专题一 化学反应与能量变化
第二单元化学能与电能的转化
化学电源
【学习目标】
1.使学生了解常见电池的分类、优点及适用范围。
2.使学生了解一次电池、二次电池、燃料电池的基本构造、反应原理及应用。
【学习重难点】
1.一次电池、二次电池、燃料电池的反应原理。
2.化学电池的反应原理。
【课前预习】
1.目前化学电池主要分哪几大类?
2.化学电池:一次电池 、二次电池 、燃料电池。
【思考与交流】
一、一次电池
1、锌银电池(钮扣电池)
(1)正负极材料
正极: 负极: 电解质:
(2)
工作原理
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总反应:Zn+Ag2O =ZnO+2Ag
负极:
正极:
2、碱性锌锰电池
(1)正负极材料
正极:MnO2 负极:Zn 电解质:KOH溶液
(2)工作原理
总反应:Zn + 2MnO2 + 2H2O ==2MnOOH+Zn(OH)2
负极:
正极:
二、二次电池:
1、铅蓄电池
(1)正负极材料
正极: 负极: 电解质:
(2)工作原理
铅蓄电池为典型的可充电电池,其电极反应分为放电和充电两个过程
①放电过程
放电过程总反应:Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq) ==2PbSO4(s)+2H2O(l)
负极: (氧化反应)
正极: (还原反应
铅蓄电池充电的反应则是上述反应的逆过程
②充电过程
充电过程总反应:2PbSO4(s)+2H2O(l) ==Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)
阴极:(接电源负极) (还原反应)
阳极:(接电源正极) (氧化反应)
铅蓄电池的充放电过程:
Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)
2PbSO4(s)+2H2O(l)
2、其它二次电池
镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、聚合物锂离子蓄电池……
三、燃料电池
燃料电池包括:氢氧燃料电池,烃、肼、甲醇、氨、煤气燃料电池……
1、酸性氢氧燃料电池
(1)正负极材料
正极室:通氧气(氧化剂) 负极室:通氢气(燃料)
电解质:H2SO4溶液 使用铂电极
(2)工作原理
总反应:2H2 + O2==2H2O
负极:
正极:
2、甲烷燃料电池
甲烷燃料电池是 用金属铂作电极,用KOH溶液作电解质溶液。其电池反应式为:
CH4 + 2O2 +2KOH==K2CO3+ 3H2O,则其电极反应分别为:
负极:
正极:
3、其它燃料电池
【
总结
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与反思】
书
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写电极反应注意的问题
(1)电极反应是一种离子反应,遵循书写离子方程式的
规则
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;两电极反应式中得失电子数目一般相等。
(2)负极失电子所得氧化产物、正极得电子所得还原产物,与溶液的酸碱性有关(如+4价的C在酸性溶液中以CO2形式存在、在碱性溶液中以CO32-形式存在)。
(3)溶液中不存在O2-,在酸性溶液中它H+与结合成H2O、在碱性或中性溶液中它与H2O结合成OH—。
(4)两极反应相加得到总反应。
(5)对于可逆电池反应,要弄清楚充电和放电的方向,放电过程体现原电池原理,充电过程体现电解池原理。
【达标检测】
1.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:
3Zn + 2K2FeO4 + 8H2O == 3Zn(OH)2 + 2Fe(OH)3 + 4KOH
下列叙述不正确的是( )
A.放电时负极反应为: Zn — 2e— + 2OH— == Zn(OH)2
B.电池放电时电池内部K+向负极移动
C.放电时每转移3mol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