最新整理高二化学教学化学电源_3.docx
高二人教版化学选修四教案集:4.2化学电源
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第二节 化学电源一、化学电池的种类化学电池:借助于化学能直接转变为电能的装置。
化学电池的主要部分是电解质溶液,和浸在溶液中的正极和负极,使用时将两极用导线接通,就有电流产生,因而获得电能。
化学电池放电到一定程度,电能减弱,有的经充电复原又可使用,这样的电池叫蓄电池,如铅蓄电池、银锌电池等;有的不能充电复原,称为原电池,如干电池、燃料电池等。
下面介绍化学电池的种类:1.干电池:电极反应为:负极 Zn -2 e =Zn 2+正极 2NH 4++2 e =2NH 3+H 2 H 2+2MnO 2=Mn 2O 3+H 2O正极产生的NH 3又和ZnCl 2作用:Zn 2++4NH 3=[Zn NH 34]2+干电池的总反应式:Zn +2NH 4Cl +2MnO 2=Zn NH 32Cl 2+Mn 2O 3+H 2O 或 2Zn +4NH 4Cl +2MnO 2=[Zn NH 32]Cl 2+ZnCl 2+Mn 2O 3+H 2O2.铅蓄电池:放电的电极反应为:负极:Pb +SO 42--2e - =PbSO 4↓正极:PbO 2+4H ++SO 42-+2e - =PbSO 4↓+2H 2O铅蓄电池进行充电,其电极反应为:阳极:PbSO 4+2H 2O -2e - =PbO 2+4H ++SO 42-阴极:PbSO 4+2e - =Pb +SO 42-蓄电池放电和充电的总反应式:PbO 2+Pb +2H 2SO 4 2PbSO 4↓+2H 2O放电3.银锌蓄电池负极:Zn +2OH -2e =Zn OH 2正极:Ag 2O +H 2O +2e =2Ag +2OH银锌电池跟铅蓄电池一样,在使用放电一段时间后就要充电,充电过程表示如下: 阳极:2Ag +2OH -2e =Ag 2O +H 2O阴极:Zn OH 2+2e =Zn +2OH总反应式:Zn +Ag 2O +H 2 OH 2+2Ag4.燃料电池: 电极反应式为:负极 H 22H2H +2OH -2 e =2H 2O正极 O2+2H 2O +4 e =4OH电池总反应式为:2H 2+O2=2H 2O另一种燃料电池是用金属铂片插入KOH 溶液作电极,又在两极上分别通甲烷燃料和氧气氧化剂。
高中化学化学电源教案设计
![高中化学化学电源教案设计](https://img.taocdn.com/s3/m/a41f264311a6f524ccbff121dd36a32d7275c700.png)
高中化学化学电源教案设计化学电源又称电池,是一种能将化学能干脆转变成电能的装置,它通过化学反响,消耗某种化学物质,输出电能。
接下来是我为大家整理的中学化学化学电源教案设计,盼望大家喜爱!中学化学化学电源教案设计一一、教学设想动手实践、自主探究与合作沟通是新课程标准强调学生学习的重要方式。
在教学过程中,为了更好的指导学生自主学习、合作学习、自主探究,在实践中获得学问,从而表达建构主义“以学生为中心”的教育思想,我将教材内容与探究性学习结合在一起,依据学生的年龄特征及认知规律,设计了“由实践到理论,理论指导实践”的教学思路。
二、教材分析1.教材的地位和作用《化学电源》选自平凡中学课程标准试验教科书(山东科技版)《化学反响原理》(选修)第一章第三节。
在学习了原电池的工作原理后,通过对化学电源的学习,可以使学生了解原电池的实际应用,加深学生对原电池原理的理解,使学生的相识上升。
2.教学目标依据课程标准、教材内容的特点,结合学生的实际状况,确定如下教学目标。
(1)学问与技能①通过查阅资料,了解电池的独创开展史,相识电池的分类、构造、主要用途及对环境的危害,造就获得、分析、加工、利用信息的技能。
②了解三种常见化学电源的构造、工作原理及应用,并能设计一些简洁的原电池装置。
③通过试验探究稳固学生试验操作的根本理论与技能。
(2)过程与方法①通过查阅资料,使学生感悟求知过程,拓展所学的学问,造就学生收集处理信息,分析归纳的实力。
②通过用Flash展示三类化学电源的工作原理、探究过程的体验与沟通,造就学生试验设计的实力、发散式思维实力、创新实力、表达实力、与人沟通沟通、合作的实力,熬炼学生的思维品质,造就创新精神。
③使学生体会由实践到理论、再由理论指导实践的科学方法。
(3)情感看法与价值观①通过资料的查找,激发学生探究化学科学奥妙的爱好,使学生保持对科学的求知欲。
②通过试验探究,让学生尝试获得胜利的体验,造就他们的创新精神和一丝不苟的科学看法,激发了学生对生活的酷爱和期望③通过关注废旧电池的污染,渗透“绿色化学”意识教育,增加学生的环保意识,激发学生的社会责任感。
化学电源说课稿
![化学电源说课稿](https://img.taocdn.com/s3/m/2322e9b00875f46527d3240c844769eae109a345.png)
化学电源说课稿尊敬的各位评委、老师们:大家好!今天我说课的内容是“化学电源”。
一、教材分析“化学电源”是高中化学选修模块《化学反应原理》中的重要内容。
这部分知识不仅与日常生活密切相关,也是电化学理论的重要应用领域。
通过对化学电源的学习,学生能够进一步深化对原电池原理的理解,同时了解化学能与电能相互转化的实际应用,感受化学学科在解决能源问题方面的重要作用。
教材首先介绍了常见的化学电源类型,如一次电池、二次电池和燃料电池,然后分别阐述了它们的工作原理、特点和应用。
这部分内容既包含了丰富的化学知识,又具有较强的实用性和时代性。
二、学情分析学生在之前的学习中已经掌握了原电池的基本原理和构成条件,具备了一定的知识基础和分析问题的能力。
然而,对于化学电源中较为复杂的电极反应和工作原理,学生可能会感到理解困难。
此外,学生对于化学电源在实际生活中的应用了解相对较少,需要通过本节课的学习加以拓展和深化。
三、教学目标1、知识与技能目标(1)了解常见化学电源的种类、工作原理及特点。
(2)能够书写常见化学电源的电极反应式。
(3)理解化学电源的发展趋势和应用前景。
2、过程与方法目标(1)通过对化学电源工作原理的分析,培养学生的逻辑思维能力和创新能力。
(2)通过实验探究和小组讨论,提高学生的实验操作能力和合作交流能力。
3、情感态度与价值观目标(1)感受化学电源在人类社会发展中的重要作用,培养学生的社会责任感和环保意识。
(2)激发学生学习化学的兴趣,培养学生勇于探索、敢于创新的科学精神。
四、教学重难点1、教学重点(1)常见化学电源的工作原理和电极反应式的书写。
(2)化学电源的性能和应用。
2、教学难点(1)燃料电池的工作原理和电极反应式的书写。
(2)理解化学电源的发展对解决能源问题的重要意义。
五、教法与学法1、教法(1)讲授法:讲解化学电源的基本概念、工作原理和发展趋势,使学生形成系统的知识框架。
(2)实验法:通过实验演示,让学生直观地观察化学电源的工作现象,加深对知识的理解。
最新新人教版化学选修4高中《化学电源》教案.doc
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第四章电化学基础第二节化学电源学案高二()班姓名:学号:化学电源是将能转化为能的装置一、化学电源的分类化学电源21世纪教育网1、一次电池(又称干电池)如:普通锌锰电池、碱性锌锰电池、锌银电池、锂电池等。
放电 充电 (1)碱性锌锰电池,电解质是KOH ,其电极反应:负极(Zn ): 正极(MnO 2):总反应:(2)锌银电池的负极是Zn ,正极是Ag 2O ,电解质是KOH ,其电极总反应如下:Zn + Ag 2O = ZnO + 2Ag则:负极( ):正极( ):2、二次电池(又称充电电池或蓄电池)Pb (s)+ PbO 2(s) +2H 2SO 4(aq) 2PbSO 4(s) +2H 2O(l)①其放电电极反应:负极( ): 正极( ): ②其充电反应是上述反应的逆过程,则电极反应:(电化学上规定:发生氧化反应的电极为阳极,发生还原反应的电极为阴极) 阴极: 阳极:3、燃料电池燃料电池是一种持续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。
它与一般的化学电源不同,一般化学电池的活性物质储存在电池内部,故而限制了电池的容量,而燃料电池的电极本身不包括活性物质,只是一个催化转化元件。
如:氢氧燃料电池。
①中性介质时,电极反应:负极: 正极: 总反应:21世纪教育网②酸性介质时,电极反应:负极:正极:总反应:碱性介质时,电极反应:负极:正极:总反应:外,烃、肼、甲醇、氨、煤气等液体或气体,均可作燃料电池的燃料;除纯除H2氧气外,空气中的氧气也可作氧化剂。
练习、新型燃料电池,甲烷、氧气及KOH电解质溶液,用Pt作两个电极,写出两个电极的电极反应式和总反应式。
21世纪教育网。
4.1.2化学电源教学设计2023-2024学年高二上学期化学人教版(2019)选择性必修1
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- Zn片在CuSO4溶液中发生腐蚀的原理
- Zn与CuSO4发生置换反应,生成ZnSO4和Cu
- Zn片失去电子,形成Zn2+离子,Cu2+离子在Zn片表面得到电子,形成Cu金属
板书设计要求简洁明了,突出重点,以便于学生理解和记忆。同时,通过艺术性和趣味性的设计,激发学生的学习兴趣和主动性。例如,可以使用图示、颜色标注、符号标记等方法,使板书更具吸引力。
6. 实践操作(15分钟)
7. 总结与反思(5分钟)
最后,请大家总结一下今天所学的知识,并反思自己在学习过程中的收获和不足。我们可以互相交流,共同进步。
拓展与延伸
六、拓展与延伸
1. 提供与本节课内容相关的拓展阅读材料:《化学电源的应用与研究》(化学工业出版社)、《电化学原理及其应用》(高等教育出版社)等。同时,推荐学生阅读一些科研论文或最新的科技新闻,以了解化学电源在现代科技领域的最新进展。
4.1.2 化学电源 教学设计 2023-2024学年高二上学期化学人教版(2019)选择性必修1
主备人
备课成员
课程基本信息
1.课程名称:化学电源
2.教学年级和班级:高二上学期化学人教版(2019)选择性必修1
3.授课时间:根据学校的具体安排决定
4.教学时数:1课时(45分钟)
核心素养目标
1. 理解能力:通过学习,学生能够理解化学电源的基本概念、原理和特点,以及不同类型电源的工作原理和应用。
学习者分析
1. 学生已经掌握了哪些相关知识:学生在之前的化学学习中,已经掌握了化学基本概念、原子结构、化学反应等基础知识,对电化学的基本概念和原理有一定的了解。
2. 学生的学习兴趣、能力和学习风格:学生对化学实验和实践操作 generally 感兴趣,具有一定的观察、实验和分析问题的能力。在学习风格上,部分学生偏爱理论解析,而部分学生更注重实践操作。
高二化学最新课件-第二节化学电源 精品
![高二化学最新课件-第二节化学电源 精品](https://img.taocdn.com/s3/m/810b0b701eb91a37f1115c60.png)
(阴极)
正极:PbO2 +4H++SO42-+2e-
充电
PbSO4 +2H2O
(阳极)
铅蓄电池
电池反应
放电
Pb + PbO2 + 2H2SO4
(负极) (正 极 ) (电解液)
充电
2PbSO4 + 2H2O
(白色沉淀)
过程
放电过程
充电过程
负极反应 Pb(铅)→PbSO (硫酸铅) PbSO (硫酸度最小的金属,用锂作为电 池的负极,跟用相同质量的其他金属作 负极相比较,使用寿命大大延长。
2、铅蓄电池
铅蓄电池是以平 行排列的铅、铅锑合 金或铅钙合金栅板为 主架,栅格中交替地 填充着负极和正极地 铅和二氧化铅,电解 质为H2SO4溶液。
H2SO4
负极: Pb+SO4
2-
放电
充电
PbSO4+2e放电
正极反应 两电极质量
PbO2→PbSO4 增加
硫酸浓度变小,密度变小
PbSO4→ PbO2 减少
硫酸浓度变大,密度变大
硫酸溶液
能量转换
化學能→電能
電能→化學能
3、新型燃料电池
燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂 的化学能直接转换成电能的化学电池。
3.氢氧燃料电池 是以氢气为燃料,氧 1)若电解质溶液为 KOH 气为氧化剂,铂作电 负极: 2H2+4OH4H2O+4e极,及相应的电解质
电极材料:石墨、锌
电解质:NH4Cl、ZnCl2 负极:Zn Zn2++2e2NH3+H2
正极:2NH4++2e-
电池反应:Zn+ 2NH4+ ===Zn 2+ +2NH3+H2
人教版化学必修二化学电源教案
![人教版化学必修二化学电源教案](https://img.taocdn.com/s3/m/bdfe71bee43a580216fc700abb68a98270feac72.png)
人教版化学必修二化学电源教案教案标题:人教版化学必修二化学电源教案教案目标:1. 了解化学电源的基本概念和原理。
2. 掌握化学电源的分类和特点。
3. 理解化学电源在生活和工业中的应用。
教案步骤:第一步:导入(5分钟)引入化学电源的概念,通过提问和讨论激发学生对化学电源的兴趣。
第二步:知识讲解(15分钟)1. 讲解化学电源的基本原理,包括氧化还原反应和电化学反应。
2. 介绍化学电源的分类,如原电池和蓄电池,并解释其工作原理和特点。
3. 分析化学电源在生活和工业中的应用,如干电池、汽车蓄电池和太阳能电池等。
第三步:实验演示(20分钟)1. 进行一个简单的化学电源实验,如铜锌电池实验。
2. 引导学生观察实验现象,分析实验结果,并理解实验过程中发生的化学反应。
第四步:小组讨论(15分钟)将学生分成小组,让他们就化学电源的优缺点及应用进行讨论,并总结归纳。
第五步:展示和总结(10分钟)每个小组派代表上台展示他们的讨论成果,并进行总结。
教师进行点评和补充。
第六步:作业布置(5分钟)布置相关的课后作业,如阅读相关教材、解答习题或进行实验报告。
教案评估:1. 学生在实验中的表现和讨论的积极性。
2. 学生对化学电源的理解程度和应用能力。
3. 课后作业的完成情况和质量。
教案拓展:1. 针对高年级学生,可以引导他们进行更复杂的化学电源实验,如燃料电池实验。
2. 引导学生进行化学电源的创新设计,如自制简易电池或改进现有电池的性能。
教案注意事项:1. 实验过程中要注意安全,确保学生正确使用实验器材和化学品。
2. 鼓励学生提问和互动,激发他们的学习兴趣。
3. 在知识讲解中使用图表、实物模型等辅助工具,帮助学生更好地理解和记忆。
4. 在小组讨论和展示环节,要鼓励学生积极参与,培养他们的团队合作和表达能力。
最新人教版选修4第二节《化学电源》教案
![最新人教版选修4第二节《化学电源》教案](https://img.taocdn.com/s3/m/f41eede728ea81c758f578c9.png)
最新人教版选修4第二节《化学电源》教案化学电源》教学设计课题:选修4第四单元《电化学》第二课题:化学电源教学目标:知识与能力:1.复习原电池的化学原理,掌握形成原电池的基本条件。
2.常识性介绍日常生活中常用的化学电源。
并能从电极反应的角度认识常见电源的化学原理。
过程与方法:1.通过拆分干电池和学会自制简易电池培养学生观察能力与分析思维能力,并通过了解电池的化学组成而增强环保意识。
2.通过化学化学电源的使用史实引导学生以问题为中心的学习方法。
学会发现问题、解决问题的方法。
加深理解实践→认识→再实践→再认识的辨证唯物主义的思维方法。
情感态度价值观:1.通过原电池的发明、发展史,培养学生实事求是勇于创新的科学态度。
2.激发学生的学习兴趣与投身科学追求真理的积极情感。
3.体验科学探究的艰辛与愉悦,增强为人类的文明进步学习化学的责任感和使命感。
教学重点:常见化学电源的化学原理。
教学难点:常见化学电源的电极反应。
教学手段:实验探究法教学用具:多媒体;燃料电池制取实验仪器、实验药品;自制的简易电池;打开的锌锰干电池教学过程:教学程序一:复习原电池原理及条件组成原电池的条件:①有两种活动性不同的金属(或一种是非金属导体)作电极②电极均插入电解质溶液中③两极相连形成闭合回路立即用多媒体展示相应的原电池图片,使学生的认识直观、清晰。
再很自然地引出利用原电池的原理我们已经制作使用的化学电池。
教学程序二:【新授知识】一、化学电源:1、人们依据原电池的反应原理,发明并制造了多种多样的化学电源。
展示常见化学电源的图片,使学生形成感性认识。
电池可分为化学电池,太阳能电池,原子能电池。
2、化学电源的能量转化率是燃料燃烧所不可比拟的。
3、电池的优劣怎么判断?4、化学电源常见分类有一次电池、二次电池和燃料电池之分。
二、常见化学电源的组成与反应原理:1、一次电池:锌锰干电池银锌纽扣电池老师展示打开的锌锰干电池,和学生一起认识其内部构造和化学组成。
4.1.2化学电源(教学设计)高二化学(人教版2019选择性必修1)
![4.1.2化学电源(教学设计)高二化学(人教版2019选择性必修1)](https://img.taocdn.com/s3/m/0cbbae57c381e53a580216fc700abb68a882ad64.png)
第四章《化学反应与电能》教学设计第一节原电池的工作原理第二课时化学电源池的性能和安全性也在不断提高。
我们也可以进一步思考化学电源在电动汽车中的应用,它作为电动汽车的动力来源,能够将化学能转化为电能,为车辆提供动力。
随着电动汽车的普及和发展,它对环境的贡献不容忽视。
电动汽车相较于传统燃油汽车,可以减少燃油排放和环境污染,符合环保意识和社会发展趋势。
化学电源在电动汽车中的应用和推广具有重要意义,它可以促进环保意识的普及和可持续发展。
【互动环节】【问题1】老师将学生分为小组讨论思考,结合生活中的电池使用,怎么判断优劣?【学生1】表明自己使用,看待机时长;【学生2】通过自己使用的充电宝,观察电池体积大小,输出的功率等;【学生3】结合自己用的一些小的电器,通过可以反复充电的电池判断电池价值。
【老师】对学生的生活中的常识表示肯定,总结判断电池的优劣指标。
●判断电池优劣的指标(简单了解)1.比能量:单位质量或单位体积所能输出电能的多少,单位是(W·h)·kg-1或(W·h)·L-1。
2.比功率:单位质量或单位体积所能输出功率的大小,单位是W·kg-1或W·L-1。
3.电池的可储存时间的长短。
【问题2】同学们刚才列举了很多种电池,那么这些电池都如何分类的?【学生】电池可以分为一次电池,充电电池(二次电池)。
【老师】对化学电源分类,概念进行总结:【投影】●化学电源的分类:化学电源可以分为一次电池、二次电池和燃料电池等①一次电池:也叫做干电池,放电后不可再充电②二次电池:又称可充电电池或蓄电池,放电后可以再充电使活性物质获得再生③燃料电池:连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电源【交流】使用后的废弃电池中含有汞、镉、铬、铅等大量的重金属和酸碱等有害物质,随处丢弃会给土壤、水源等造成严重的污染。
废弃电池要进行回收利用。
【对应练习1】下列说法错误的是()A.依据原电池的原理设计出了化学电源B.原电池是化学电源的雏形【投屏】1普通锌锰干电池常见的锌锰干电池的构造如图所示。
高二化学选修课件化学电源
![高二化学选修课件化学电源](https://img.taocdn.com/s3/m/9e556ea6162ded630b1c59eef8c75fbfc77d94b1.png)
电解池的构造与组成
01
02
03
04
电解质溶液
提供自由移动的离子,是电解 反应发生的场所。
电极
阳极和阴极,通常由金属或石 墨等导电材料制成。
电源
提供电能,驱动电解反应的进 行。
隔膜
防止阳极和阴极直接接触,避 免短路。
电解池的种类和特点
水溶液电解池
电解质为水溶液,电极反应在水中进行。如 电解水制氢气和氧气。
负极锌失去电子生成锌离子,正极二 氧化锰得到电子生成锰离子和水。
优点
体积小、重量轻、携带方便、价格便 宜。
缺点
容量较低、不适合大电流放电、废弃 后污染环境。
铅蓄电池
01
构造
以铅及其氧化物为电极材料,硫酸 为电解质。
优点
电压稳定、价格便宜、维护简单、 质量稳定、可靠性高。
03
02
工作原理
充电时电能转化为化学能,放电时 化学能转化为电能。
保持稳定的能力。
环保性
电池在生产、使用和废 弃处理过程中,对环境
造成的影响程度。
化学电源的性能测试方法
充放电测试
内阻测试
通过特定的充放电设备对电池进行充放电 ,记录其电压、电流、温度等参数变化, 评估电池的充放电性能。
利用内阻测试仪测量电池的内阻,了解电 池在充放电过程中的能量损失情况。
循环寿命测试
燃料电池
燃料电池是一种将燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。它具有能量转换 效率高、环保等优点。目前,燃料电池在交通、航天等领域得到了广泛应用,同时也在不 断探索新的应用领域。
固态电池
固态电池是一种使用固态电解质代替传统液态电解质的电池。它具有高安全性、高能量密 度等优点,是未来化学电源发展的重要方向之一。目前,固态电池的研究主要集中在电解 质材料、电极材料等方面。
高中化学化学电源教案
![高中化学化学电源教案](https://img.taocdn.com/s3/m/8dc0abf964ce0508763231126edb6f1afe007156.png)
高中化学化学电源教案
教学内容: 化学电源的理论和应用
教学目标:
1. 了解化学电池的基本原理和结构
2. 掌握化学电源的分类
3. 掌握化学电源在日常生活中的应用
教学重点:
1. 化学电源的原理和分类
2. 化学电源在日常生活中的应用
教学难点:
1. 对化学电源的原理和结构进行深入理解
2. 掌握化学电源的应用和优缺点
教学准备:
1. 教师准备化学电源的相关知识和案例
2. 学生准备笔记本和书写工具
教学过程:
1. 导入:
教师用一个简单的实验或例子引出化学电源的概念,让学生了解化学电源在生活中的应用。
2. 理论学习:
教师介绍化学电源的基本原理和结构,并讲解不同种类的化学电源的分类和特点。
3. 实例分析:
教师通过实际案例,分析化学电源在手机、电脑等电子设备中的应用,让学生了解化学电
源的实际用途。
4. 讨论互动:
教师引导学生进行讨论,让他们分享自己对化学电源的理解和应用,鼓励学生提出问题和思考。
5. 总结:
教师对化学电源的知识进行总结,并帮助学生梳理掌握的重点和难点。
6. 课堂作业:
布置相关的练习题,巩固学生对化学电源相关知识的理解和应用能力。
教学反馈:
在下节课时,教师可对学生的作业进行检查和反馈,了解学生对化学电源的掌握程度,以便调整教学内容和方法。
人教版高中化学教案-化学电源
![人教版高中化学教案-化学电源](https://img.taocdn.com/s3/m/00d3ad06ba0d4a7303763a2b.png)
下列敘述不正確的是 A.a電極是負極
BD
B.b電極的電極反應為:4OH--4e- =2H2O+O2 C.氫氧燃料電池是一種具有應用前景的綠色電源
D.氫氧燃料電池是一種只能將氧化劑和燃料全部儲
藏在電池內的發電裝置
一種新型的燃料電池,它以多孔鎳板為電極插入 KOH溶液中,然後分別向兩極通入乙烷和氧氣, 其 總 反 應 為 : 2C2H6+7O2+8KOH==4K2CO3+10H2O , 有關此電池的推斷正確的是B C
用途:電腦、照相機、手錶、心臟起搏器、 火箭等。
4、海水電池(鋁-空氣燃料電池):
電極反應:
(-)Al : 4Al – 12e- = 4Al3+
(+) 空氣(C): 3O2 + 6H2O +12e- = 12OH用作海洋航標燈,用海水作為電解質溶液。
4Al + 3O2 + 6H2O = 4Al(OH)3
小結
原電池電極反應式的書寫注意事項: (1)原氧負。 (2)要注意溶液的酸鹼性,適當的在電 極方程式兩邊添加H+、OH—、H2O,以遵 循電荷守恆和品質守恆。
特殊情況:非水溶液 (3)要注意電極反應產物是否與電解質 溶液發生反應。
2. 甲烷燃料電池(電解質溶液為氫氧 化鉀溶液)
正極: 2O2 + 8e- + 4H2O == 8OH負極: CH4 + 10OH- -8e == CO32- + 7H2O 總反應:CH4 + 2O2 + 2OH- == CO32- + 3H2O
1.氫氧燃料電池:
鹼性(KOH)電解質溶液: 負極:2H2 -4e- + 4OH- = 4H2O 正極:O2 +4e- + 2H2O = 4OH酸性電解質: 負極:2H2 -4e- = 4H+ 正極:O2 +4e- + 4H+ = 2H2O
最新整理高二化学教学高二化学化学电源012.docx
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最新整理高二化学教学高二化学化学电源012化学:4.2《化学电源》学案(1)(新人教版选修4)学习目标:1.使学生了解日常生活中常用化学电源的种类和新型化学电源2.了解常见化学电源的工作原理,学会电极反应式的书写3.掌握有关原电池的计算4.了解废旧电池对环境的危害,树立环保意识学习重点:一次电池、二次电池和燃料电池的反应原理、性能及其应用一、化学电池1.概念:_____________________________________________⑴_______________________2.分类:⑵_______________________⑶_______________________二、一次电池1.普通锌锰电池-干电池干电池是用锌筒外壳作负极,位于中央的顶盖有铜帽的石墨作正极,在石墨周围填充ZnCl2,NH4Cl和淀粉糊作电解质,还填有MnO2黑色粉末负极:___________________________正极:__________________________缺点:__________________________________________________2.银锌电池-钮扣电池正极Ag2O,负极锌,电解质溶液为KOH电池总反应:Ag2O+Zn=2Ag+ZnO负极:______________________________________正极:______________________________________3.锂电池用金属锂作负极,MnO2作正极,LiClO4有机电解液电池总反应:Li+MnO2=LiMnO2负极:正极:MnO2+e-=MnO2-三、二次电池1.铅蓄电池正极棕褐色的PbO2,负极是海绵状的金属铅,两极均浸入H2SO4溶液中,且两极间用微孔橡胶或微孔塑料隔开放电时:负极:Pb+SO42--2e-=PbSO4正极:PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2O当放电进行到H2SO4的浓度降低,溶液的密度达1.18g/cm3时应停止使用,蓄电池放电的总化学方程式:_____________________________.蓄电池放电和充电的总反应式:PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4↓+2H2O2.银锌蓄电池银锌电池是一种高能电池,正极由Ag2O和少量石墨组成的正极活性材料,负极填充锌汞合金作负极活性材料,电解质溶液为KOH浓溶液负极:Zn+2OH-2e=ZnOH2正极:Ag2O+H2O+2e=2Ag+2OH放电的总化学方程式:_____________________________________总反应式:Zn+Ag2O+H2OZnOH2+2Ag四、燃料电池1.氢氧燃料电池:电极材料是多孔镍电极,它工作时电池反应式为:2H2+O2=2H2O,电解质可用KOH或H2SO4(1)碱性介质负极:_________________________________________________正极:_________________________________________________(2)酸性介质:负极:____________________________________________正极:____________________________________________2.甲烷燃料电池:该电池用金属铂片插入电解质溶液中作电极,又在两极上分别通甲烷和O2 (1)碱性介质负极:______________________________________正极:______________________________________(2)酸性介质:负极:_______________________________________正极:_______________________________________3.甲醇燃料电池:例1.(1999年全国高考化学题)氢镍电池是近年开发出来的可充电电池,它可以取代会产生污染的铜镍电池。
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最新整理高二化学教学化学电源第二节化学电源一、化学电池的种类化学电池:借助于化学能直接转变为电能的装置。
化学电池的主要部分是电解质溶液,和浸在溶液中的正极和负极,使用时将两极用导线接通,就有电流产生,因而获得电能。
化学电池放电到一定程度,电能减弱,有的经充电复原又可使用,这样的电池叫蓄电池,如铅蓄电池、银锌电池等;有的不能充电复原,称为原电池,如干电池、燃料电池等。
下面介绍化学电池的种类:1.干电池:普通锌锰干电池的简称,在一般手电筒中使用锌锰干电池,是用锌皮制成的锌筒作负极兼做容器,中央插一根碳棒作正极,碳棒顶端加一铜帽。
在石墨碳棒周围填满二氧化锰和炭黑的混合物,并用离子可以通过的长纤维纸包裹作隔膜,隔膜外是用氯化锌、氯化铵和淀粉等调成糊状作电解质溶液;电池顶端用蜡和火漆封口。
在石墨周围填充ZnCl2、NH4Cl和淀粉糊作电解质,还填有MnO2作去极化剂吸收正极放出的H2,防止产生极化现象,即作去极剂,淀粉糊的作用是提高阴、阳离子在两个电极的迁移速率。
电极反应为:负极Zn-2e=Zn2+正极2+2e=2NH3+H2H2+2MnO2=Mn2O3+H2O正极产生的NH3又和ZnCl2作用:Zn2++4NH3=[ZnNH34]2+干电池的总反应式:Zn+2NH4Cl+2MnO2=ZnNH32Cl2+Mn2O3+H2O或2Zn+4NH4Cl+2MnO2=[ZnNH32]Cl2+ZnCl2+Mn2O3+H2O正极生成的氨被电解质溶液吸收,生成的氢气被二氧化锰氧化成水。
干电池的电压15V—16V。
在使用中锌皮腐蚀,电压逐渐下降,不能重新充电复原,因而不宜长时间连续使用。
这种电池的电量小,在放电过程中容易发生气涨或漏液。
而今体积小,性能好的碱性锌—锰干电池是电解液由原来的中性变为离子导电性能更好的碱性,负极也由锌片改为锌粉,反应面积成倍增加,使放电电流大加幅度提高。
碱性干电池的容量和放电时间比普通干电池增加几倍。
2.铅蓄电池:铅蓄电池可放电亦可充电,具有双重功能。
它是用硬橡胶或透明塑料制成长方形外壳,用含锑5%~8%的铅锑合金铸成格板,在正极格板上附着一层PbO2,负极格板上附着海绵状金属铅,两极均浸在一定浓度的硫酸溶液密度为125—128g/cm3中,且两极间用微孔橡胶或微孔塑料隔开。
放电的电极反应为:负极:Pb+-2e=PbSO4↓正极:PbO2+4H+++2e=PbSO4↓+2H2O铅蓄电池的电压正常情况下保持20V,当电压下降到185V 时,即当放电进行到硫酸浓度降低,溶液密度达118g/cm3时即停止放电,而需要将蓄电池进行充电,其电极反应为:阳极:PbSO4+2H2O-2e=PbO2+4H++阴极:PbSO4+2e=Pb+当密度增加至128g/cm3时,应停止充电。
这种电池性能良好,价格低廉,缺点是比较笨重。
蓄电池放电和充电的总反应式:PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4↓+2H2O目前汽车上使用的电池,有很多是铅蓄电池。
由于它的电压稳定,使用方便、安全、可靠,又可以循环使用,因此广泛应用于国防、科研、交通、生产和生活中。
3.银锌蓄电池银锌电池是一种高能电池,它质量轻、体积小,是人造卫星、宇宙火箭、空间电视转播站等的电源。
目前,有一种类似干电池的充电电池,它实际是一种银锌蓄电池,电解液为KOH溶液。
常见的钮扣电池也是银锌电池,它用不锈钢制成一个由正极壳和负极盖组成的小圆盒,盒内靠正极盒一端充由Ag2O和少量石墨组成的正极活性材料,负极盖一端填充锌汞合金作负极活性材料,电解质溶液为KOH浓溶液,溶液两边用羧甲基纤维素作隔膜,将电极与电解质溶液隔开。
负极:Zn+2OH-2e=ZnOH2正极:Ag2O+H2O+2e=2Ag+2OH银锌电池跟铅蓄电池一样,在使用放电一段时间后就要充电,充电过程表示如下:阳极:2Ag+2OH-2e=Ag2O+H2O阴极:ZnOH2+2e=Zn+2OH总反应式:Zn+Ag2O+H2OZnOH2+2Ag一粒钮扣电池的电压达159V,安装在电子表里可使用两年之久。
4.燃料电池:燃料电池是使燃料与氧化剂反应直接产生电流的一种原电池,所以燃料电池也是化学电源。
它与其它电池不同,它不是把还原剂、氧化剂物质全部贮存在电池内,而是在工作时,不断地从外界输入,同时把电极反应产物不断排出电池。
因此,燃料电池是名符其实地把能源中燃料燃烧反应的化学能直接转化为电能的“能量转换器”。
燃料电池的正极和负极都用多孔炭和多孔镍、铂、铁等制成。
从负极连续通入氢气、煤气、发生炉煤气、水煤气、甲烷等气体;从正极连续通入氧气或空气。
电解液可以用碱如氢氧化钠或氢氧化钾等把两个电极隔开。
化学反应的最终产物和燃烧时的产物相同。
燃料电池的特点是能量利用率高,设备轻便,减轻污染,能量转换率可达70%以上。
当前广泛应用于空间技术的一种典型燃料电池就是氢氧燃料电池,它是一种高效低污染的新型电池,主要用于航天领域。
它的电极材料一般为活化电极,碳电极上嵌有微细分散的铂等金属作催化剂,如铂电极、活性炭电极等,具有很强的催化活性。
电解质溶液一般为40%的KOH溶液。
电极反应式为:负极H22H2H+2OH-2e=2H2O正极O2+2H2O+4e=4OH电池总反应式为:2H2+O2=2H2O另一种燃料电池是用金属铂片插入KOH溶液作电极,又在两极上分别通甲烷燃料和氧气氧化剂。
电极反应式为:负极:CH4+10OH--8e=+7H2O;正极:4H2O+2O2+8e=8OH。
电池总反应式为:CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O目前已研制成功的铝—空气燃料电池,它的优点是:体积小、能量大、使用方便、不污染环境、耗能少。
这种电池可代替汽油作为汽车的动力,还能用于收音机、照明电源、野营炊具、野外作业工具等。
5.锂电池:锂电池是金属锂作负极,石墨作正极,无机溶剂亚硫酰氯SO2Cl2在炭极上发生还原反应。
电解液是由四氯铝化锂LiAlCl4溶解于亚硫酰氯中组成。
它的总反应是锂与亚硫酰氯发生反应,生成氯化锂、亚硫酸锂和硫。
8Li+3SO2Cl2=6LiCl+Li2SO3+2S锂是密度最小的金属,用锂作为电池的负极,跟用相同质量的其它金属作负极相比较,能在较小的体积和质量下能放出较多的电能,放电时电压十分稳定,贮存时间长,能在2163—3441K温度范围内工作,使用寿命大大延长。
锂电池是一种高能电池,它具有质量轻、电压高、工作效率高和贮存寿命长的优点,因而已用于电脑、照相机、手表、心脏起博器上,以及作为火箭、导弹等的动力资源。
微型电池:常用于心脏起搏器和火箭的一种微型电池是锂电池。
这种电池容量大,电压稳定,能在567℃—711℃温度范围内正常工作。
6.海水电池1991年,我国首创以铝─空气─海水电池为能源的新型电池,用作海水标志灯已研制成功。
该电池以取之不尽的海水为电解质溶液,靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流。
只要把灯放入海水中数分钟,就会发出耀眼的白光,其能量比干电池高20─50倍。
负极材料是铝,正极材料可以用石墨。
电极反应式为:负极反应:Al-3e=Al3+,正极反应:2H2O+O2+4e=4OH。
电池总反应式为:4Al+3O26H2O=4AlOH37.溴—锌蓄电池国外新近研制的的基本构造是用碳棒作两极,溴化锌溶液作电解液。
电极反应式为:负极反应:Zn-2e=Zn2+正极反应:Br2+2e=2Br电池总反应式为:Zn+Br2=ZnBr2二、相关考题和练习例1.(2000年全国高考理综题)熔融盐燃料电池具有高的发电效率,因而受到重视,可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质,CO为阳极燃气,空气与CO2的混合气体为阴极助燃气,制得在650℃下工作的燃料电池,完成有关的电池反应式:阳极反应式:2CO+2CO32--4e-==4CO2阴极反应式:_________________,电池总反应式:_______________。
解析:作为燃料电池,总的效果就是把燃料进行燃烧。
本题中CO为还原剂,空气中O2为氧化剂,电池总反应式为:2CO+O2==2CO2。
用总反应式减去电池负极(即题目指的阳极)反应式,就可得到电池正极(即题目指的阴极)反应式:O2+2CO2+4e-==2CO32-。
例2.(1999年全国高考化学题)氢镍电池是近年开发出来的可充电电池,它可以取代会产生污染的铜镍电池。
氢镍电池的总反应式是:(1/2)H2+NiO(OH)Ni(OH)2根据此反应式判断下列叙述中正确的是()A.电池放电时,电池负极周围溶液的pH不断增大B.电池放电时,镍元素被氧化C.电池充电时,氢元素被还原D.电池放电时,H2是负极解析:电池的充、放电互为相反的过程,放电时是原电池反应,充电时是电解池反应。