《化学反应与能量变化》化学反应与能量PPT课件(第3课时原电池原理应用化学电源)

《化学反应与能量变化》化学反应与能量PPT课件(第3课时原电池原理应用化学电源)

第一部分内容：核心素养发展目标

1.知道干电池、充电电池、燃料电池等化学电源的特点。

2.掌握构成电池的要素，了解不同电极材料对电池性能的影响。

3.能正确书写简单化学电源的电极反应式。

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化学反应与能量变化PPT，第二部分内容：01设计原电池

已知一个氧化还原反应，首先分析找出氧化剂、还原剂，一般还原剂为负极材料(或在负极上被氧化)，氧化剂(电解质溶液中的阳离子)在正极上被还原。

以Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑为例

(1)理论上任何氧化还原反应都可设计成原电池(　　)

(2)原电池中负极上发生氧化反应(　　)

(3)原电池中正极材料一定发生还原反应(　　)

(4)原电池中正极材料必须与电解质溶液的某种离子反应(　　)

1.理论上讲，任何自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。选择适宜的材料和试剂，请利用反应“Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋”设计一个原电池。

回答下列问题：

(1)用双线桥分析上述离子反应，标出电子转移的方向和数目______________；其中氧化反应的半反应可表示为“Fe－2e－===Fe2＋”，则还原反应的半反应为_________________。

(2)若设计成原电池

①负极材料是___，选择依据是_________________________________________________；

②正极材料可选用__________，选择依据是______________________________________。

③_________________溶液作电解质。

(3)写出电极反应式

正极：___________________，负极：_______________。

(4)该原电池中电子从________极流出，电解质溶液中的阳离子(Fe3＋)移向_____________极。

2.水果简易电池的制作

(1)探究制作水果电池对电极材料的要求(按如图连接)

(已知电流表的指针偏向电子流入的电极)

问题讨论：水果的作用是作：___________。

实验结论：构成原电池的要素有：

①自发的氧化还原反应。

②两个活泼性___________的电极，___________溶液，形成闭合回路。

③根据电极材料判断电极：较活泼金属作___________，不活泼的金属或惰性电极作___________。

(2)探究影响电流效果的因素

【实验1】探究电极材料对电流效果的影响

实验结论：在其他条件相同时，电极材料活泼性差别越大，电流效果越好。

【实验2】探究不同水果对电流效果的影响

实验结论：在其他条件相同时，不同的电解质溶液，电流效果______。

【实验3】探究电极间距对电流效果的影响

实验结论：在其他条件相同时，两电极间距越小，电流效果_______。

水果电池的电流效果与电极材料、水果的种类有关，另外还与两电极间距离以及电极插入水果的深度等因素有关。

1.右图为番茄制作的水果电池，下列说法正确的是

A.一段时间后，铜片质量减小

B.锌电极发生氧化反应

C.电流由锌通过导线流向铜

D.铜电极是该电池的负极

2.利用离子反应“Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋”设计原电池，下列设计不合理的是

①铜片、铁片、FeCl3溶液组成的原电池

②石墨、铁片、Fe(NO3)3溶液组成的原电池

③铁片、锌片、Fe(SO4)3溶液组成的原电池

④银片、铁片、Fe(NO3)2溶液组成的原电池

A.①②  B.②③C.③④  D.②④

3.选择适宜的材料和试剂，请利用反应“Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋”设计一个化学电池。

回答下列问题：

(1)负极材料：___；正极材料：__________；电解质溶液：___________。

(2)写出电极反应式

正极：__________________；

负极：________________。

(3)原电池中电子从______极流出，电解质溶液中阴离子流向____极(填“正”或“负”)。

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化学反应与能量变化PPT，第三部分内容：02化学电源

1.一次电池

(1)特点：电池放电后______充电(内部的氧化还原反应______逆向进行)，如锌锰干电池属于一次电池。

(2)锌锰干电池的构造如图所示：

①锌筒为______，电极反应是__________________。

②石墨棒为______，最终被还原的物质是 ____________。

③NH4Cl糊的作用 __________________。

2.二次电池(充电电池)

(1)特点：二次电池在放电时所进行的____________，在充电时可以 ____________，使电池恢复到放电前的状态。

(2)能量转化：化学能        电能

(3)常见的充电电池：铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池。

3.燃料电池

(1)特点：①反应物储存在电池外部，②能量转换效率高、清洁、安全，③供电量易于调节。

(2)燃料电池常用的燃料有：__________、__________、乙醇等。

常用氧化剂：氧气。

(1)锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细(　　)

(2)氢氧燃料电池是将热能直接转变为电能(　　)

(3)充电电池可以无限制地反复充电、放电(　　)

(4)氢氧燃料电池比氢气直接燃烧发电能量利用率高(　　)

1.1800年伏打用锌片与铜片夹以盐水浸湿的纸片叠成电堆产生了电流，这个装置后来称为伏打电池(也叫伏打电堆)，如下图所示。

观察示意图，思考回答下列问题：

(1)负极是：___，电极反应_______________。

(2)正极是：____。

(3)猜测得电子发生还原反应的物质可能是______。

2.铅酸电池常用作汽车电瓶，其构造如图所示，工作时该电池总的方程式为：

Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O

按要求回答下列问题：

(1)负极材料是____，正极材料是______，电解质溶液是_______。

(2)工作时，电解质溶液中的H＋移向___________极。

(3)工作时，电解质溶液中硫酸的浓度_____(填“增大”“减小”或“不变”)。

(4)当铅蓄电池向外电路提供2 mol e－时，理论上负极板的质量增加___ g。

1.下列有关电池的叙述不正确的是

A.水果电池是方便实用的家用电池

B.铅蓄电池是一种常用的二次电池

C.氢氧燃料电池是一种高效、无污染的发电装置

D.锌锰干电池工作一段时间后，锌外壳逐渐变薄

2.下列电池工作时，O2在正极得电子的是

3.下列有关锌锰干电池的说法中正确的是

A.锌外壳是负极，石墨碳棒是正极材料

B.在外电路中电子从碳棒流向锌外壳

C.电流从锌流到碳棒上

D.在电池内部阳离子从碳棒向锌片移动

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化学反应与能量变化PPT，第四部分内容：03拓展延伸　电极反应式的书写

1.书写电极反应式的原则

电极反应式遵循质量守恒、得失电子守恒及电荷守恒，遵循离子方程式的书写规则，两电极反应式相加得电池总化学(或离子)方程式。

2.书写电极反应式的基本类型

(1)类型一　题目给定原电池的装置图，未给总反应式

①首先找出原电池的正、负极，即分别找出氧化剂和还原剂。

②结合电解质判断出还原产物和氧化产物。

③遵循氧化还原反应离子方程式配平原则，写出电极反应式。(注意：电极产物能否与电解质溶液共存，如铅蓄电池的负极铅失电子变为Pb2＋，但Pb2＋与硫酸溶液中的SO    不共存，因而负极电极反应式为Pb－2e－＋SO    ===PbSO4)

④将两电极反应式相加(注意两极得失电子数相等)可得电池总反应式。

(2)类型二　题目中给出原电池的总反应式

①分析原电池总反应式中各元素的化合价变化情况，找出氧化剂及其对应的还原产物，氧化剂发生的反应即为正极反应；找出还原剂及其对应的氧化产物，还原剂发生的反应即为负极反应。

②当氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物由多种元素组成时，还应考虑电解质是否参与了反应。

③若有一个电极反应式较难写出，可先写出较易写出的电极反应式，然后再用总反应式减去该电极反应式即得到另一电极反应式。

1.一种镁－空气电池装置如图所示，电极材料为金属镁和吸附氧气的活性炭，电解液为KOH浓溶液。

(1)负极电极反应式___________________________，正极电极反应式____________________。

(2)电子移动的方向是由___经外电路到___。(填“a”或“b”)

(3)电池总反应式为____________________________。

2.(2019·北海期末)某锂离子电池的工作原理如图所示(a极材料为金属锂和石墨的复合材料，b极材料为FePO4和石墨的复合材料)，其电池反应为Li＋FePO4===LiFePO4

(1)a为___极，电极反应式：_____________；b为___极，电极反应式：______________________________。

(2)电池内部Li＋由___侧移向___侧(填“左”或“右”)。

(3)能否用磷酸溶液作电解质____。(填“能”或“否”)

3.如图所示，可形成氢氧燃料电池。通常氢氧燃料电池有酸式(当电解质溶液为硫酸时)和碱式[当电解质溶液为NaOH(aq)或KOH(aq)时]两种。试回答下列问题：

(1)酸式电池的电极反应：负极：_________________，

正极：______________________；

电池总反应：________________。

(2)碱式电池的电极反应：负极：________________________，

正极：_______________________；电池总反应：_________________。

燃料电池电极反应式的书写

(1)写出电池总反应式。燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致，若产物能和电解质反应则总反应为加合后的反应。甲烷燃料电池(电解质溶液为NaOH溶液)的总反应为CH4＋2O2＋2NaOH===Na2CO3＋3H2O。

(2)写出电池的正极反应式。

无论负极燃料是H2还是含碳燃料(CO、CH4、CH3OH、C4H10、C2H5OH……)，正极一般都是O2发生还原反应，在碱性条件下，正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，若在酸性条件下，则正极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O。

(3)写出负极反应式：负极反应式＝总反应式－正极反应式。

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