1、合作探究自主预习目标导航第 2 课时 发展中的化学电源合作探究自主预习目标导航学习目标重点难点1.了解化学电池的工作原理及研制新型电池的重要性。2.了解化学电源的分类、应用及发展前景。3.了解化学电池对环境的影响,提高环保及开发高效清洁燃料的意识。1.常见化学电池的电极反应式。2.化学能向电能转化的综合利用价值。合作探究自主预习目标导航化学电源知多少(1)干电池:最早使用的化学电池是锌锰电池,它是一种一次性电池,在使用过程中锌会逐渐溶解 Zn-2e-Zn2+。(2)充电电池:充电电池又称为二次电池,它在放电时所进行的氧化还原反应,在充电时又可逆向进行,使生成物恢复原状,如此充放电可循环进行至一
2、定周期后终止。如铅蓄电池、镍镉充电电池、镍氢充电电池、锂离子电池等。(3)燃料电池是高效、环境友好的发电装置。燃料电池与普通电池的差别是用外加设备源源不断地提供燃料和氧化剂,使反应能够连续进行,如氢氧燃料电池。以上电池中最早使用的化学电池是锌锰电池,最早使用的充电电池是铅蓄电池,新一代可充电的绿色电池是锂离子电池。合作探究自主预习目标导航 交流充电电池与一次电池在我们生活中都非常普遍,结合知识预习和生活实际,思考充电电池与一次电池相比有何优点?如何科学合理地使用充电电池?答案:充电电池比一次电池更持久耐用,更方便实惠,可以节约资源,减少废电池的处理量等。使用充电电池时需注意要合理充电,不能过充
3、,使用中不要亏电(在低压状态下运行),不使用时要从用电器中取出,密封贮存于干燥处等。合作探究自主预习目标导航问题导学即时检测一二三一、干电池如下图:锌锰干电池在放电时总反应方程式可表示为 Zn+2NH4+Zn2+2NH3+H2,此电池放电时,正极上发生反应的物质是什么?答案:原电池正极是电子流入的一极,氧化剂在此处得电子被还原。而总反应中 NH4+得电子生成 H2,正极上发生反应的物质是 NH4+。合作探究自主预习目标导航问题导学即时检测一二三干电池是用锌制圆筒形外壳作负极,位于中央的顶盖有铜的石墨作正极,在石墨周围填充 NH4Cl 和淀粉糊作电解质,还填有MnO2 和炭黑(锌锰电池)。电极反
4、应:负极(锌筒):Zn-2e-Zn2+正极(石墨):2NH4+2e-2NH3+H2电池总反应:Zn+2NH4+Zn2+2NH3+H2特别提醒:淀粉糊的作用是增大阴、阳离子在两个电极的迁移速率。合作探究自主预习目标导航问题导学即时检测一二三二、充电电池汽车的启动电源常用铅蓄电池,其放电时的原电池反应如下:Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O根据此反应判断下列叙述的正误,并说明理由。(1)Pb 是正极。(2)PbO2 得电子,被氧化。(3)负极反应是 Pb+SO42-2e-PbSO4。(4)电池放电时,溶液的酸性增强。答案:放电时,发生的电极反应为:负极:Pb+SO42-2e-PbS
5、O4正极:PbO2+4H+SO42-+2e-PbSO4+2H2O(1)不正确,Pb 失去电子,是负极;(2)不正确,PbO2 得电子被还原;(3)正确;(4)不正确,电池放电时,H+被消耗生成 H2O,溶液的酸性减弱。合作探究自主预习目标导航问题导学即时检测一二三镍镉可充电电池在现实生活中应用广泛,它的充放电反应按下式进行:Cd(OH)2+2Ni(OH)2Cd+2NiO(OH)+2H2O,由此可知电池放电时的负极材料是()。A.Cd(OH)2B.Ni(OH)2C.CdD.NiO(OH)2解析:本题旨在考查通过氧化还原反应来判断原电池正负极。负极失去电子,元素化合价升高,发生氧化反应,因此该原电
6、池放电时的负极材料应该是 Cd。答案:C合作探究自主预习目标导航问题导学即时检测一二三1.铅蓄电池铅蓄电池是用含锑 5%8%的铅锑合金铸成格板,在格板上分别填充PbO2 和 Pb 作为正极和负极。二者交替排列而成,在电极之间注入密度为 1.251.28 gcm-3 的 H2SO4 溶液。负极:Pb+SO42-2e-PbSO4正极:PbO2+4H+SO42-+2e-PbSO4+2H2O总反应:Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O合作探究自主预习目标导航问题导学即时检测一二三2.镍镉碱性蓄电池负极(Cd):Cd+2OH-2e-Cd(OH)2正极(NiO2):NiO2+2H2O+2e-
7、Ni(OH)2+2OH-总反应:Cd+NiO2+2H2OCd(OH)2+Ni(OH)23.新一代绿色电池锂离子电池特点:高能电池,工作效率高,电压高,贮存时间长等。用途:电脑、手表、心脏起搏器等。温馨提示:多次使用,放完电后可再充电使用。内部氧化还原反应在放电、充电时“可逆”进行。镍镉电池寿命较铅蓄电池长,但镉是致癌物,镍镉污染环境。锂离子电池污染少,被称为绿色电池。合作探究自主预习目标导航问题导学即时检测一二三三、燃料电池根据教材中氢氧燃料电池构造示意图判断下列叙述的正误,并说明理由。(1)通氢气的电极是负极。(2)通氧气的电极的电极反应为 4OH-4e-4H2O+O2。(3)氢氧燃料电池是
8、一种具有广泛应用前景的绿色电源。(4)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。答案:在氢氧燃料电池中,H2 燃烧生成 H2O,失去电子,通 H2 的电极为负极,通 O2 的电极为正极,故(1)正确。正极的电极反应式应为2H2O+O2+4e-4OH-,(2)错误。(3)(4)正确。合作探究自主预习目标导航问题导学即时检测一二三氢氧燃料电池:氢氧燃料电池构造示意图负极:2H2-4e-4H+正极:O2+2H2O+4e-4OH-总反应:2H2+O22H2O优点:能量转化率高,对环境无污染。合作探究自主预习目标导航问题导学即时检测123451.下列对化学电源的叙述正确的是
9、()。A.化学电源比火力发电对化学能的利用率高B.化学电源所提供的电能居于人类社会现阶段总耗电量的首位C.化学电源均是安全、无污染的D.化学电源即为可充电电池解析:目前人类生活、生产的主要耗电仍然是火力发电;化学电源中常含有 Cd、Hg、Pb、Ni 等重金属元素的离子,如果废旧电池随意丢放会造成环境污染;化学电源包括可充电电池,也包括不能进行充电循环使用的一次性电池。答案:A合作探究自主预习目标导航问题导学即时检测123452.下列化学电池不易造成环境污染的是()。A.氢氧燃料电池 B.锌锰电池C.镍镉电池D.铅蓄电池答案:A合作探究自主预习目标导航问题导学即时检测123453.(双选)在理论
10、上不能用于设计成原电池的化学反应是()。A.HCl+NaOHNaCl+H2OB.2CH3OH+3O22CO2+4H2OC.C+CO22COD.3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO+4H2O解析:用于设计原电池的化学反应必须是放出能量的氧化还原反应。在该题中,选项 A 不是氧化还原反应,选项 C 中的氧化还原反应是吸热反应,故选 AC。答案:AC合作探究自主预习目标导航问题导学即时检测123454.“固体离子导体”是因为离子能在固体中迁移传递电荷。如图所示,空气中的 O2与 AlI3在聚四氟乙烯膜中反应生成 I2,I2与 Ag 形成原电池,在 RbAg4I5 晶体中迁移的离子全是
11、Ag+。下列说法中错误的是()。A.电流从银电极流向石墨电极B.Ag+从下往上移动C.石墨电极为正极,银电极为负极D.银电极的电极反应式是 Ag-e-Ag+合作探究自主预习目标导航问题导学即时检测12345解析:在反应中 Ag 失去电子,作原电池负极,电流方向应从石墨电极(正极)流向银电极,A 项错。答案:A合作探究自主预习目标导航问题导学即时检测123455.(双选)燃料电池是利用燃料(如 H2、CO、CH4 等)跟氧气反应从而将化学能转化成电能的装置。下列关于甲烷燃料电池(NaOH 溶液作电解质溶液)的说法中正确的是()。A.负极反应式为 O2+2H2O+4e-4OH-B.负极反应式为 CH4+10OH-8e-CO32-+7H2OC.放电时溶液中的阴离子向负极移动D.随着放电的进行,溶液的 pH 不发生改变解析:原电池的负极反应是失去电子的氧化反应,A 项错误;由于甲烷反应后生成的 CO2 能与 NaOH 溶液反应,所以溶液的 pH 将减小。答案:BC