4.1.3 新型化学电源 课件 2022-2023学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

　 第3课时 新型化学电源 第四章 化学反应与电能 第一节 原电池 学习目标 1.学会分析新情景下新型化学电源的反应原理。 2.能够正确书写新型化学电源的电极反应式。 重难点 新型化学电源的电极反应式的书写和计算。 温故知新 什么是原电池？ 铜锌原电池的正负极材料与反应物分别是什么？ 请分别书写正负极反应方程式，并标明反应类型。 请描述电子的流向。 请描述电流的方向。 请描述离子的移动方向。 如何计算转移电子数？ 溶液的pH如何变化？ 知识回顾 还原反应 负极 氧化反应 正极 失电子 得电子 负极 正极 导线 正极 负极 导线 溶液 阳离子移向正极，阴离子移向负极。 根据各电极H+与OH-的变化来确定 得电子数=失电子数 电极的判断 电流方向 pH变化 电子流向 离子移向 电子转移数目 科学发展 电动势是由电池中存在浓度差而产生的电池称为浓差电池。 一、浓差电池 电极浓差电池：电极材料相同但其浓度不同。 离子浓差电池：电解质浓度不同形成的浓差电池。 导向练习 一、浓差电池 (2022·广州高二期末)溶质由高浓度向低浓度扩散而引发的一类电池称为浓差电池。如图是由Ag电极和硝酸银溶液组成的电池(c1<c2)，工作时，A电极的质量不断减轻，下列说法正确的是（ ） D A.此处应该用阳离子交换膜 B.B极为正极，发生氧化反应 C.若外电路通过 0.1 mol电子，则右侧溶液质量减轻 10.8 g D.原电池的总反应不一定是氧化还原反应 精准解析 A电极质量不断减轻，发生反应：Ag－e－===Ag＋， 则A极为负极，B极为正极，负极区Ag＋浓度增大， 正极区Ag＋得电子生成Ag，电极反应为Ag＋＋e－===Ag，正极区Ag＋浓度减小，浓差电池中溶质由高浓度向低浓度扩散，故正极区经过离子交换膜移向负极，此处离子交换膜为阴离子交换膜，A、B错误； 正极发生反应：Ag＋＋e－===Ag，当转移0.1 mol电子时，溶液中减少0.1 mol Ag＋，同时正极有0.1 mol移向负极区，故右侧溶液减少质量为0.1 mol×108 g·mol－1＋0.1 mol×62 g·mol－1＝17 g，C错误； 负极的电极反应式为Ag－e－===Ag＋，正极的电极反应式为Ag＋＋e－===Ag，总反应为Ag===Ag，属于非氧化还原反应，D正确。 科学发展 二、膜电池 01 阳离子交换膜 只允许阳离子通过 03 质子交换膜 只允许H+通过 02 只允许阴离子通过 阴离子交换膜 导向练习 二、膜电池 (2022·杭州高二月考)如图装置是一种微生物脱盐电池的装置，它可以通过处理有机废水(以含CH3COO－的溶液为例)获得电能，同时还可实现海水淡化。已知a、b电极为惰性电极，X、Y均为离子交换膜，下列说法错误的是（ ） B A.X、Y依次为阴离子、阳离子选择性交换膜 B.a极反应为CH3COO－＋2H2O－8e－===2CO2＋7H＋，产生的H＋向b极移动 C.b极为正极 D.当电路中转移1 mol电子时，在b极室可以生成 40 g NaOH 精准解析 a极为负极，C失去电子被氧化生成CO2，同时产生H＋，则结合电荷守恒可得电极反应式为CH3COO－＋2H2O－8e－===2CO2↑＋7H＋，由于隔膜X是阴离子交换膜，所以阻碍生成的H＋向正极移动，B错误； 当电路中转移1 mol电子时，会有1 mol Na＋进入b极室形成1 mol NaOH，其质量是40 g，D正确。 根据图示可知，在a极上CH3COO－失去电子被氧化生 成CO2和H＋，碳元素化合价升高，被氧化，所以a极 为该原电池的负极，则b极为正极。为了实现海水的淡化，海水中的氯离子需要移向负极，即a极，则隔膜X为阴离子交换膜，钠离子需要移向正极，即b极，则隔膜Y为阳离子交换膜，A正确； 科学发展 三、钾离子电池 锂电池发展到现在似乎遇到了一个“瓶颈期”，能量密度提升缓慢，成本下降并不迅速，而且在快充、适应温度范围、更大规模部署应用以及资源丰度方面都已经遇到了挑战。因此人们一直在寻找一种新的二次电池技术弥补锂电的不足，钾以及钠等金属都是目前重要的研究方向。 导向练习 三、钾离子电池 钾离子电池由于其低成本、电解液中离子传导性快以及工作电压高等优点，近年来引起了科研工作者极大的关注。吉林大学杨春成教授课题组基于钾离子电池特性，设计并合成了一种VN-NPs/N-CNFs复合材料，并将其应用于钾离子电池的电极，放电时该电极反应为VN＋3K＋＋3e－===V＋K3N，下列有关说法错误的是（ ） D A.放电时，在Al电极区发生的是氧化反应 B.该电池的溶剂不能为水溶液 C.放电时，电解质中的K＋向Cu电极