(教案)第4章 第1节 第2课时 化学电源-【提分教练】2022-2023学年新教材高中化学选择性必修1(人教版2019)

第2课时　化学电源 学习任务目标 1．知道化学电源的分类方法，熟悉几种常见化学电源的组成和工作原理。 2．了解化学电源的广泛应用及废旧电池对环境的危害，能从物质变化和能量变化角度分析新型电池的研发和利用。 1．原电池中负极发生氧化反应，正极发生还原反应。电子从负极流出，经导线流向正极。阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。 2．铜锌原电池如图所示： 负极反应为Zn－2e－===Zn2＋， 电池总反应为Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu。 3．某种锂电池的总反应方程式为Li＋MnO2===LiMnO2，Li是负极，电极反应为Li－e－===Li＋。 一、化学电源 1．概念 化学电源是将化学能变成电能的装置。 2．分类 3．判断电池优劣的主要标准 (1)比能量：即单位质量或单位体积所能输出电能的多少，单位(W·h)/kg或(W·h)/L。 (2)比功率：即单位质量或单位体积所能输出功率的大小，单位W/kg或W/L。 (3)电池的可储存时间的长短。 二、一次电池 1．一次电池 随着使用，一次电池中能发生氧化还原反应的物质逐渐被消耗，当这些物质被消耗到一定程度时，电池就不能继续使用了。一次电池中电解质溶液制成胶状，不流动，也叫做干电池。 2．碱性锌锰电池 (1)构造 (2)组成 正极：MnO2；负极：锌粉(或Zn)；电解质：KOH。 (3)工作原理 负极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2； 正极反应：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnO(OH)＋2OH－； 总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2。 三、二次电池 铅酸蓄电池是一种常见的二次电池，其放电反应和充电反应表示如下： Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。 (1)负极是Pb，正极是PbO2，电解质溶液是稀硫酸。 (2)放电反应原理 ①负极反应是Pb＋SO－2e－===PbSO4； ②正极反应是PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O； ③放电过程中，负极质量的变化是增大，电解质溶液pH的变化是增大。 (3)充电反应原理 ①阴极(发生还原反应)反应是PbSO4＋2e－===Pb＋SO； ②阳极(发生氧化反应)反应是PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO； ③充电时，铅酸蓄电池正极与直流电源正极相连，负极与直流电源负极相连。 四、燃料电池 1．氢氧燃料电池用Pt作电极，不断充入燃料(H2)和氧化剂(O2)，分别在两极发生氧化反应和还原反应，电池总反应是2H2＋O2===2H2O。 2．氢氧燃料电池在不同介质中的电极反应 介质 负极反应 正极反应 酸性 2H2－4e－===4H＋ O2＋4H＋＋4e－===2H2O 中性 2H2－4e－===4H＋ O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 碱性 2H2＋4OH－－4e－===4H2O O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 3．燃料电池的燃料除氢气外，还有烃、肼、甲醇、氨、煤气等液体或气体。若用导线相连的两个铂电极插入KOH溶液中，然后向两极分别通入甲醇(CH3OH)和氧气，发生原电池反应。在负极发生氧化反应的是CH3OH，其最终产物是H2O、CO，负极反应是2CH3OH＋16OH－－12e－===2CO＋12H2O； 正极反应是3O2＋6H2O＋12e－===12OH－； 总反应是2CH3OH＋3O2＋4OH－===2CO＋6H2O。 1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)碱性锌锰电池、铅酸蓄电池、锂离子电池都属于二次电池。 (×) (2)二次电池充电时，化学能转化为电能。 (×) (3)二次电池充电时发生的反应不能自发进行。 (√) (4)某些导电非金属单质、某些导电金属氧化物都可作原电池的电极。(√) (5)燃料电池工作时需要点燃条件才可发生。 (×) 2．铅酸蓄电池的两极分别为Pb、PbO2，电解液为硫酸，工作时的反应为Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，下面结论正确的是(　　) A．Pb为正极，被氧化 B．负极的质量逐渐减轻 C．SO只向PbO2处移动 D．电解液密度不断减小 D　解析：A项，由总反应可知Pb化合价升高，被氧化，应为原电池负极，错误；B项，由负极电极反应Pb＋SO－2e－===PbSO4可知，生成硫酸铅，质量增大，错误；C项，无论Pb还是PbO2最终都生成了PbSO4，所以SO既向Pb也向PbO2处移动，错误；D项，正极电极反应为PbO2＋SO＋4H＋＋2e－===PbSO4＋2H2O，生成水，密度减小，正确。 3．飞船的电源系统共有3种，分别是太阳能电池帆板、镉镍蓄电池和应急电池。 (1)飞船在光照区运行时，太阳能电池帆板将________能