1、化 学 必修 人教版新课标导学第二章 化学反应与能量第二节 化学能与电能第2课时 发展中的化学电源1 新课情境呈现 2 课前新知预习 3 预习自我检测 4 课堂探究研析 5 学科核心素养 6 课堂达标验收 7 课时作业 返回导航第二章 化学反应与能量化学必修 人教版 新课情境呈现返回导航第二章 化学反应与能量化学必修 人教版 1780年，意大利的医学家伽伐尼在偶然的情况下，以铜制的解剖刀碰触到置于铁盘内的青蛙腿，死蛙腿突然颤抖了几下，因而认为有微电流流过，他主张这是生物本身内在的自发电流。伽伐尼的研究成果立即受到了欧洲学术界的普遍赞扬，大家推崇说这是科技史上一件有意义的大发现。返回导航第二章
2、化学反应与能量化学必修 人教版 意大利物理学家伏打开始时相信伽伐尼的见解是正确的，但经过反复试验、研究后，终于证明“起电”与动物无关，蛙腿只是一种非常灵敏的“验电器”，而两种不同的金属才是“起电”的关键。他把几十块银片和锌片交替重叠，每对金属之间插入浸渍过盐水的纸片或布条，组成了“电推”即世界上第一个原电池。1800年，伏打将自己发明的“电推”公诸于世。几个月后，伏打带着他的仪器来到了巴黎，正当他准备演讲时，突然一位全副武装的法国军官走上台来，在伏打耳边轻声说：“请等一下开讲，有人要接见你。”伏打一看这架势，忐忑不安地跟着军官来到了后台休息室，推门进去，只见一个小个子的将军向他立正敬礼。伏打定
3、神一看，原来是威名赫赫的拿破仑皇帝。只听拿破仑大声宣布：“你为科学事业做出了伟大的业绩，我宣布授予你侯爵封号，任命你为意大利王国的上议员。”返回导航第二章 化学反应与能量化学必修 人教版 拿破仑是识人才的，伏打的发明具有重大而深远的意义。戴维就用这种电源发现了许多种元素，法拉第用它发现了电解定律，早期的电弧灯、电动机、电报等新技术都是用它作为能源的，它对近代科学技术的发展有着巨大的促进作用。返回导航第二章 化学反应与能量化学必修 人教版 课前新知预习返回导航第二章 化学反应与能量化学必修 人教版 锌一、干电池1构造示意图2工作原理和正负极：_为负极，发生氧化反应，_为正极，发生还原反应。石墨棒
4、返回导航第二章 化学反应与能量化学必修 人教版 3特点：(1)一次电池，放电后_充电。(2)便于携带，价格低。(3)若 将 电 解 质 NH4Cl 换 成 湿 的 KOH，并 在 构 造 上 改 进，可 以 制 成_锰电池。点拨：现代生活中，应用更多的是碱性锌锰电池。不能 碱性 返回导航第二章 化学反应与能量化学必修 人教版 二、充电电池1特点：又称_电池，它在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行，使电池恢复到放电前的状态。2实例二次 电池类型负极正极电解质铅蓄电池_镍镉电池_NiO(OH)_锂离子电池_点拨：实际应用中，充电电池的充放电次数仍有限制。Pb PbO2H2SO4Cd
5、KOH Li 返回导航第二章 化学反应与能量化学必修 人教版 三、燃料电池1构造示意图2特点：燃料气体和_分别在两个电极上反应将化学能转化为电能。氧气返回导航第二章 化学反应与能量化学必修 人教版 3实例氢气氢氧燃料电池甲烷燃料电池负极_失电子_失电子正极_得电子电解质氢氧化钾或硫酸甲烷氧气点拨：燃料电池中通入氧气的电极为正极，通入可燃物的电极为负极。返回导航第二章 化学反应与能量化学必修 人教版 预习自我检测返回导航第二章 化学反应与能量化学必修 人教版 B 1(2019聊城高一检测)下列电池工作时，O2 在正极放电的是()A锌锰干电池B.氢燃料电池C.铅蓄电池D.镍镉电池返回导航第二章 化
6、学反应与能量化学必修 人教版 解析：锌锰干电池中，负极反应为 Zn2e=Zn2，正极反应为 2MnO22NH4 2e=Mn2O32NH3H2O，所以不符合题意，A 错误；酸性氢氧燃料电池电极反应式为 2H24e=4H、O24H4e=2H2O，碱性氢氧燃料电池，电极反应式为 2H24e4OH=4H2O、O22H2O4e=4OH，所以符合题意，B 正确；铅蓄电池放电时负极电极反应为 Pb2eSO24=PbSO4，正极电极反应为 PbO22e4HSO24=PbSO42H2O，所以不符合题意，C错误；镍镉电池放电时正极反应为 2NiO(OH)2H2O2e=2Ni(OH)22OH，负极反应为 Cd2OH
7、2e=Cd(OH)2，所以不符合题意，D 错误。返回导航第二章 化学反应与能量化学必修 人教版 A 2镍镉(NiCd)可充电电池可以发生如下反应：Cd(OH)22Ni(OH)2充电放电Cd2NiO(OH)2H2O，由此可知，该电池的负极材料是()ACd BNiO(OH)CCd(OH)2DNi(OH)2解析：放电时，元素化合价升高失电子的物质为负极材料。返回导航第二章 化学反应与能量化学必修 人教版 3下列关于化学电源的说法正确的是()A干电池放电之后还能再充电B充电电池在放电和充电时都将化学能转化为电能C充电电池可以无限制地反复放电、充电D氢氧燃料电池是一种环境友好电池解析：干电池为一次电池，
8、放电之后不能再充电，A项错；充电电池放电时，化学能转化为电能，充电时，电能转化为化学能，B错误；充电电池也有使用寿命，C项错误；氢氧燃料电池产物为水，对环境无污染，D项正确。D返回导航第二章 化学反应与能量化学必修 人教版 4.如图是生活中常用的锌锰干电池的示意图，下列有关说法中不正确的是()A电池内部含有电解质B锌是负极，碳棒是正极C电池用完后可埋入土壤D锌锰干电池是一次性电池解析：锌锰干电池为一次性电池，由活泼性不同两极和电解质溶液构成，锌为负极，碳棒为正极，锰元素为重金属，用完后埋入土壤造成污染，C项不正确。C返回导航第二章 化学反应与能量化学必修 人教版 5燃料电池是一种新型电池，它主
9、要是利用燃料燃烧把化学能直接转化为电能。氢氧燃料电池的基本反应是 X 极：O2(g)2H2O(l)4e=4OH；Y 极：H2(g)2OH2e=2H2O(l)。下列说法正确的是()AX 是正极BY 是正极CY 极发生还原反应D电子由 X 极移向 Y 极A 解析：原电池的负极失电子，发生氧化反应，正极得电子，发生还原反应，A 项正确，B、C 错误；放电时，电子由负极(Y 极)经导线流向正极(X 极)，D 项错误。返回导航第二章 化学反应与能量化学必修 人教版 6银锌电池用途广泛，可用作各种电子仪器的电源，它的充电和放电过程可以表示为 2AgZn(OH)2充电放电 Ag2OZnH2O，此电池放电时，
10、负极上发生反应的物质是()AAg BZn(OH)2CAg2O DZnD 解析：放电过程为原电池反应，放电时失电子一极为负极，D 项正确。返回导航第二章 化学反应与能量化学必修 人教版 7混合动力汽车配有电动、汽油双引擎。在减速时，自动捕捉减少的动能；在高速行驶时，启用双引擎，动力更强劲。下列有关混合动力汽车的说法不正确的是()A减速制动时动能转化为电能储存在电池中B高速行驶时电池电能转化为汽车部分动能C通过发电机电动机互变循环减少汽车油耗D双动力汽车工作时不会产生废气污染环境D返回导航第二章 化学反应与能量化学必修 人教版 解析：根据题目信息，在减速时，自动捕捉减少的动能转化为电能储存在电池中
11、，故A正确；在高速行驶时，启用双引擎，电池电能转化为汽车部分动能，故B正确；通过发电机电动机互变循环可以减少汽车油耗，故C正确；汽油引擎工作时，会产生废气污染环境，故D错误。返回导航第二章 化学反应与能量化学必修 人教版 课堂探究研析返回导航第二章 化学反应与能量化学必修 人教版 知识点1 常见化学电源的特点问题探究：1你知道铅蓄电池中的正、负极材料和电解质溶液是什么吗？2燃料电池电极有什么特点？返回导航第二章 化学反应与能量化学必修 人教版 探究提示：1.负极：Pb；正极：PbO2，电解质溶液：稀硫酸。2两个电极一般都是惰性电极，本身不包含活泼性物质，只是一个催化转换元件。返回导航第二章 化
12、学反应与能量化学必修 人教版 知识归纳总结：几种电池的特点名称干电池(一次电池)充电电池(二次电池)燃料电池特点活性物质(发生氧化还原反应的物质)消耗到一定程度后，不能再使用电解质溶液为胶状，不流动放电后可再充电使活性物质获得再生可以多次充电，重复使用电极本身不包含活性物质，只是一个催化转换元件工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给，在电极上不断地进行反应，生成物不断地被排出返回导航第二章 化学反应与能量化学必修 人教版 名称干电池(一次电池)充电电池(二次电池)燃料电池举例普通的锌锰电池、碱性锌锰电池、银锌电池等铅蓄电池、锂电池、镍镉电池氢氧燃料电池、CH4燃料电池、CH3OH燃料电池等返回导
13、航第二章 化学反应与能量化学必修 人教版(2019郑州高一检测)某固体酸燃料电池以CsHSO4固体为电解质传递H，其基本结构如图，电池总反应可表示为2H2O2=2H2O，下列有关说法正确的是()典例 1DA电子通过外电路从 b 极流向 a 极Bb 极上的电极反应式为 O22H2O4e=4OHC每转移 0.1 mol 电子，消耗标准状况下 2.24 L 的 H2DH由 a 极通过固体酸电解质传递到 b 极返回导航第二章 化学反应与能量化学必修 人教版 解析：由电极反应式可知，氢气通入的一极为负极，氧气通入的一极为正极，故 a 为负极、b 为正极，电子应该是通过外电路由 a 极流向 b 极，A 错
14、；b 极上的电极反应式为 O24e4H=2H2O，B 错；负极反应为 2H24e=4H，每转移 0.1 mol 电子，则消耗 0.05 mol H2，即消耗标准状况下 1.12 L H2，C 错；原电池中 H从负极向正极移动，D 正确。返回导航第二章 化学反应与能量化学必修 人教版 变式训练1锂海水电池常用在海上浮标等助航设备中，其示意图如图所示。电池反应为2Li2H2O=2LiOHH2。电池工作时，下列说法错误的是()A金属锂作负极B电子从锂电极经导线流向镍电极C海水作电解质溶液D可将电能转化为化学能解析：据电池反应，金属锂失电子作负极，电子从锂电极经导线流向镍电极，A、B不选；由装置图知，
15、海水作电解质溶液，C项不选；原电池将化学能转化为电能，D项错误，选D。D返回导航第二章 化学反应与能量化学必修 人教版 问题探究：1.以30%的KOH溶液作电解质溶液的氢氧燃料电池的正极反应式是什么？KOH溶液的浓度如何变化？2以稀硫酸为电解质溶液的氢氧燃料电池的正极反应式是什么？H2SO4的物质的量变化吗？知识点2 化学电源电极反应式的书写探究提示：1.正极反应式为 O22H2O4e=4OH；总化学反应方程式为2H2O2=2H2O，KOH 的物质的量浓度减小。2正极反应式为 O24H4e=2H2O，总的反应方程式为 2H2O2=2H2O，H2SO4 的物质的量不变。返回导航第二章 化学反应与
16、能量化学必修 人教版 知识归纳总结：1常见化学电源电极反应式：普通锌锰干电池(如图 1)。负极：Zn2e=Zn2正极：2MnO22NH4 2e=Mn2O32NH3H2O总反应：Zn2MnO22NH4=Zn2Mn2O32NH3H2O返回导航第二章 化学反应与能量化学必修 人教版(2)铅蓄电池(如图 2)。负极(Pb)：PbSO24 2e=PbSO4正极(PbO2)：PbO24HSO24 2e=PbSO42H2O总反应：PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O工作原理：放电时，二氧化铅电极上发生还原反应，铅电极发生氧化反应。充电时，二氧化铅电极上发生氧化反应，铅电极发生还原反应。返回导航第二
17、章 化学反应与能量化学必修 人教版(3)氢氧燃料电池。酸性碱性负极2H24e=4H2H24OH4e=4H2O正极O24H4e=2H2OO22H2O4e=4OH总反应2H2O2=2H2O返回导航第二章 化学反应与能量化学必修 人教版 2.电极反应式的书写(1)原电池负极反应式的书写。较活泼金属作负极时，电极本身被氧化。a若生成的阳离子不与电解质溶液反应，其产物可直接写为金属阳离子，如Zn2e=Zn2，Cu2e=Cu2。b若生成的金属阳离子与电解质溶液反应，其电极反应为两反应合并后的反应。如铅蓄电池负极反应为 PbSO24 2e=PbSO4。负极本身不反应氢氧(酸性)燃料电池，负极反应为 H22e
18、=2H；氢氧(碱性)燃料电池，负极反应为 H22OH2e=2H2O。返回导航第二章 化学反应与能量化学必修 人教版(2)原电池正极反应式的书写。书写时总的原则是首先根据化合价变化或氧化性强弱判断得电子的微粒；其次确定该微粒得电子后生成什么物质。如氢氧(酸性)燃料电池，正极反应为 O24H4e=2H2O氢氧(碱性)燃料电池，正极反应为 O22H2O4e=4OH。返回导航第二章 化学反应与能量化学必修 人教版 3一般电极反应式的书写思路返回导航第二章 化学反应与能量化学必修 人教版(2019新乡高一检测)如图是某碱性氢氧燃料电池的工作原理示意图，下列说法错误的是()A气体2是氧气BC1极为电源负极
19、C负极上的电极反应式为H22e=2HD装置中能量转化形式：化学能电能、电能光能典例 2C返回导航第二章 化学反应与能量化学必修 人教版 解析：根据电子的移动方向可知，C1 极为电源负极，C2 极为电源正极。C2极为电源正极，因此气体 2 是氧气，故 A 正确；C1 极为电源负极，故 B 正确；电解质溶液为 KOH，不能生成氢离子，负极上的电极反应式为 H22e2OH=2H2O，故 C 错误；根据图示，装置中能量转化形式：化学能电能、电能光能，故 D 正确。返回导航第二章 化学反应与能量化学必修 人教版 变式训练 2MCFC 型燃料电池可同时供应电和水蒸气，其工作温度为600700，所用燃料为
20、H2，电解质为熔融的 K2CO3。已知该电池的总反应为2H2O2=2H2O，下列有关该电池的说法正确的是()A该电池的正极反应式为 4OH4e=O22H2OB该电池的负极反应式为 H22e=2HC放电时 OH向负极移动D当生成 1 mol H2O 时，转移 2 mol 电子D 返回导航第二章 化学反应与能量化学必修 人教版 解析：该燃料电池的燃料为 H2，电解质为熔融的 K2CO3，总反应为 2H2O2=2H2O，负极反应式为 2H22CO23 4e=2H2O2CO2，正极反应式为O22CO24e=2CO23，故 A、B 均错误；电解质中移动的阴离子为 CO23，不是 OH，故 C 错误；根据
21、负极反应式知，生成 1 mol H2O 时转移 2 mol 电子，故 D 正确。返回导航第二章 化学反应与能量化学必修 人教版 核心科学素养返回导航第二章 化学反应与能量化学必修 人教版 燃料电池(1)燃料电池诞生的背景燃料燃烧是一种剧烈的氧化还原反应，通过燃料燃烧所释放的热能再转化为电能(如火力发电)，其能量转化率不高。能否利用原电池的工作原理将燃料和氧化剂(如O2)反应所放出的化学能直接转化为电能，以提高燃料的利用率呢？燃料电池正是在这一思想下研制出来的。返回导航第二章 化学反应与能量化学必修 人教版(2)燃料电池的优点燃料电池是一种高效、环境友好的发电装置。燃料电池的能量转化率理论上可高
22、达 85%90%(现在实际已达到 40%60%)。以 H2 为燃料时，产物为 H2O；以 CH4 为燃料时，产物为 H2O 和 CO2，CO2 的排放量比常规发电厂可减少 40%以上。燃料电池与干电池或蓄电池的主要差别在于反应物不是储存在电池内部，而是由外设装备提供燃料和氧化剂等。这时电池起着类似于试管、烧杯等反应器的作用。返回导航第二章 化学反应与能量化学必修 人教版 即时训练一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意图。下列有关该电池的说法正确的是()D返回导航第二章 化学反应与能量化学必修 人教版 A反应 CH4H2O=催化剂3H2CO，每消耗 1 mol CH4 转移 12 mol 电子B电极 A
23、 上 H2 参与的电极反应为 H22OH2e=2H2OC电池工作时，CO23 向电极 B 移动D电极 B 上发生的电极反应为 O22CO24e=2CO23返回导航第二章 化学反应与能量化学必修 人教版 解析：根据化学反应方程式，每有 1 mol 甲烷参与反应转移电子为 8 mol，A项错误；因为电解质为熔融态的碳酸盐，所以电极 A 上 H2 参与的电极反应式为H22eCO23=H2OCO2，B 项错误；根据原电池工作原理，电极 A 是负极，电极 B 是正极，阴离子向负极移动，碳酸根离子向负极(A 电极)移动，C 项错误；电极 B 上氧气得电子与二氧化碳结合生成碳酸根离子，因此电极反应式为 O24e2CO2=2CO23，D 项正确。返回导航第二章 化学反应与能量化学必修 人教版 课堂达标验收返回导航第二章 化学反应与能量化学必修 人教版 课 时 作 业
