魯科版選修4 1.3 化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能——電池 第3課時(shí) 課件（26張）.ppt

魯科版選修四 新型化學(xué)電源 第一章第三節(jié)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 高考考情分析 關(guān)于電化學(xué)的內(nèi)容是歷年高考的重點(diǎn)知識之一 在高考試題中出現(xiàn)的概率較高 近幾年中 新型電池工作原理特別是燃料電池成為高考命題的熱點(diǎn) 高考考查的內(nèi)容有 1 原電池與電解池的電極判斷 電極產(chǎn)物分析及電極反應(yīng)式和有關(guān)計(jì)算 2 原電池與電解的原理及應(yīng)用 3 對幾種新型電池的電極反應(yīng)的認(rèn)識和書寫 燃料電池 簡單地說 燃料電池 fuelcell 是一種將存在于燃料與氧化劑中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置 燃料和空氣分別送進(jìn)燃料電池 電就被奇妙地生產(chǎn)出來 它從外表上看有正負(fù)極和電解質(zhì)等 像一個蓄電池 但實(shí)質(zhì)上它不能 儲電 而是一個 發(fā)電廠 燃料電池具有發(fā)電效率高 能量轉(zhuǎn)化效率高 環(huán)境污染少等優(yōu)點(diǎn) 燃料電池?zé)o論是作為清潔型新能源 還是未來的可再生替代型能源 隨著技術(shù)不斷更新 規(guī)?；纳a(chǎn)將得到市場的青睞 燃料電池將得到更廣闊的發(fā)展 高考中的新型電池 有 氫鎳電池 高鐵電池 鋅 錳堿性電池 我國首創(chuàng)的 海洋電池 燃料電池 如新型細(xì)菌燃料電池 氫氧燃料電池 丁烷燃料電池 甲醇質(zhì)子交換膜燃料電池 co燃料電池 鋰離子電池 銀鋅電池 鈕扣電池 等 這些電池一般具有高能環(huán)保 經(jīng)久耐用 電壓穩(wěn)定 比能量 單位質(zhì)量釋放的能量 高等特點(diǎn) 取材于這些知識點(diǎn)的試題 由于題材廣 信息新 陌生度大 所以 大多數(shù)考生對這類試題感到難 而難在何處又十分迷茫 實(shí)際上這些題目主要考查的是學(xué)生遷移應(yīng)用的能力 具體有以下幾種考查角度 知識基礎(chǔ) 在zn cu h2so4原電池中 較活潑的金屬材料作負(fù)極 較不活潑的金屬材料或非金屬材料作正極 負(fù)極 zn 2e zn2 正極 2h 2e h2 新型電池中 負(fù)極材料 正極材料 元素化合價(jià)升高的物質(zhì)發(fā)生氧化反應(yīng)的物質(zhì) 元素化合價(jià)降低的物質(zhì)發(fā)生還原反應(yīng)的物質(zhì) 角度一新型電池 放電 時(shí)正極 負(fù)極的判斷 解題指導(dǎo) 例1下圖是一種染料敏化太陽能電池的示意圖 電池的一個電極由有機(jī)光敏燃料 s 涂覆在tio2納米晶體表面制成 另一電極由導(dǎo)電玻璃鍍鉑構(gòu)成 電池中發(fā)生的反應(yīng)為 下列關(guān)于該電池?cái)⑹鲥e誤的是 a 電池工作時(shí) 離子在鍍鉑導(dǎo)電玻璃電極上放電b 電池工作時(shí) 是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能c 電池的電解質(zhì)溶液中i 和i3 的濃度不會減少d 電池中鍍鉑導(dǎo)電玻璃為正極 a 即時(shí)訓(xùn)練1 下圖為氫氧燃料電池原理示意圖 按照此圖的提示 下列敘述不正確的是 a a電極是負(fù)極b b電極的電極反應(yīng)為 4oh 4e 2h2o o2c 氫氧燃料電池是一種具有應(yīng)用前景的綠色電源d 氫氧燃料電池是一種不需要將還原劑和氧化劑全部儲存在電池內(nèi)的新型發(fā)電裝置 b h2入口 a電極 b電極 o2入口 h oh h2o 即時(shí)訓(xùn)練2 我國首創(chuàng)的海洋電池以鋁板為負(fù)極 鉑網(wǎng)為正極 海水為電解質(zhì)溶液 空氣中的氧氣與鋁反應(yīng)產(chǎn)生電流 電池總反應(yīng)為 4al 3o2 6h2o 4al oh 3 下列說法不正確的是 a 正極反應(yīng)為 o2 2h2o 4e 4oh b 電池工作時(shí) 電流由鋁電極沿導(dǎo)線流向鉑電極c 以網(wǎng)狀的鉑為正極 可增大與氧氣的接觸面積d 該電池通常只需要更換鋁板就可繼續(xù)使用 b 解題指導(dǎo) 首先分析物質(zhì)得失電子的情況 然后再考慮電極反應(yīng)生成的物質(zhì)是否跟電解質(zhì)溶液中的離子發(fā)生反應(yīng) 對于較為復(fù)雜的電極反應(yīng) 可以利用 總反應(yīng) 較簡單一極電極反應(yīng)式 較復(fù)雜一極電極反應(yīng)式 角度二新型電池 放電 時(shí)正極 負(fù)極上電極反應(yīng)式的書寫 例2下圖是一種航天器能量儲存系統(tǒng)原理示意圖 下列說法正確的是 a 該系統(tǒng)中只存在3種形式的能量轉(zhuǎn)化b 裝置y中負(fù)極的電極反應(yīng)式為 o2 2h2o 4e 4oh c 裝置x能實(shí)現(xiàn)燃料電池的燃料和氧化劑再生d 裝置x y形成的子系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的零排放 并能實(shí)現(xiàn)化學(xué)能與電能間的完全轉(zhuǎn)化 c 被稱之為 軟電池 的紙質(zhì)電池 采用一個薄層紙片作為傳導(dǎo)體 在其一邊鍍鋅 而在其另一邊鍍二氧化錳 在紙內(nèi)的離子 流過 水和氧化鋅組成的電解液 電池總反應(yīng)為zn 2mno2 h2ozno 2mno oh 下列說法正確的是 a 該電池的正極為鋅b 該電池反應(yīng)中二氧化錳起催化劑作用c 當(dāng)0 1molzn完全溶解時(shí) 流經(jīng)電解液的電子個數(shù)為1 204 1023d 電池正極反應(yīng)式為2mno2 2e 2h2o2mno oh 2oh d 即時(shí)訓(xùn)練3 研討 某原電池中 試完成下列問題 1 電解質(zhì)溶液為koh aq 分別向兩極通入 c2h4 o2 al g cl2 2 電解質(zhì)溶液為h2so4 aq 分別向兩極通入 c2h4 o2 al g cl2 正極反應(yīng) 負(fù)極反應(yīng) 電池總反應(yīng) 答案 分別向兩極通入c2h4 o2 1 koh aq 正極反應(yīng) 3o2 12e 6h2o 12oh 負(fù)極反應(yīng) c2h4 12e 16oh 2co32 10h2o電池總反應(yīng) c2h4 3o2 4koh 2k2co3 4h2o 2 h2so4 aq 正極反應(yīng) 3o2 12e 12h 6h2o負(fù)極反應(yīng) c2h4 12e 4h2o 2co2 12h 電池總反應(yīng) c2h4 3o2 2co2 2h2o 分別向兩極通入al g cl2 koh aq 正極反應(yīng) 3cl2 6e 6cl 負(fù)極反應(yīng) 2al 6e 8oh 2 al oh 4 電池總反應(yīng) 3cl2 2al 8koh 6kcl 2k al oh 4 h2so4 aq 正極反應(yīng) 3cl2 6e 6cl 負(fù)極反應(yīng) 2al 6e 2al3 電池總反應(yīng) 3cl2 2al 2alcl3 知識基礎(chǔ) 充電的實(shí)質(zhì)就是把放電時(shí)發(fā)生的變化再復(fù)原的過程 如鉛蓄電池 首先應(yīng)搞明白原電池放電時(shí)的正 負(fù)極 再根據(jù)電池充電時(shí) 陽極接正極 陰極接負(fù)極的原理 進(jìn)行分析 解題指導(dǎo) 角度三新型電池 充電 時(shí)陰極 陽極的判斷 b 即時(shí)訓(xùn)練4 鉛蓄電池的充 放電反應(yīng)方程式為 pb pbo2 2h2so42pbso4 2h2o 關(guān)于鉛蓄電池的說法正確的是 a 在放電時(shí) 正極發(fā)生的反應(yīng)是 pb so42 pbso4 2e b 在放電時(shí) 該電池的負(fù)極材料是鉛板c 在充電時(shí) 電池中硫酸的濃度不斷變小d 在充電時(shí) 陽極發(fā)生的反應(yīng)是 pbso4 2e pb so42 b 即時(shí)訓(xùn)練5 高鐵電池是一種新型可充電電池 與普通高能電池相比 該電池能長時(shí)間保持穩(wěn)定的放電電壓 高鐵電池的總反應(yīng)為 3zn 2k2feo4 8h2o3zn oh 2 2fe oh 3 4koh 下列敘述不正確的是 a 放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為 zn 2oh 2e zn oh 2b 充電時(shí)陽極反應(yīng)為 fe oh 3 5oh 3e feo42 4h2oc 放電時(shí)每轉(zhuǎn)移3mol電子 正極有1molk2feo4被氧化d 放電時(shí)正極附近溶液的堿性增強(qiáng) c 知識基礎(chǔ) 原電池中 陽離子移向正極 陰離子移向負(fù)極 如zn cu 稀h2so4 電池中 h 移向cu極 so移向zn極 電解池中 陽離子移向陰極 陰離子移向陽極 符合帶電微粒在電場中的運(yùn)動規(guī)律 解題指導(dǎo) 角度四新型電池充 放電時(shí) 電解質(zhì)溶液中離子移動方向的判斷 首先應(yīng)分清電池是放電還是充電 再判斷出正 負(fù)極或陰 陽極 進(jìn)而即可確定離子的移動方向 c 即時(shí)訓(xùn)練6 將兩個鉑電極插入koh溶液中 向兩極分別通入ch4和o2 構(gòu)成甲烷燃料電池 已知 通入ch4的一極 其電極反應(yīng)式是 ch4 10oh co32 7h2o 8e 通入o2的另一極 其電極反應(yīng)式是 2o2 4h2o 8e 8oh 下列敘述不正確的是 a 通入ch4的電極為負(fù)極b 正極發(fā)生氧化反應(yīng)c 燃料電池工作時(shí) 溶液中的oh 向負(fù)極移動d 該電池使用一段時(shí)間后應(yīng)補(bǔ)充koh b 即時(shí)鞏固1 以葡萄糖為燃料的微生物燃料電池結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示 關(guān)于該電池的敘述正確的是 a 該電池能夠在高溫下工作b 電池的負(fù)極反應(yīng)為c6h12o6 6h2o 6co2 24h 24e c 放電過程中 h 從正極區(qū)向負(fù)極區(qū)遷移d 在電池反應(yīng)中 每消耗1mol氧氣 理論上能生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下co2氣體22 4 6l b 2 固體氧化物燃料電池是以固體氧化鋯 氧化釔為電解質(zhì) 這種固體電解質(zhì)在高溫下允許氧離子 o2 在其間通過 該電池的工作原理如下圖所示 其中多孔電極a b均不參與電極反應(yīng) 下列判斷正確的是 a 有o2參加反應(yīng)的a極為電池的負(fù)極b b極的電極反應(yīng)式為h2 2e o2 h2oc a極對應(yīng)的電極反應(yīng)式為o2 2h2o 4e 4oh d 該電池的總反應(yīng)式為2h2 o2 2h2o 高溫 d 3 微型紐扣電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應(yīng)用 有一種銀鋅電池 其電極材料分別是ag2o和zn 電解質(zhì)溶液為koh 總反應(yīng)為ag2o zn 2ag zno 回答下列問題 1 該電池的電極反應(yīng) 2 電解液中oh 向 極移動 向外電路釋放電子的電極是 正極反應(yīng) ag2o h2o 2e 2ag 2o