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第3课时 化学电源
[课标解读] 1.知道干电池、充电电池、燃料电池等化学电源的特点。2.掌握构成电池的要素,了解不同电极材料对电池性能的影响。3.能正确书写简单化学电源的电极反应式。
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知识点二
知识点一
1.一次电池
(1)特点:电池放电后______充电(内部的氧化还原反应______逆向进行),如锌锰干电池属于一次电池。
(2)锌锰干电池的构造如图所示。
知识点一 一次电池、二次电池
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①锌筒为______,电极反应是____________________________。
②石墨棒为______,最终被还原的物质是__________。
③NH4Cl糊的作用是______________。
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知识点一
可充电电池因其可以反复使用而深受广大消费者喜爱,请你根据对可充电电池的理解,选出下列有关说法正确的是 ( )
A.放电时,正极发生氧化反应
B.放电时,把热能转化为电能
C.充电时,电池的负极发生还原反应
D.充电时,把化学能转化为电能
精讲精练
例
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C
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解析:C 放电时,正极上得电子而发生还原反应,故A错误;放电时,该装置是原电池,是将化学能转化为电能的装置,故B错误;放电时,原电池的负极失电子发生氧化反应,则充电时电极反应相反,负极上得电子而发生还原反应,故C正确;充电时,该装置将电能转化为化学能,故D错误。
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[拓展探究] (1)干电池与充电电池的本质区别有哪些?
提示:干电池是一次电池,放电之后不能充电,即内部的氧化还原反应是不可逆的;充电电池又称二次电池,它在放电时所进行的氧化还原反应,在充电时可以逆向进行,使电池恢复到放电前的状态。
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(2)部分心脏病患者需要植入心脏起搏器,一种心脏起搏器以铂和锌为电极材料,依靠人体血液中有一定浓度的O2和H2O进行工作。该心脏起搏器的负极材料和正极材料分别是什么?写出负极的电极反应式。
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提示:正极是铂,负极是锌,电解质溶液是人体血液,工作时,负极锌失电子被氧化,负极的电极反应式为Zn-2e-===Zn2+。
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D
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1.概念
一种将燃料(如______、______、______)和氧化剂(如______)的化学能直接转化为电能的电化学反应装置。
2.特点
(1)清洁、安全、高效等;
(2)能量转化率可以达到________以上;
(3)反应物不是储存在电池内部,而是从外部提供,供电量易于调节。
3.应用
在航天、军事、交通等领域有广阔的应用前景。
知识点二 燃料电池
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4.氢氧燃料电池
碱性氢氧燃料电池示意图
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氢氧燃料电池在不同介质中的总反应相同,均为2H2+O2===2H2O。但正、负极反应与电解质溶液有关,正、负极反应如下:
电解质溶液 负极 正极
酸性
(H+) 2H2-4e-===4H+ O2+4H++4e-===2H2O
碱性
(OH-) 2H2-4e-+4OH-===4H2O O2+2H2O+4e-===4OH-
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[微点拨] 在书写电极反应式时应看清溶液的酸碱性,酸性条件下不出现OH-,碱性条件下不出现H+。
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[问题探究]
(1)燃料电池与干电池或蓄电池的主要差别有哪些?
提示:燃料电池与干电池或蓄电池的主要差别在于反应物不是储存在电池内部,而是由外部装备提供燃料和氧化剂等,这时电池起着类似于试管、烧杯等反应器的作用。
(2)氢氧燃料电池往往以KOH溶液或硫酸溶液作电解质溶液,两种电解质溶液工作时溶液的pH如何变化?
提示:以氢气为燃料时,产物为水,故碱性环境(如KOH溶液)中pH减小,酸性环境(如硫酸溶液)中pH增大。
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国家电投氢能公司全自主研发的“氢腾”燃料电池系统广泛应用于氢能大巴。某种氢燃料电池的内部结构如图