2018年高中化學 第1章 化學反應與能量轉化 1.3 化學能轉化為電能——電池 第3課時課件1 魯科版選修4.ppt
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新型化學電源,第一章第三節(jié)化學能轉化為電能,高考考情分析:,關于電化學的內(nèi)容是歷年高考的重點知識之一,在高考試題中出現(xiàn)的概率較高。近幾年中,新型電池工作原理特別是燃料電池成為高考命題的熱點。高考考查的內(nèi)容有:(1)原電池與電解池的電極判斷,電極產(chǎn)物分析及電極反應式和有關計算。(2)原電池與電解的原理及應用。(3)對幾種新型電池的電極反應的認識和書寫。,燃料電池,簡單地說,燃料電池(FuelCell)是一種將存在于燃料與氧化劑中的化學能直接轉化為電能的發(fā)電裝置。燃料和空氣分別送進燃料電池,電就被奇妙地生產(chǎn)出來。它從外表上看有正負極和電解質(zhì)等,像一個蓄電池,但實質(zhì)上它不能“儲電”而是一個“發(fā)電廠”。燃料電池具有發(fā)電效率高、能量轉化效率高、環(huán)境污染少等優(yōu)點。燃料電池無論是作為清潔型新能源,還是未來的可再生替代型能源,隨著技術不斷更新,規(guī)?;纳a(chǎn)將得到市場的青睞,燃料電池將得到更廣闊的發(fā)展。,高考中的新型電池,有“氫鎳電池”、“高鐵電池”、“鋅錳堿性電池”、我國首創(chuàng)的“海洋電池”、“燃料電池”(如新型細菌燃料電池、氫氧燃料電池、丁烷燃料電池、甲醇質(zhì)子交換膜燃料電池、CO燃料電池)、“鋰離子電池”、“銀鋅電池”、“鈕扣電池”等。這些電池一般具有高能環(huán)保、經(jīng)久耐用,電壓穩(wěn)定、比能量(單位質(zhì)量釋放的能量)高等特點。取材于這些知識點的試題,由于題材廣、信息新、陌生度大,所以,大多數(shù)考生對這類試題感到難,而難在何處又十分迷茫。實際上這些題目主要考查的是學生遷移應用的能力。具體有以下幾種考查角度:,【知識基礎】在Zn-Cu/H2SO4原電池中,較活潑的金屬材料作負極,較不活潑的金屬材料或非金屬材料作正極。負極:Zn-2e-Zn2+;正極:2H+2e-H2,新型電池中,負極材料,正極材料,元素化合價升高的物質(zhì)發(fā)生氧化反應的物質(zhì),元素化合價降低的物質(zhì)發(fā)生還原反應的物質(zhì),角度一新型電池“放電”時正極、負極的判斷,【解題指導】,例1下圖是一種染料敏化太陽能電池的示意圖。電池的一個電極由有機光敏燃料(S)涂覆在TiO2納米晶體表面制成,另一電極由導電玻璃鍍鉑構成,電池中發(fā)生的反應為:,下列關于該電池敘述錯誤的是()A電池工作時,離子在鍍鉑導電玻璃電極上放電B電池工作時,是將太陽能轉化為電能C電池的電解質(zhì)溶液中I和I3的濃度不會減少D電池中鍍鉑導電玻璃為正極,A,即時訓練1:,下圖為氫氧燃料電池原理示意圖,按照此圖的提示,下列敘述不正確的是()A:a電極是負極B:b電極的電極反應為:4OH-4e-=2H2O+O2C: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不需要將還原劑和氧化劑全部儲存在電池內(nèi)的新型發(fā)電裝置,B,H2入口,a電極,b電極,O2入口,H+,OH-,H2O,即時訓練2:,我國首創(chuàng)的海洋電池以鋁板為負極,鉑網(wǎng)為正極,海水為電解質(zhì)溶液,空氣中的氧氣與鋁反應產(chǎn)生電流。電池總反應為:4Al3O26H2O=4Al(OH)3,下列說法不正確的是()A正極反應為:O22H2O4e4OHB電池工作時,電流由鋁電極沿導線流向鉑電極C以網(wǎng)狀的鉑為正極,可增大與氧氣的接觸面積D該電池通常只需要更換鋁板就可繼續(xù)使用,B,【解題指導】首先分析物質(zhì)得失電子的情況,然后再考慮電極反應生成的物質(zhì)是否跟電解質(zhì)溶液中的離子發(fā)生反應。對于較為復雜的電極反應,可以利用:總反應較簡單一極電極反應式=較復雜一極電極反應式。,角度二新型電池“放電”時正極、負極上電極反應式的書寫,例2下圖是一種航天器能量儲存系統(tǒng)原理示意圖。下列說法正確的是(),A該系統(tǒng)中只存在3種形式的能量轉化B裝置Y中負極的電極反應式為:O22H2O4e4OHC裝置X能實現(xiàn)燃料電池的燃料和氧化劑再生D裝置X、Y形成的子系統(tǒng)能實現(xiàn)物質(zhì)的零排放,并能實現(xiàn)化學能與電能間的完全轉化,C,被稱之為“軟電池”的紙質(zhì)電池,采用一個薄層紙片作為傳導體,在其一邊鍍鋅,而在其另一邊鍍二氧化錳。在紙內(nèi)的離子“流過”水和氧化鋅組成的電解液。電池總反應為Zn+2MnO2+H2OZnO+2MnO(OH)。下列說法正確的是()A.該電池的正極為鋅B.該電池反應中二氧化錳起催化劑作用C.當0.1molZn完全溶解時,流經(jīng)電解液的電子個數(shù)為1.2041023D.電池正極反應式為2MnO2+2e-+2H2O2MnO(OH)+2OH-,D,即時訓練3:,研討,某原電池中,試完成下列問題:1.電解質(zhì)溶液為KOH(aq),分別向兩極通入C2H4、O2Al(g)、Cl22.電解質(zhì)溶液為H2SO4(aq),分別向兩極通入C2H4、O2Al(g)、Cl2正極反應:_;負極反應:_;電池總反應:_;,答案:分別向兩極通入C2H4、O2(1)KOH(aq),正極反應:3O212e6H2O12OH負極反應:C2H412e16OH2CO3210H2O電池總反應:C2H43O24KOH2K2CO34H2O(2)H2SO4(aq)正極反應:3O212e12H6H2O負極反應:C2H412e4H2O2CO212H電池總反應:C2H43O22CO22H2O,分別向兩極通入Al(g)、Cl2KOH(aq)正極反應:3Cl26e6Cl負極反應:2Al6e8OH2Al(OH)4電池總反應:3Cl22Al8KOH6KCl2KAl(OH)4H2SO4(aq)正極反應:3Cl26e6Cl負極反應:2Al6e2Al3電池總反應:3Cl22Al2AlCl3,【知識基礎】充電的實質(zhì)就是把放電時發(fā)生的變化再復原的過程。如鉛蓄電池:,首先應搞明白原電池放電時的正、負極,再根據(jù)電池充電時,陽極接正極,陰極接負極的原理,進行分析。,【解題指導】,角度三新型電池“充電”時陰極、陽極的判斷,B,即時訓練4,鉛蓄電池的充、放電反應方程式為:PbPbO22H2SO42PbSO42H2O。關于鉛蓄電池的說法正確的是()A在放電時,正極發(fā)生的反應是:PbSO42-PbSO42eB在放電時,該電池的負極材料是鉛板C在充電時,電池中硫酸的濃度不斷變小D在充電時,陽極發(fā)生的反應是:PbSO42ePbSO42-,B,即時訓練5,高鐵電池是一種新型可充電電池,與普通高能電池相比,該電池能長時間保持穩(wěn)定的放電電壓。高鐵電池的總反應為:3Zn2K2FeO48H2O3Zn(OH)22Fe(OH)34KOH,下列敘述不正確的是()A放電時負極反應為:Zn2OH2eZn(OH)2B充電時陽極反應為:Fe(OH)35OH3eFeO42-4H2OC放電時每轉移3mol電子,正極有1molK2FeO4被氧化D放電時正極附近溶液的堿性增強,C,【知識基礎】原電池中,陽離子移向正極,陰離子移向負極,如Zn-Cu(稀H2SO4)電池中:H+移向Cu極;SO移向Zn極。電解池中,陽離子移向陰極,陰離子移向陽極,符合帶電微粒在電場中的運動規(guī)律。,【解題指導】,角度四新型電池充、放電時,電解質(zhì)溶液中離子移動方向的判斷,首先應分清電池是放電還是充電;再判斷出正、負極或陰、陽極,進而即可確定離子的移動方向。,C,即時訓練6,將兩個鉑電極插入KOH溶液中,向兩極分別通入CH4和O2,構成甲烷燃料電池。已知,通入CH4的一極,其電極反應式是:CH410OHCO32-7H2O8e;通入O2的另一極,其電極反應式是:2O24H2O8e8OH。下列敘述不正確的是()A通入CH4的電極為負極B正極發(fā)生氧化反應C燃料電池工作時,溶液中的OH向負極移動D該電池使用一段時間后應補充KOH,B,即時鞏固1.以葡萄糖為燃料的微生物燃料電池結構示意圖如圖所示。關于該電池的敘述正確的是(),A該電池能夠在高溫下工作B電池的負極反應為C6H12O66H2O6CO224H24eC放電過程中,H從正極區(qū)向負極區(qū)遷移D在電池反應中,每消耗1mol氧氣,理論上能生成標準狀況下CO2氣體22.4/6L,B,2固體氧化物燃料電池是以固體氧化鋯氧化釔為電解質(zhì),這種固體電解質(zhì)在高溫下允許氧離子(O2)在其間通過。該電池的工作原理如下圖所示,其中多孔電極a、b均不參與電極反應。,下列判斷正確的是()A有O2參加反應的a極為電池的負極Bb極的電極反應式為H22eO2=H2OCa極對應的電極反應式為O22H2O4e=4OHD該電池的總反應式為2H2O2=2H2O,高溫,D,3.微型紐扣電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應用,有一種銀鋅電池,其電極材料分別是Ag2O和Zn,電解質(zhì)溶液為KOH,總反應為Ag2OZn=2AgZnO,回答下列問題:(1)該電池的電極反應。(2)電解液中OH向_極移動,向外電路釋放電子的電極是_。,正極反應:Ag2OH2O2e2Ag2OH負極反應:Zn2OHZnOH2O2e,負,負,4.如圖所示裝置,兩玻璃管中盛滿滴有酚酞溶液的NaCl飽和溶液,C()、C()為多孔石墨電極。接通S1后,C()附近溶液變紅,兩玻璃管中有氣體生成。一段時間后(兩玻璃管中液面未脫離電極),斷開S1,接通S2,電流表的指針發(fā)生偏轉。此時:C(I)的電極名稱是:(填寫正極或負極);C(II)的電極反應式是:,負極,Cl2+2e-=2Cl-,再見,- 配套講稿:
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