【金版学案】2014-2015学年高中化学 人教版选修4 课件（课标点击+知识导学+典例精析）：第四章 第二节　化学电源（33张PPT）

课件33张PPT。第四章　电化学基础
第二节　化学电源 栏目链接1.了解化学电源的优点及在各方面的应用。
2.认识一次电池、二次电池和燃料电池。
3.了解废旧电池对环境的危害，树立环保意识 栏目链接 栏目链接要点一　化学电池
化学电池是将________能变成________能的装置。
1．化学电池的分类
化学电池
2．优点
(1)化学电池的______________较高，供能稳定可靠。
(2)可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的电池及电池组。
(3)使用方便，易于维护，并可在各种环境下工作。化学电一次二次燃料能量转换效率 栏目链接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________的多少，单位是(W·h)/kg或(W·h)/L。
(2)比功率：即单位质量或单位体积所能________的大小，单位是W/kg或W/L。
(3)电池的 ________ 的长短。
4．化学电池回收利用
废旧电池中含________和________等有害物质，应回收利用，既减少污染，又节约资源。
输出电能输出功率可储存时间重金属　酸碱 栏目链接要点二　一次电池
一次电池的电解质溶液制成________，不流动，也叫做干电池。
1．特点
一次电池不能充电，不能反复使用。
2．常见的一次电池
　胶状 栏目链接锌MnO2KOHZnAg2OKOHZn＋2OH－－2e－
===Zn(OH)2大电流连续放电小电流连续放电 栏目链接要点三　二次电池
二次电池放电后可以再________使活性物质获得再生，又称________或________。
1．铅蓄电池的构造
负极：________，正极：________，电解质溶液：______溶液。
2．铅蓄电池的工作原理
(1)放电时：
负极：
________________________________________________________________________；充电充电电池蓄电池PbPbO2H2SO4Pb(s)＋SO(aq)－2e－===PbSO4(s) 栏目链接正极：PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO(aq)＋2e－===PbSO4(s)＋2H2O(l)；
总反应：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)===2PbSO4(s)＋2H2O(l)。
(2)充电时：
铅蓄电池的充电反应是放电反应的逆过程
阴极：_________________________________________________；
阳极：PbSO4(s)＋2H2O(l)－2e－===PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO(aq)；
总反应：2PbSO4(s)＋2H2O(l)===Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)。PbSO4(s)＋2e－===Pb(s)＋SO(aq) 栏目链接总反应：2PbSO4(s)＋2H2O(l)===Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)。
上述充放电反应可写成一个可逆反应方程式：3．铅蓄电池的特点
电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉、生产生活中应用广泛，缺点是比能量低、笨重、废弃电池污染环境 栏目链接要点四　燃料电池
H2－2e－===2H＋H2－2e－＋2OH－===2H2O2H2＋O2===2H2O小 栏目链接电极反应式的书写方法
1．书写要遵循的原则
原电池两电极上分别发生氧化反应或还原反应，因此电极反应式的书写要遵循质量守恒、电子守恒及电荷守恒。
弱电解质、气体和难溶物均写成化学式，其余的以离子符号表示。
正极反应、负极反应产物根据题意或化学方程式确定，也要注意电解质溶液的成分对电极产物的影响。
2．电极反应式的书写类型
(1)根据装置书写电极反应式。
首先判断该电池所依据的化学反应，从而确定两个半反应即电极反应。综合
拓展 栏目链接(2)给出总反应式，写电极反应式。
各类电极反应式的一般书写步骤为：①列出物质，标电子的得失；②选离子，配电荷；③配个数，巧用水；④两式加，验总式。
如以2H2＋O2===2H2O为例，当电解质溶液为KOH溶液时的电极反应式的书写步骤如下：
◆负极反应式的书写
①根据总反应方程式列出总式两边化合价升高的有关物质为H2，转移电子数为4e－：2H2－4e－===4H＋。
②根据电解质溶液的酸碱性，用H＋或OH－或其他离子配平，使两边电荷总数相等：2H2－4e－＋4OH－===4H2O。
注意：电子带负电荷；在碱性溶液中，电极反应式不出现H＋。 栏目链接③利用H2O使两边的元素守恒，即得：
2H2－4e－＋4OH－===4H2O。
◆正极反应式的书写
①O2＋4e－===2O2－。②O2＋4e－＋2H2O===4OH－，注意在碱性溶液中提供H＋使O2－变为OH－的是水，要写成化学式的形式。
将正负极反应式相加，若得到总反应式，说明写法正确。
(3)可充电电池电极反应式的书写。
在书写可充电电池电极反应式时，由于电极都参加反应，且正方向、逆方向反应都能反应，所以要明确电池和电极，放电为原电池，充电为电解池；原电池的负极与电解池的阳极发生氧化反应，对应元素化合价升高；原电池的正极与电解池的阴极发生还原反应，对应元素化合价降低。 栏目链接(4)给出电极反应书写总反应方程式。
根据给出的两个电极反应式，写出总反应方程式时，首先要使两个电极反应式的得失电子相等后将两式相加，消去反应物和生成物中相同的物质即可。注意若反应式同侧出现不能共存的离子，如H＋和OH－、Pb2＋和SO，要写成反应后的物质如H2O、PbSO4。
特别提示：解答书写有关电极反应式的题目时，应先写出总化学方程式，再找出电解质溶液的成分，最后分别写出正极反应式和负极反应式，从而作出合理的判断。 栏目链接 栏目链接一、一次电池例1碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因此得到广泛应用。锌锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：Zn(s)＋2MnO2(s)＋H2O(l)===Zn(OH)2(s)＋Mn2O3(s)。下列说法错误的是(　　)
A．电池工作时，锌失去电子
B．电池负极的电极反应式为Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2
C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极
D．外电路中每通过0.2 mol电子，锌的质量理论上减小6.5 g解析：该电池中Zn为负极，失去电子；该反应中转移2e－，通过计算每转移0.2 mol电子，Zn反应6.5 g；电子由负极通过外导线流向正极，所以C错。
答案：C
名师点睛：原电池工作时，活泼金属为负极，失去电子，所以电子流向为：负极→导线→正极。
在书写电极反应式时考虑离子反应、离子共存的情况。 栏目链接变式
应用1．(2013·海南卷)Mg—AgCl电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池，电池反应方程式为：2AgCl＋ Mg===Mg2＋＋2Ag＋2Cl－。有关该电池的说法正确的是(　　)
A．Mg为电池的正极
B．负极反应为AgCl＋e－===Ag＋Cl－
C．不能被KCl溶液激活
D．可用于海上应急照明供电
栏目链接解析：根据氧化还原判断，Mg为还原剂是负极、失电子，所以A、B都错；C是指电解质溶液可用KCl 溶液代替，C错；明显D正确。
答案：D 栏目链接例2铅蓄电池是化学电源，其电极材料分别是Pb和PbO2，电池液为稀硫酸，工作时该电池的总反应式为Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。试根据上述情况判断：
(1)蓄电池的负极材料是________。
(2)工作时，正极反应为________________________________________________。
(3)工作时，电解质溶液的pH________(填“增大”、“减小”或“不变”)。二、二次电池
栏目链接(4)工作时，电解质溶液中阴离子移向________极。
(5)电流方向从________极流向________极。
(6)充电时，铅蓄电池的负极与电源的________极相连接。
栏目链接解析：蓄电池工作(放电)时，起原电池作用。题中各小题概括叙述了蓄电池放电时所涉及的各个方面，分析如下：根据原电池原理，负极发生氧化反应元素化合价升高，所以Pb为负极；正极发生还原反应元素化合价降低，从总反应式可知，PbO2是氧化剂，即正极反应为：PbO2＋SO＋4H＋＋2e－===PbSO4＋2H2O；从正极反应或电池的总反应可知H2SO4参加了反应，H＋转变成H2O，所以pH增大；原电池工作时溶液中阴离子移向负极，阳离子移向正极；电流方向与电子移动方向相反，从正极沿导线流向负极。
答案：(1)Pb　(2)PbO2＋SO＋4H＋＋2e－===PbSO4＋2H2O　(3)增大　(4)负　(5)正　负　(6)负 栏目链接名师点睛：总反应中，放电的方向为原电池方向，电极名称为正负极，正极发生还原反应，负极发生氧化反应；充电的方向为电解池方向，电极名称为阴阳极，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。二次电池充电时，需“正接正，负接负”，即原电池的正极连接外接电源的正极，原电池的负极连接外接电源的负极。 栏目链接变式
应用2．生产铅蓄电池时，在两极板上的铅、锑合金棚架上均匀涂上膏状的PbSO4，干燥后再安装，充电后即可使用，发生的反应是：
2PbSO4＋2H2O充电放电PbO2＋Pb＋2H2SO4。
下列对铅蓄电池的说法错误的是(　　)
A．需要定期补充硫酸
B．工作时铅是负极，PbO2是正极
C．工作时负极上发生的反应是：Pb－2e－＋SO===PbSO4
D．工作时电解质的密度减小 栏目链接解析：铅蓄电池在工作时相当于原电池，发生氧化反应的电极是负极，发生还原反应的电极是正极，所以Pb是负极，PbO2是正极；在工作时，负极发生的反应是铅失去电子生成Pb2＋，Pb2＋与溶液中的SO生成PbSO4沉淀，放电时消耗的硫酸与充电时生成的硫酸相等，在电池制备时，PbSO4的量是一定的，制成膏状的PbSO4干燥后安装，说明H2SO4不用补充；放电时，H2SO4被消耗，溶液中的H2SO4的物质的量浓度减小，所以溶液的密度也随之减小。
答案：A 栏目链接三、燃料电池例3一种甲醇、氧气和强碱溶液作电解质的新型手机电池，可连续使用一个月，其电池反应为：2CH3OH＋3O2＋4OH－??2CO＋6H2O，则有关说法正确的是(　　)
A．放电时CH3OH参与反应的电极为正极
B．放电时负极的电极反应为CH3OH＋8OH－－6e－===CO＋6H2O
C．标准状况下，通入5.6 L O2并完全反应后，有0.5 mol电子转移
D．放电一段时间后，通入氧气的电极附近溶液的pH降低 栏目链接解析：从电池反应可知，CH3OH为原电池的负极，A选项错误；正极反应为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，标准状况下，5.6 L O2为0.25 mol，转移电子为1 mol，C选项错误；从正极反应可以看出，正极附近溶液OH－的浓度增大，pH升高，D选项错误。
答案：B
名师点睛：本题考查原电池原理在燃料电池中的具体应用。首先要正确判断出电池的正负极，其方法是确定在该电极上发生的是失电子还是得电子反应，若发生的是失电子反应，则是原电池的负极，反之是正极。解决此类问题应先写出总的化学反应方程式，再结合电解质溶液的成分把总方程式进行整理，最后分别写出正极反应式和负极反应式，结合选项作出合理判断。 栏目链接变式
应用3．(1)今有2H2＋O2 2H2O反应，构成燃料电池，则负极通的应是________，正极通的应是__________，电极反应式为：__________________________、____________________________。
(2)如把KOH改为稀H2SO4作导电物质，则电极反应式为：
_________________________________________________、
___________________________________________。
(1)和(2)的电解液不同，反应进行后，其溶液的pH各有何变化？_____________________________________________。
(3)如把H2改为甲烷，KOH做导电物质，则电极反应式为：
____________________________________________________。 栏目链接解析：解决此题的关键是弄清原电池的电极反应类型：“负极氧化正极还原”。所以氢氧燃料电池中H2为负极反应物，O2为正极反应物；又因为是碱性溶液不可能有H＋参加或生成，故负极反应为：2H2＋4OH－－4e－===4H2O，正极反应为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。若将导电物质换成酸性溶液，此时应考虑不可能有OH－参加反应也不可能有OH－生成，负极：2H2－4e－===4H＋，正极：O2＋4H＋＋4e－===2H2O。由于前者在碱性条件反应，KOH量不变，但工作时H2O增多，故溶液变稀，pH将变小；而后者为酸溶液，H2SO4不变，水增多，溶液酸性变小，故pH将变大。如把H2改为甲烷用KOH作导电物质，则不会有CO2放出，该电池中的电极反应为：负极：CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O，正极：2O2＋4H2O＋8e－===8OH－。 栏目链接答案：(1)H2　O2　负极：2H2＋4OH－－4e－===4H2O　正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
(2)负极：2H2－4e－===4H＋
正极：O2＋4H＋＋4e－===2H2O
(1)中pH变小，(2)中pH变大
(3)负极：CH4＋10OH－—8e－===CO＋7H2O
正极：2O2＋4H2O＋8e－===8OH－ 栏目链接