第6章 第1节 第3课时 化学电源(课件PPT)-【精讲精练】2024-2025学年高中化学必修第二册（人教版2019 单选版）

第六章　化学反应与能量 第一节　化学反应与能量变化 第3课时　化学电源 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 知识整合 新知探究 01 随堂演练 知识落实 02 课时作业 知能达标 03 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 01 知识整合 新知探究 栏目导航 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 锌筒 石墨棒 二氧化锰 不能 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 铅蓄 镍氢 锂离子 化学能 电能 电能 化学能 逆向 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 02 随堂演练 知识落实 栏目导航 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 03 课时作业 知能达标 栏目导航 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 谢谢观看 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 素养目标 1．知道一次电池、二次电池、燃料电池等化学电源的特点，结合原电池工作原理构建解答各类电池的思维模型。 2．能正确书写简单电池的电极反应式，培养证据推理与模型认知的化学学科核心素养。 知识点一　化学电源 1．一次电池——锌锰干电池 构造示 意图 工作 原理 负极 ________ 锌被氧化，逐渐消耗 电解质 氯化铵 — 正极 __________ ____________被还原 特点 放电后________充电 便于携带，价格低 2．二次电池 3．发展中的燃料电池 1．铅酸蓄电池常用作汽车电源，其结构如图所示。放电时其电池反应如下：PbO2＋Pb＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。 (1)负极材料是____________，正极材料是 ____________，电解质溶液是____________。 提示　Pb　PbO2　H2SO4 (2)工作时，电解质溶液中的H＋移向____________极。 提示　正 (3)工作时，电解质溶液中的硫酸浓度____________(填“增大”“减小”或“不变”)。 提示　减小 (4)当铅酸蓄电池向外电路提供2 mol电子时，理论上负极板的质量增加____________ g。 提示　96　负极反应式为Pb－2e－＋SOeq \o\al(2－,4)===PbSO4，外电路中转移 2 mol电子，负极板增加1 mol SOeq \o\al(2－,4)的质量，即96 g。 (3)两种电解质溶液工作时溶液的pH如何变化？ 提示　产物为水，故碱性环境中pH减小，酸性环境中pH增大。 2．氢氧燃料电池往往以KOH溶液或硫酸溶液作电解质溶液。 (1)若电解质溶液为稀硫酸，正极反应式为________________，负极反应式为___________________________________________。 提示　O2＋4e－＋4H＋===2H2O　2H2－4e－===4H＋ (2)若电解质溶液为KOH溶液，正极反应式为________________，负极反应式为_______________________________________________。 提示　O2＋4e－＋2H2O===4OH－　2H2－4e－＋4OH－===2H2O 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，而是从外部提供。 1．(2023·江苏徐州高一段考)碱性锌锰电池的总反应为：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2。下列说法正确的是(　　) A．Zn为正极，MnO2为负极 B．该电池为二次电池 C．负极的电极反应式为：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2 D．工作时电子由MnO2经外电路流向Zn 解析　Zn的化合价升高，Zn为负极，电极反应式为：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2，Mn元素的化合价降低，MnO2为正极，A错误，C正确；碱性锌锰电池为一次电池，B错误；工作时电子由Zn经外电路流向MnO2，D错误。 答案　C 2．(2024·北京高一期中)燃料电池是一种高效、环境友好的发电装置，某氢氧燃料电池的构造示意图如图，该电池工作时，下列说法正确的是(　　) A．a电极是该电池的正极 B．O2在b电极上发生氧化反应 C．电解质溶液中OH－向a电极移动 D．该装置实现了电能向化学能的转化 解析　通入燃料氢气的电极a是负极，通氧气的电极b是正极，O2在b电极上获得电子，发生还原反应，A、B错误；电解质溶液中OH－向负极(a极)移动，C正确；该装置是原电池，实现了化学能向电能的转化，D错误。 答案　C 3．微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用，有一种银锌电池，其电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，电极反应如下： Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－ 总反应为Ag2O＋Zn===ZnO＋2Ag (1)Zn是____________极，Ag2O发生____________反应。 (2)电子由____________(填“Zn”或“Ag2O”，下同)极流向____________极，当外电路中通过1 mol电子时，负极消耗物质的质量是____________ g。 (3)在银锌电池使用过程中，电解质溶液中KOH的物质的量____________(填“增大”“减小”或“不变”)。 解析　(1)根据电极反应可知Zn失电子被氧化而溶解，Zn作负极，Ag2O得电子，被还原，发生还原反应。 (2)发生原电池反应时，电子由负极经外电路流向正极，即电子从Zn极经外电路流向Ag2O极，当外电路中通过1 mol电子时，负极消耗Zn的质量是32.5 g。 (3)电池中KOH只起到增强导电性的作用，不参与反应，故电池使用过程中KOH的物质的量不变。 答案　(1)负　还原　(2)Zn　Ag2O　32.5　(3)不变 知识点二　电极反应式的书写 1．我国首创的海洋电池以铝板、铂网作电极，海水为电解质溶液，电池总反应为4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3，可用作灯塔所需的电池。已知：海水呈弱碱性。 (1)铝板在该电池中作_________极，电极反应式为________________。 提示　负　4Al－12e－＋12OH－===4Al(OH)3 (2)铂电极作____________极，电极反应式为___________________。 提示　正　3O2＋6H2O＋12e－===12OH－ 2．高铁电池的总反应为3Zn＋2K2FeO4＋8H2Oeq \o(,\s\up17(充电),\s\do15(放电))3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH。 负极反应式为________________，正极反应式为________________。 提示　3Zn＋6OH－－6e－===3Zn(OH)2　 2FeOeq \o\al(2－,4)＋8H2O＋6e－===2Fe(OH)3＋10OH－ 3．以镁片、铝片为电极，NaOH溶液为电解质溶液构成原电池，负极反应式为______________，总反应式为________________________。 提示　Al－3e－＋4OH－===[Al(OH)4]－　 2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑ 1．电极反应式的书写 (1)原电池负极反应式的书写 ①较活泼金属作负极时，电极本身被氧化 若生成的阳离子不与电解质溶液反应，其产物可直接写为金属阳离子，如Zn－2e－===Zn2＋，Cu－2e－===Cu2＋。 若生成的金属阳离子与电解质溶液反应，其电极反应为两反应合并后的反应。如铅酸蓄电池负极反应为Pb＋SOeq \o\al(2－,4)－2e－===PbSO4。 ②负极材料本身不反应 氢氧(酸性)燃料电池，负极反应为H2－2e－===2H＋；氢氧(碱性)燃料电池，负极反应为H2＋2OH－－2e－===2H2O。 (2)原电池正极反应式的书写 书写时总的原则是首先根据元素化合价变化或氧化性强弱判断得电子的微粒，其次确定该微粒得电子后生成什么物质。 如氢氧(酸性)燃料电池，正极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O 氢氧(碱性)燃料电池，正极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。 2．一般电极反应式的书写思路 1．氢氧燃料电池在不同介质中的总反应相同，写出导电介质为固体电解质时的正、负极反应。 介质 电池反应：2H2＋O2===2H2O 负极 __________________ 正极 __________________ 负极 __________________ 正极 __________________ 答案　2H2－4e－＋2O2－===2H2O　O2＋4e－===2O2－　 2H2－4e－===4H＋　O2＋4H＋＋4e－===2H2O 2．(1)科研人员设想用如图所示装置生产硫酸。 ①上述生产硫酸的总反应式为__________，b电极是___________(填“正”或“负”)极，b电极反应式为____________，a电极发生____________(填“氧化反应”或“还原反应”)。 ②生产过程中H＋向____________(填“a”或“b”)电极移动。 (2)将两个铂电极插入氢氧化钾溶液中，向两极分别通入甲烷和氧气，可构成甲烷燃料电池，已知通入甲烷的一极为负极，其电极反应式为____________，该燃料电池总反应式为______________，电池在放电过程中溶液的pH将____________(填“增大”“减小”或“不变”)。 解析　(1)题给原电池中，二氧化硫失电子，发生氧化反应生成硫酸，所以通入二氧化硫的电极是负极，通入氧气的电极是正极，负极反应式为SO2＋2H2O－2e－===SOeq \o\al(2－,4)＋4H＋，正极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，生产过程中H＋由a电极移向b电极。 (2)由CH4和O2构成的碱性燃料电池中，CH4发生失去电子的氧化反应，为负极，电极反应式为CH4＋10OH－－8e－===COeq \o\al(2－,3)＋7H2O，正极为通入氧气的一极，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，燃料电池总反应式为CH4＋2O2＋2OH－===COeq \o\al(2－,3)＋3H2O。 答案　(1)①2SO2＋O2＋2H2O===2H2SO4　正　O2＋4H＋＋4e－===2H2O　氧化反应　②b　(2)CH4＋10OH－－8e－===COeq \o\al(2－,3)＋7H2O　CH4＋2O2＋2OH－===COeq \o\al(2－,3)＋3H2O　减小 1．对化学电源的叙述正确的是(　　) A．化学电源比火力发电对化学能的利用率高 B．化学电源所提供的电能居于人类社会现阶段总耗电量的首位 C．化学电源均是安全、无污染的 D．化学电源即为可充电电池 解析　由于是化学能与电能的直接转化，节省了许多中间环节，所以化学电源对化学能的利用率比火力发电高得多，但火力发电仍居世界耗电量的首位，A正确，B错误；化学电源一般较安全，但含重金属的电源如果随意丢弃，将会给环境带来严重的污染，C错误；有些化学电源是可充电电源(如镍镉电池)，有些是不可充电的(如干电池)，D错误。 答案　A 2．下列电池工作时，O2在正极得电子的是(　　) A B C D 锌锰电池 铅蓄电池 氢氧燃料电池 镍镉电池 解析　锌锰电池中，O2不参与反应，A错误；铅蓄电池中，O2不参与反应，B错误；氢氧燃料电池的总反应是2H2＋O2===2H2O，因而正极是O2得电子发生还原反应，C正确；镍镉电池中，O2不参与反应，D错误。 答案　C 3．(2024·河北石家庄高一期中)锌锰干电池的历史悠久，其结构如图所示。下列说法错误的是(　　) A．锌锰干电池属于一次电池 B．电池工作时，锌筒为正极 C．电池工作时，石墨棒不会变细 D．电池工作时，MnO2发生还原反应 解析　锌锰干电池为一次电池，石墨棒为正极，电极反应式为：2MnO2＋2NHeq \o\al(＋,4)＋2e－===2MnO(OH)＋2NH3↑，锌筒为负极，电极反应式为：Zn－2e－===Zn2＋；故选B。 答案　B 4．镍氢电池放电时的总反应是eq \f(1,2)H2＋NiO(OH)===Ni(OH)2，根据此反应判断，下列说法正确的是(　　) A．电池放电时，电池负极周围溶液的碱性不断增大 B．电池放电时，镍元素被氧化 C．电池放电时，氢元素被还原 D．电池放电时，通入H2的一极是负极 解析　电池放电时，负极反应式为H2－2e－＋2OH－===2H2O，所以负极周围溶液的氢氧根离子减少，溶液的pH减小，A错误；电池放电时，正极反应式为NiO(OH)＋H2O＋e－===OH－＋Ni(OH)2，镍元素被还原，B错误；电池放电时，H2是负极，氢元素化合价升高，被氧化，C错误、D正确。 答案　D 5．航天飞机常采用新型燃料电池作为电能来源，燃料电池一般指采用H2、CH4、CO、C2H5OH等可燃物质与O2一起构成的电池装置。它可直接将化学能转化为电能，甲烷燃料电池以KOH溶液为电解质，其总反应的化学方程式为CH4＋2O2＋2OH－===COeq \o\al(2－,3)＋3H2O。 (1)负极上的电极反应为____________________________________。 (2)正极上的电极反应为____________________________________。 (3)消耗标准状况下的5.6 L O2时，有__________ mol电子发生转移。 (4)开始放电时，正极附近溶液的pH__________(填“增大”“减小”或“不变”)。 解析　(1)甲烷在负极失电子，则负极上的电极反应为CH4＋10OH－－8e－===COeq \o\al(2－,3)＋7H2O。 (2)氧气在正极得电子,正极上的电极反应为2H2O＋O2＋4e－===4OH－。 (3)消耗标准状况下的5.6 L O2时，转移电子的物质的量为eq \f(5.6 L,22.4 L/mol)×4＝1 mol。 (4)开始放电时，正极上的电极反应为2H2O＋O2＋4e－===4OH－，则正极附近溶液的pH增大。 答案　(1)CH4＋10OH－－8e－===COeq \o\al(2－,3)＋7H2O (2)2H2O＋O2＋4e－===4OH－ (3)1　(4)增大 $$