第4章 第1节 第2课时 化学电源（Word教参）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中化学 选择性必修1（人教版2019 单选版）

第2课时　化学电源 课程标准 核心素养目标 1．了解原电池及常见化学电源的工作原理。 2．认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用。 1．变化观念与平衡思想：了解常见的化学电源，能运用原电池思维模型分析其工作原理，能用电极反应表示其中发生的化学反应，体会变化与守恒思想。 2．科学态度与社会责任：了解化学电源的发展史，能列举常见的化学电源；能从物质变化和能量变化的角度分析新型电池的研发和利用，培养责任意识和创新精神。 [对应学生用书P105] 一、化学电源概述 1．化学电源的分类 原电池是各种化学电源的雏形，常分为如下几类： 2．判断电池优劣的主要标准 二、常见化学电源 1．一次电池 普通锌锰电池 碱性锌锰电池 装置 图示 工作 原理 负极：Zn＋2NH－2e－===Zn(NH3)＋2H＋ 正极：2MnO2＋2H＋＋2e－===2MnO(OH) 总反应：Zn＋2NH4Cl＋2MnO2===Zn(NH3)2Cl2＋2MnO(OH) 负极：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2 正极：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnO(OH)＋2OH－ 总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===　2MnO(OH)＋Zn(OH)2 特点 碱性锌锰电池比普通锌锰电池性能好，它的比能量和可储存时间均有所提高，是普通锌锰干电池的升级换代产品 2.二次电池 (1)铅酸蓄电池 ①结构：铅酸蓄电池是由两组栅状极板交替排列而成，正极板覆盖有PbO2，负极板上覆盖有Pb，稀硫酸作电解质溶液。 ②工作原理 铅酸蓄电池放电时的电极反应如下： 负极：Pb＋SO－2e－===PbSO4； 正极：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O； 总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。 (2)锂离子电池 ①特点：锂离子电池具有质量小、体积小、储存和输出能量大等特点。 ②示例：一种锂离子电池如下： 负极 嵌锂石墨(LixCy)：LixCy－xe－===xLi＋＋Cy 正极 钴酸锂(LiCoO2)：Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2 总反应 LixCy＋Li1－xCoO2LiCoO2＋Cy 3.燃料电池 (1)氢氧燃料电池以氢气为燃料，氧气为氧化剂，铂作电极材料，电解质溶液可以是酸性的，也可以是碱性的。 (2)氢氧燃料电池的工作原理 酸性电解质(H2SO4溶液) 碱性电解质(KOH溶液) 负极反应 2H2－4e－===4H＋ 2H2＋4OH－－4e－===4H2O 正极反应 O2＋4H＋＋4e－===2H2O O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 总反应 2H2＋O2===2H2O ◆名师点拨 化学电源的优点 化学电源是能够实际应用的电池，其优点如下： ◆方法指导 剖析化学电源(干电池、蓄电池、燃料电池和新型电池等)，认识电池构成的四要素(电极反应、电极材料、离子导体和电子导体)，体会变化与守恒思想。 ◆拓展延伸 锌银电池的构成及工作原理 (1)锌银电池(一次电池)的负极是Zn，正极是Ag2O，电解质溶液是KOH溶液，纽扣式锌银电池的结构如图所示： (2)工作原理 负极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2(氧化反应) 正极反应：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－(还原反应) 电池总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag ◆名师点拨 燃料电池的构成及工作特点 (1)燃料电池的构成 ①电极材料不参与氧化还原反应，一般具有较强的催化活性，多采用多孔石墨或多孔镍、铂、钯等。 ②离子导体可以是电解质溶液(酸性、中性或碱性)，也可以是固体电解质或熔融盐等。 (2)工作特点 ①还原剂和氧化剂不是储存在电池内部，而是在工作时连续地由外部供给并在电极上进行反应。 ②生成物不断地被排出，因此燃料电池能连续不断地提供电能。 ③具有能量利用率高，可连续使用、污染少等优点。 [对应学生用书P107] 探究一　燃料电池的构成及工作原理 2022年11月20日卡塔尔世界杯在海湾球场开幕，为践行“创新、可持续、低碳”的办会理念，倡导大家绿色出行，本届世界杯卡塔尔从中国进口了1 500台客车，其中包括氢氧燃料电动客车，这些客车承担运送球迷、国际足联官员、媒体记者到球场的任务。 [问题设计] (1)氢氧燃料电池中，通入空气(或氧气)的电极是________(填“正极”或“负极”，下同)，通入氢气的电极是________。 提示：正极；负极 (2)若氢氧燃料电池以KOH溶液作电解质溶液，则负极反应式为__________________，正极反应式为____________________________。 提示：H2＋2OH－