福建省晋江市首峰中学高中化学选修四教学课件：《化学能与电能的转化》第2课时.ppt

第2课时化学电源学.科.网课程标准导航
1.了解生产生活中常见化学电源的种类及工作原理，认识化学能转化为电能的实际意义。
2．了解废旧电池对环境的危害，树立环保意
识。二、常见电池
1．一次电池电池2.燃料电池PbO2想一想
铅蓄电池是常见的二次电池，它有哪些优、缺点？
提示：铅蓄电池的性能优良、价格低廉、安全可靠，可多次充放电。缺点是比能量低、废弃电池污染环境。学.科.网自主体验2．随着人们生活质量的不断提高，废电池必须集中处理的问题被提上议事日程，其首要原因是()
A．利用电池外壳金属材料
B．防止电池中的汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染
C．不使电池中渗泄的电解液腐蚀其他物品
D．回收其中石墨解析：选B。废旧电池应集中回收但不能填埋处理是因为电池里的重金属会污染土地和水源，人吃了这些土地里的蔬菜后，就会引发疾病。学.科.网3．下列有关电池的说法不正确的是()
A．手机上用的锂离子电池属于二次电池
B．铅蓄电池放电时两极质量都减小
C．甲醇燃料电池可把化学能转化为电能
D．锌锰干电池中，锌电极是负极
解析：选B。锂离子电池是可充电电池，属于二次电池，A项正确；铅蓄电池放电时两极质量都增加，故B项不正确；电池是将化学能转化为电能的装置，C项正确；锌是较活泼的金属，在锌锰干电池中，锌电极是负极，D项正确。学.科.网探究导引2 何谓燃料电池？有什么优点？
提示：燃料电池是利用燃料和氧化剂之间发生的氧化还原反应，将化学能直接转化为电能的化学电源。
燃料电池能连续不断地提供电能，而且能量转换效率远高于普通燃料燃烧的能量转换效
率，应用燃料电池建立的发电站，具有能量转换效率高、排放的废弃物少、运行噪音小等优点。要点归纳名称1．下列有关电池的叙述正确的是()
A．锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细
B．氢氧燃料电池工作时氢气在负极被氧化
C．太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅
D．氢氧燃料电池可将热能直接转变为电能解析：选B。要点二燃料电池电极方程式的书写探究导引2 CH4燃料电池(电解质溶液为KOH溶液)的电极反应与电池反应如何书写？要点归纳2．燃料电池正极反应式的书写
因为燃料电池正极反应物一律是氧气，正极都是氧化剂氧气得到电子的还原反应，所以可先写出正极反应式，正极反应的本质都是O2得电子生成O2－，故正极反应式的基础都是O2＋4e－===2O2－。正极产生O2－的存在形式与燃料电池的电解质的状态和电解质溶液的酸碱性有着密切的关系。这是非常重要的一步。现将与电解质有关的五种情况归纳如下。(1)电解质为酸性电解质溶液(如稀硫酸)
在酸性环境中，O2－不能单独存在，可供O2－结合的微粒有H＋和H2O，O2－优先结合H＋生成H2O。这
样，在酸性电解质溶液中，正极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O。
(2)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－也不能单独存在，O2－只能结合H2O生成OH－，故在中性或碱性电解质溶液中，正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。(4)电解质为固体电解质(如固体氧化锆—氧化钇)
该固体电解质在高温下可允许O2－在其间通过，故其正极反应式应为O2＋4e－===2O2－。
综上所述，燃料电池正极反应式本质都是O2＋4e－===2O2－，在不同电解质环境中，其正极反应式的书写形式有所不同。因此在书写正极反应式时，要特别注意所给电解质的状态和电解质溶液的酸碱性。即时应用A．电子通过外电路从b极流向a极
B．b极上的电极反应式为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
C．每转移0.1mol电子，消耗1.12L的H2
D．H＋由a极通过固体酸电解质传递到b极【思路点拨】(1)在外电路中电子由负极流向正极，在内电路中阳离子由负极移向正极；
(2)电解质是固体，在正极参加电极反应的是H＋而不是H2O；
(3)分析气体体积时应注意标准状况。【解析】本题考查了原电池的工作原理，包括电子的流向、电极反应式的书写、离子移动方向及电极产物“量”的计算。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；B项，b极上的电极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，B错；C项，没有注明此时是否处于标准状况下，故无法计算气体的体积，C错。【答案】D
【名师点睛】一般书写燃料电池电极反应式应注意以下几点：
(1)电池的负极一定是可燃性气体，失电子，发生氧化反应。
(2)电池的正极一定是助燃性气体，得电子，发生还原反应。(3)电极材料一般不参加化学反应，只起传导电子的作用。
(4)电极反应式作为一种特殊的反应方程式，也必须遵循原子守恒、电荷守恒规律。
(2)加入铝的电极是________极(填