是燃料电池？燃料电池中燃料需要燃烧吗？ [提示]　燃料电池是通过燃料与氧化剂分别在两个电极 上发生氧化还原反应，将化学能直接转化为电能的装置，燃料不需要燃烧。 三、电解池 1．电解池是将电能转化为化学能的装置。 2．实例：电解水制得氢气和氧气；电解饱和食盐水制备烧碱、氯气和氢气。 1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)太阳能电池不属于原电池。 (√) (2)二次电池充电时，充电器的正极接二次电池的正极。 (√) (3)铅蓄电池放电时的负极发生还原反应。 (×) (4)Zn具有还原性和导电性，可用作锌锰干电池的负极材料。 (√) 2．下列有关电池的说法中不正确的是(　　) 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 B　[手机上用的锂离子电池是可充电电池，A正确；铜锌原电池中，Cu为正极，Zn为负极，外电路中电子由负极流向正极，B错误；甲醇燃料电池是将甲醇内部的化学能转化为电能的装置，C正确；锌锰干电池中，Zn为负极，D正确。] 3．Zn－MnO2干电池应用广泛，其电解质溶液是ZnCl2－NH4Cl混合溶液。该电池的负极材料是________。电池工作时，电子流向________(填“正极”或“负极”)。 [答案]　Zn(或锌)　正极 认识常见化学电源的工作原理 (素养养成——宏观辨识与微观探析) 下面是几种常见的化学电源示意图： [问题1]　观察锌锰干电池的构造，分析锌锰干电池中正、负极及电解质溶液的情况是怎样的？ [提示]　锌锰干电池是以锌筒为负极，石墨棒为正极，在石墨棒周围填充糊状的MnO2和NH4Cl溶液作电解质。 [问题2]　铅蓄电池的正、负极材料是什么？电解质溶液是什么？ [提示]　负极：Pb，正极：PbO2；电解质溶液：稀H2SO4。 [问题3]　氢氧燃料电池在酸性条件和碱性条件下的正极反应式相同吗？若不同，请分别写出电极反应式。 [提示]　不相同；酸性条件下正极反应式：O2＋4H＋＋4e－===2H2O，碱性条件下正极反应式：2H2O＋O2＋4e－===4OH－。 1．常见化学电源的反应原理 (1)锌锰干电池 Zn＋2NH4Cl＋2MnO2===Zn(NH3)2Cl2＋2MnO(OH) (2)铅蓄电池 PbO2＋Pb＋2H2SO42PbSO4＋2H2O (3)甲醇­空气燃料电池 2CH3OH＋3O2＋4OH－===2CO＋6H2O 2．氢氧燃料电池 电极材料 铂 铂 电解质溶液 氢氧化钾溶液 盐酸 电池反 应原理 电极反应 负极：2H2＋4OH－－4e－===4H2O 正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 负极：2H2－4e－===4H＋ 正极：O2＋4H＋＋4e－===2H2O 总反应 2H2＋O2===2H2O 微点拨：(1)燃料电池的本质是燃料与氧化剂之间能够发生自发的氧化还原反应，且能够对外放出能量。 (2)燃料电池在使用过程中并没有发生燃料的燃烧，而是燃料和氧化剂分别在两极放电，将化学能转化为电能。 (3)燃料的燃烧是一种剧烈的氧化还原反应，而燃料电池中发生的氧化还原反应则是缓和平稳的。 (4)燃料燃烧时，大量的热能释放到空气中，能量利用率低燃料电池工作时，能量转化率较高，是一种高效、环境友好的发电装置。 1．最早使用的化学电源是锌锰电池，即大家所熟悉的干电池(dry cell)，其结构如图所示。尽管这种电池历史悠久，但人们对它的电化学过程尚未完全了解。一般认为，放电时，电池中的反应如下： E极：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnO(OH)＋2OH－