2018年高中化学第1章化学反应与能量转化1.3化学能转化为电能——电池第3课时课件1鲁科版选修4.ppt

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1、新型化学电源,第一章第三节 化学能转化为电能,高考考情分析：,关于电化学的内容是历年高考的重点知识之一，在高考试题中出现的概率较高。近几年中，新型电池工作原理特别是燃料电池成为高考命题的热点。高考考查的内容有： （1）原电池与电解池的电极判断，电极产物分析及电极反应式和有关计算。 （2）原电池与电解的原理及应用。 （3）对几种新型电池的电极反应的认识和书写。,燃料电池,简单地说，燃料电池(Fuel Cell)是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。燃料和空气分别送进燃料电池，电就被奇妙地生产出来。它从外表上看有正负极和电解质等，像一个蓄电池，但实质上它不能“储电”而是一个

2、“发电厂”。 燃料电池具有发电效率高、能量转化效率高、环境污染少等优点。燃料电池无论是作为清洁型新能源，还是未来的可再生替代型能源，随着技术不断更新，规模化的生产将得到市场的青睐，燃料电池将得到更广阔的发展。,高考中的新型电池，有“氢镍电池”、“高铁电池”、“锌锰碱性电池”、我国首创的“海洋电池”、“燃料电池”(如新型细菌燃料电池、氢氧燃料电池、丁烷燃料电池、甲醇质子交换膜燃料电池、CO燃料电池)、“锂离子电池”、“银锌电池”、“钮扣电池”等。这些电池一般具有高能环保、经久耐用，电压稳定、比能量(单位质量释放的能量)高等特点。 取材于这些知识点的试题，由于题材广、信息新、陌生度大，所以，大多数

3、考生对这类试题感到难，而难在何处又十分迷茫。实际上这些题目主要考查的是学生迁移应用的能力。具体有以下几种考查角度：,【知识基础】在Zn-Cu/H2SO4原电池中，较活泼的金属材料作负极，较不活泼的金属材料或非金属材料作正极。 负极：Zn-2e- Zn2+；正极：2H+2e- H2,新型电池中,负极材料,正极材料,元素化合价升高的物质 发生氧化反应的物质,元素化合价降低的物质 发生还原反应的物质,角度一 新型电池“放电”时正极、负极的判断,【解题指导】,例1 下图是一种染料敏化太阳能电池的示意图。电池的一个电极由有机光敏燃料(S)涂覆在TiO2纳米晶体表面制成，另一电极由导电玻璃镀铂构成，电池中

4、发生的反应为：,下列关于该电池叙述错误的是( ) A电池工作时，离子在镀铂导电玻璃电极上放电 B电池工作时，是将太阳能转化为电能 C电池的电解质溶液中I和I3 的浓度不会减少 D电池中镀铂导电玻璃为正极,A,即时训练1:,下图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，下列叙述不正确的是（ ） A ： a电极是负极 B ：b电极的电极反应为： 4OH-4e-=2H2O+O2 C： 氢氧燃料电池是一种具有 应用前景的绿色电源 D： 氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化 剂全部储存在电池内的新型发电装置,B,H2入口,a电极,b电极,O2入口,H+,OH-,H2O,即时训练2:,我国首创的海洋电池

5、以铝板为负极，铂网为正极，海水为电解质溶液，空气中的氧气与铝反应产生电流。电池总反应为：4Al3O26H2O=4Al(OH)3，下列说法不正确的是( ) A正极反应为：O22H2O4e4OH B电池工作时，电流由铝电极沿导线流向铂电极 C以网状的铂为正极，可增大与氧气的接触面积 D该电池通常只需要更换铝板就可继续使用,B,【解题指导】首先分析物质得失电子的情况，然后再考虑电极反应生成的物质是否跟电解质溶液中的离子发生反应。对于较为复杂的电极反应，可以利用:总反应较简单一极电极反应式=较复杂一极电极反应式。,角度二 新型电池“放电”时正极、负极上电极反应式 的书写,例2 下图是一种航天器能量储存

6、系统原理示意图。下列说法正确的是( ),A该系统中只存在3种形 式的能量转化 B装置Y中负极的电极反应式为：O22H2O4e4OH C装置X能实现燃料电池的燃料和氧化剂再生 D装置X、Y形成的子系统能实现物质的零排放，并能实现化学能与电能间的完全转化,C,被称之为“软电池”的纸质电池，采用一个薄层纸片作为传导体，在其一边镀锌，而在其另一边镀二氧化锰。在纸内的离子“流过”水和氧化锌组成的电解液。电池总反应为Zn + 2MnO2 + H2O ZnO + 2MnO(OH)。下列说法正确的是 （ ）A.该电池的正极为锌B.该电池反应中二氧化锰起催化剂作用C.当0.1 mol Zn完全溶解时，流经电解液

7、的电子个数为1.2041023D.电池正极反应式为2MnO2+2e-+2H2O 2MnO(OH)+2OH-,D,即时训练3:,研讨,某原电池中，试完成下列问题： 1.电解质溶液为KOH(aq)，分别向两极通入 C2H4、 O2 Al(g)、Cl2 2.电解质溶液为H2SO4(aq)，分别向两极通入 C2H4、 O2 Al(g)、Cl2 正极反应：_； 负极反应：_； 电池总反应：_；,答案: 分别向两极通入 C2H4、 O2 (1) KOH(aq) ， 正极反应： 3O212e6H2O12OH 负极反应：C2H412e16OH2CO3210H2O 电池总反应：C2H43O24KOH2K2CO3

8、4H2O (2) H2SO4(aq) 正极反应： 3O212e 12H 6H2O 负极反应：C2H412e 4H2O 2CO2 12H 电池总反应：C2H43O2 2CO2 2H2O,分别向两极通入Al(g)、Cl2 KOH(aq) 正极反应： 3Cl26e6Cl 负极反应： 2Al6e8OH2Al(OH)4 电池总反应：3Cl22Al8KOH6KCl 2KAl(OH)4 H2SO4(aq)正极反应： 3Cl26e6Cl 负极反应： 2Al6e2Al3 电池总反应：3Cl22Al2AlCl3,【知识基础】充电的实质就是把放电时发生的变化再复原的过程。如铅蓄电池：,首先应搞明白原电池放电时的正、

9、负极，再根据电池充电时，阳极接正极，阴极接负极的原理，进行分析。,【解题指导】,角度三 新型电池“充电”时阴极、阳极的判断,B,即时训练4,铅蓄电池的充、放电反应方程式为：PbPbO22H2SO4 2PbSO42H2O。关于铅蓄电池的说法正确的是 ( ) A在放电时，正极发生的反应是：PbSO42- PbSO42e B在放电时，该电池的负极材料是铅板 C在充电时，电池中硫酸的浓度不断变小 D在充电时，阳极发生的反应是：PbSO42ePbSO42-,B,即时训练5,高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为：3Zn2K2FeO48H2O

10、 3Zn(OH)22Fe(OH)34KOH，下列叙述不正确的是 ( ) A放电时负极反应为：Zn2OH2e Zn(OH)2 B充电时阳极反应为：Fe(OH)35OH 3e FeO42- 4H2O C放电时每转移3 mol 电子，正极有1 mol K2FeO4被氧化 D放电时正极附近溶液的碱性增强,C,【知识基础】原电池中，阳离子移向正极，阴离子移向负极，如Zn-Cu（稀H2SO4）电池中：H+移向Cu极；SO 移向Zn极。电解池中，阳离子移向阴极，阴离子移向阳极，符合带电微粒在电场中的运动规律。,【解题指导】,角度四 新型电池充、放电时，电解质溶液中离子移动方向的判断,首先应分清电池是放电还是

11、充电；再判断出正、负极或阴、阳极，进而即可确定离子的移动方向。,C,即时训练6,将两个铂电极插入KOH溶液中，向两极分别通入CH4和O2，构成甲烷燃料电池。已知，通入CH4的一极，其电极反应式是：CH410OHCO32-7H2O8e；通入O2的另一极，其电极反应式是：2O24H2O8e8OH。下列叙述不正确的是 ( ) A通入CH4的电极为负极 B正极发生氧化反应 C燃料电池工作时，溶液中的OH向负极移动 D该电池使用一段时间后应补充KOH,B,即时巩固 1.以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。关于该电池的叙述正确的是( ),A该电池能够在高温下工作 B电池的负极反应为C6H12

12、O66H2O6CO224H24e C放电过程中，H从正极区向负极区迁移 D在电池反应中，每消耗1 mol氧气，理论上能生成标准状况下CO2气体 22.4/6 L,B,2固体氧化物燃料电池是以固体氧化锆氧化钇为电解质，这种固体电解质在高温下允许氧离子(O2)在其间通过。该电池的工作原理如下图所示，其中多孔电极a、b均不参与电极反应。,下列判断正确的是 ( ) A有O2参加反应的a极为电池的负极 Bb极的电极反应式为H22eO2=H2O Ca极对应的电极反应式为O22H2O4e=4OH D该电池的总反应式为2H2 O2=2H2O,高温,D,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

13、电极材料分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH，总反应为Ag2OZn=2AgZnO，回答下列问题： (1)该电池的电极反应 。(2)电解液中OH 向_极移动，向外电路释放电子的电极是_。,正极反应：Ag2OH2O2e2Ag2OH 负极反应：Zn2OHZnOH2O2e,负,负,4.如图所示装置，两玻璃管中盛满滴有酚酞溶液的NaCl饱和溶液，C（）、C（）为多孔石墨电极。 接通S1后，C（）附近溶液变红，两玻璃管中有气体生成。一段时间后（两玻璃管中液面未脱离电极），断开S1，接通S2，电流表的指针发生偏转。此时： C（I）的电极名称是: （填写正极或负极）； C（II）的电极反应式是:,负极,Cl2+2e-=2Cl-,再见,