发展中的化学电源--学案

新县高中高一年级化学导学案(17)编题人：李晓慧审题人：叶继臣时间：2014.3学生姓名发展中的化学电源（第1课时）【新课导入】生活中常见的电池有哪些？你知道它们的工作原理吗？【本节知识网络】1、干电池：一次性电池，放电之后充电，内部的氧化还原反应是。（1）普通锌锰电池：正极材料：，负极材料：，电解质：。【思考】锌锰干电池即使不用，放置过久，也可能会漏液失效（作为电解质的NH4Cl的水溶液显酸性）使用和保存时应注意什么？（2）碱性锌锰电池：负极材料：，正极材料：，电解质：改进后碱性锌锰电池的优点：2、充电电池：充电电池又称二次电池，它在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时又逆向进行，使生成物恢复原状，如此充放电可循环进行，至一定周期后终止。【思考】在充电电池放电和充电两过程中，能量是如何转化的？（1）铅蓄电池：负极材料：，电极反应式为：正极材料：，电极反应式为：电解质溶液：电池总反应式：（2）新型充电电池：a、镍镉电池：负极材料：，正极材料：，电解质：。寿命比铅蓄电池，但镉是致癌物质，废弃镍镉电池如不回收，会严重污染环境。b、锂离子电池：新一代可充电的绿色电池，低功能耗电器的主流电源。3、燃料电池：(1)原理：利用原电池的工作原理将和反应所放出的直接转化为。(2)与其他电池的区别：由外设备提供和；环境污染，能量转化率(3)氢氧燃料电池：a、电解质溶液为氢氧化钾溶液时，负极：正极：总反应：b、电解质溶液为稀硫酸溶液时，负极：正极：总反应：【注意】（1）燃料在电池内部并不燃烧，书写总反应方程式时，不要注明“点燃”（2）负极参加反应的物质是可燃物，正极参与反应的物质一般是氧气。（3）燃料电池中，电解质往往参与电极反应，应特别注意。【思考探究】废旧电池应如何处理？【课堂练习】1.微型锂电池可作植入某些心脏病人体内的心脏起博器所用的电源，这种电池中的电解质是固体电解质LiI，其中的导电离子是I-.下列有关说法正确的是（）A．正极反应：2Li-2e-=2Li+B．负极反应：I2+2e-=2I-C．总反应是：2Li+I2=2LiID．金属锂作正极2.下图为氢氧燃料电池原理示意图，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藏在电池内的新型发电装置3.Li-Cd池在现代生活中有广泛应用,它的充放电反应按下式进行:Cd(OH)2+2Ni(OH)2Cd+2NiO(OH)+2H2O放电时的负极材料是()A．Cd(OH)2B．Ni(OH)2C．CdD．NiO(OH)4.氢氧燃料电池是将H2和O2分别通入电池，穿过浸入20％－40％的KOH溶液的多孔碳电极，其电池反应为2H2+4OH－―4e－=4H2O和O2+2H2O+4e－=4OH－，则下列叙述正确的是()A、通氢气的一极是正极，通氧气的一极是负极B、通氢气的一极发生的是氧化反应C、工作一段时间后电解质溶液的pH值增大D、工作时负极区附近的pH值增大充电放电新县高中高一年级化学导学案(18)编题人：李晓慧审题人：叶继臣时间：2014.3学生姓名发展中的化学电源（第2课时）燃料电池电极反应式的书写方法：第一步，先写出燃料电池的总反应方程式；第二步，再写出燃料电池的正极反应式；第三步，在电子守恒的基础上用燃料电池的总反应式减去正极反应式即得到负极反应式。1、燃料电池总反应方程式的书写根据燃料燃烧反应写出总反应方程式，但要注意燃料种类。若是氢氧燃料电池，其电池总反应方程式不随电解质的状态和电解质溶液的酸碱性变化而变化，总反应：。若燃料是含碳的可燃物，其电池总反应方程式就与电解质的状态和电解质溶液的酸碱性有关，如甲烷燃料电池在酸性电解质中生成，总反应：；在碱性电解质中生成，总反应：。2、燃料电池正极反应式的书写燃料电池正极反应物一律是氧气，正极都是氧气得电子，所以可先写正极反应式，正极反应的本质都是O2得电子生成O2-离子，故正极反应式的基础都是O2+4e-=2O2-。O2-离子的存在形式与电解质的状态和溶液的酸碱性有着密切的关系。⑴电解质为酸性电解质溶液（如稀硫酸）在酸性环境中，O2-离子不能单独存在，结合H+离子生成H2O。这样，在酸性电解质溶液中，正极反应式为。⑵电解质为中性或碱性电解质溶液（如氯化钠溶液或氢氧化钠溶液）在中性或碱性环境中，O2-离子也不能单独存在，O2-离子只能结合H2O生成OH-离子，故在中性或碱性电解质溶液中，正极反应式为。⑶电解质为熔融的碳酸盐（如LiCO3和Na2CO3熔融盐混和物）在熔融的碳酸盐环境中，O2-离子也不能单独存在，O2-离子可结合CO2生成CO32-离子，则其正极反应式为。⑷电解质为固体电解质（如固体氧化锆—氧化钇）该固体电解质允许O2-离子在其间通过，故其正极反应式应为。3、燃料电池负极反应式的书写在电子守恒的基础上用燃料电池的总反应式减去正极反应式即得到负极反应式。【课后练习】1、银锌电池的充电和放电过程可以表示为2Ag+Zn(OH)2Ag2O+Zn+H2O，充电放电在此电池放电时，负极上发生反应的物质是()A.AgB.Zn(OH)2C.Ag2OD.Zn2、燃料电池是燃料（如H2、CO、CH4等）跟氧气或空气起反应，将化学能转变为电能的装置，电解液为强碱溶液。下列关于甲烷燃料电池的说法正确的是（）A.负极反应为CH4+10OH－-8e－=CO32－+7H2OB.负极反应为O2+2H2O+4e－=4OH－C.随着放电进行，溶液中的阴离子向负极移动D.随着放电进行，溶液的PH不变3、一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷（C4H10）；电解质是氧化锆(ZrO2)晶体，在熔融状态下能传导O2-。下列对该燃料电池说法正确的是()A.在熔融电解质中，O2-由负极移向正极B.电池的总反应是：2C4H10＋13O2＝8CO2＋10H2OC.通入空气的一极是正极，电极反应为：O2＋4e-＝2O2-D.通入丁烷的一极是正极，电极反应为：C4H10＋26e-＋13O2-＝4CO2＋5H2O4、据报道，锌电池可能取代目前广泛应用的铅蓄电池，因为锌电池容量更大，而且没有铅污染。其电池反应为：2Zn+O2＝2ZnO，原料为锌粒，电解质和空气，则下列叙述正确的是()A.锌为正极，空气进入负极反应B.负极反应为Zn－2e-＝Zn2+C.正极发生氧化反应D.电解液肯定不是强酸5、干电池其电极分别为碳棒和锌皮，以糊状NH4Cl和ZnCl2作电解质，电极反应可简化：Zn－2ｅ＝Zn2+；2NH4+＋2e＝2NH3＋H2(NH3再结合Zn2+)。说法中正确的是()A.Zn为正极，碳为负极wB.工作时，电子由Zn极经外电路流向碳极C.干电池长时间连续使用时内装糊状物可能流出腐蚀电器D．干电池对环境没有污染，所以不用回收6、一种甲醇燃料电池是采用铂或碳化钨作电极催化剂，在稀硫酸电解液中直接加入纯化后的甲醇，同时向一个电极通入空气。试回答下列问题：⑴电池放电时发生的化学反应方程式是。⑵正极反应；负极反应。⑶电解液中的H+离子向极移动；向外电路释放电子的电极是。7、我国首创铝–空气–海水电池，以海水为电解质，靠空气中的氧气使铝不断被氧化而产生电流。电源负极材料为：铝；正极材料为：石墨、铂网等能导电的惰性材料。试回答下列问题：⑴负极的电极反应式为：；正极的电极反应式为：⑵总反应式为：⑶铂做成网状是为了。