《4-2 化学电源》 教案4
4.2化学电源教案(人教选修4)

2、银锌电池:
负极:Zn+2OH—-2e-=ZnO+H2O
正极:Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-
银锌电池充电和放电的总化学方程式为:
Zn+Ag2O 2Ag+ ZnO
[阅读]资料卡片—锂电池。
3、锂电池
8Li+3SO2Cl2=6LiCl+Li2SO3+2S
[讲]根据投影讲解结构。优点:比普通锌锰干电池好,比能量和储存时间有所提高,使用于大电流和连续放电,是民用电池更新换代产品。
[阅读]资料卡片---银锌电池。
[讲]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。
[展示]几种一次电池:普通锌锰干电池、碱性锌锰干电池、银锌电池、锂电池等
二、一次电池
[讲]普通锌锰干电池,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。
[讲]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。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。
人教版高中化学教案选修四4.2化学电源教案5最全版

专题单元节题专题 1 化学反响与能量变化第二单元化学能与电能的转变第一、二课时化学电源知识与技术认识常有化学电源工作原理,能正确书写原电池的正负电极反响式及教课 电池反响方程式。
经过实验研究化学能转变为电能的装置,培育实验研究能力。
过程与方法目标感情态度 经过原电池原理领会化学反响对人类生活生产的作用, 化学在解决能与价值观源危机中的重要作用。
教课要点 原电池工作原理教课难点电极反响式的正确书写。
教课准备常有电池。
教师主导活动学生主体活动[ 回述 ] 原电池组成条件? 回首盐桥的作用。
电极资料(两极活性不一样)[ 引入 ] 生活生产中我们有哪些化学电池。
电解质溶液(对应盐溶液)盐桥相隔电极与电解质溶液不反[ 实验研究 ] 达成以下电池的电极反响式。
应[议论]形成回路1、一次电池:锌锰电池、银锌钮扣电池 自觉的氧化复原反响。
2、二次电池:镍铬电池、铅蓄电池工作原理电极:负极失电子沿导线流向正 教极3、燃料电池:氢气、甲烷、肼、甲醇等。
学溶液:阳离子移向正极, 阴离子 移向负极。
过程[ 议论 ] 查阅资料达成表[ 解说 ] 化学电源按其工作性质和储藏方式可分为一次电池或原电池、二次电池或可 充电电池、储藏电池、燃料电池四大类。
电极一般由电极资料与增添剂(提升导电 性能,如金属粉、碳粉等)。
正极为金属氧化物、负极为开朗金属。
使用何种化学电源常常依据其其用途综合考虑几方面要素(时间、温度等) 。
教课 课题教师主导活动学生主体活动名称电极资料电极反响式碱性锌负极为锌,正极为金属负: Zn+20H- -2e-=Zn(OH) 2锰干电棒,电解质溶液为氢氧化-教正: 2H2O +2MnO +2e-=2MnOOH+20H学池钾(原氯化铵、氯化锌)电池: Zn+2HO+2MnO=2MnOOH+Zn(OH)过银锌纽电极分别是2-2程Zn 和 Ag O,负: Zn+20H -2e-=ZnO +H O 扣电池电解质溶液是KOH溶液,22-正: Ag O +H O +2e-=2Ag+20H 电池反响的产物是 ZnO和电池: Zn+Ag O =2Ag+ZnO2Ag,铅蓄电极分别是 Pb、PbO2,电2—-2e =PbS0 4负: Pb+S04电池解质是必定浓度的硫酸,+2—2442正: Pb0 +4H +S0+2e-=PbS0 +2H O电池: Pb+Pb02 +2HS04=2PbS04+2H2O镍镉正极 ( 镍 ) 上有 Ni(OH),-3蓄电池负极主假如镉( 含有一些正极: 2NiO(OH)+H2O +2e-= 2Ni(OH)2+20H 铁 ) ,所用电解质为KOH溶液。
化学人教版选修4教案:第四章第二节化学电源 Word版含解析

第二节化学电源朱俊江苏省靖江市第二中学从容说课前面关于原电池的学习,是了解化学能怎样转换成电能的理论性问题,而本节教学是要进一步了解依据原电池原理开发的技术产品——化学电池。
化学电池是一类应用范围广、实用性强的电源,小到手表、单放机、儿童玩具,大到航空航天、卫星通讯,几乎无处不在。
因此,学生在过去的学习和生活中已经对许多不同类型的电池有所了解。
正是基于这一点,教科书一开始设置的“学与问”就是要学生自觉地将自己已经积累的感性知识与新课教学内容紧密联系起来。
为了帮助学生对化学电池的了解继续深入一步,在具体知识方面,教科书概要性地介绍了电池的分类、优点以及质量优劣的判断标准,并以三大类型电池——一次电池、二次电池、燃料电池的相关知识为主线,以碱性锌锰电池、铅蓄电池和氢氧燃料电池为代表,简要介绍了电池的基本构造、工作原理、性能和适用范围,引出了“活性物质”“比能量”“比功率”“自放电率”“记忆效应”以及“绿色”环保等概念。
其他各类电池的内部构造、各类电池电极反应的过程比较复杂,不便逐一深究,所以教学中对相关知识深度的把握应以课程标准和教科书为准。
本节教学注重电化学知识与科技发展的紧密联系,教科书中提供了“锌银电池”“锂电池”“微型燃料电池”等阅读资料,目的是帮助学生了解电池工业发展的现状和前景。
在教学中,我们还应密切关注能源、环保方面的时事新闻,关注科技发展的动态,以适时地为教学补充相关素材。
本课可采取讲授与讨论相结合的模式和分类比较的方法进行教学。
1.新课引入,重在激发学生学习的兴趣。
在学生活动的基础上,可配合使用一些实物或图片的展示,加上对各类电池标志的辅助说明,或者引用一段关于电池工业的新闻报道,都有助于引起学生对本课内容的关注和积极参与探究活动。
2.关于一次电池、二次电池和燃料电池的教学可以从不同角度展开,既可以从学科知识的角度介绍化学电池的分类、工作原理和用途,也可以从历史的角度介绍化学电池工业随社会、科技发展的历程和前景,同时还应注意帮助学生理解——要使一项理论性研究成果转化成技术产品,实现其应用价值,需要考虑许多复杂的技术问题和社会问题。
高中化学选修四化学电源教案

学习必备欢迎下载4.2 化学电源教案新人教版选修4课题原电池第四章第二节化学电源课型新授课授课人高二化时1月 20日班级高二化学学任教间教学目标重点 1.掌握几种典型电池的用途和特点.2.掌握几种典型化学电池的电极反应难点 1.掌握几种典型电池的用途和特点. 2.掌握几种典型化学电池的电极反应教学方法讲授法、合作探究法教学环节教学内容总体设计个性化设时间计组织教学复习提问导入新课讲授新课师生相互问好原电池的工作原理已复习内容导入新课一、化学电池的种类二典型电池的介绍1.碱性锌—锰干电池:负极: Zn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)2正极: 2MnO+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-电解质: KOH电池反应 :Zn+2MnO+2HO=2MnOOH+Zn(OH)指名背诵创设情境幻灯展示师生共同完成各组讨论,抢答1525学习必备欢迎下载课堂小结巩固练习布置作业板书设计教学反思2.银锌钮扣电池负极: Zn+2OH-2e = Zn OH2正极: Ag2O+ H2O+ 2e =2Ag+ 2OH总反应式: Zn+ Ag2 O+ H2O== Zn OH2+ 2Ag3.铅蓄电池负极: Pb+SO24-- 2e = PbSO4↓正极: PbO2+ 4H++SO24-+ 2e=PbSO4↓+2H2O5.燃料电池负极 H2+ 2OH- 2 e = 2H2O正极O 2+2HO+4 e=4OH电池总反应式为:2H+O2= 2H2O课堂检测完成训练案内容总结知识要点,画出知识树,构建知识体系。
原电池各组讨论展示成果,教师明确原理幻灯片展示组内独立完成独立完成20331。
人教版化学选修4第四章第二节化学电源教学设计

选修4第四章第二节化学电源教学设计一、教材分析本节内容选自人教版化学选修4第四章第二节。
在选修4第一章学生着重研究了化学能与热能的关系,本章则着重研究化学能与电能的关系,均属于能量转化的范畴。
在上节学习原电池原理的基础上,本节是原电池原理的具体应用,是理论知识在实践中的延伸和拓展。
从本节教材一开始设置的“学与问”可以看出:教材要求学生自觉地将自己已经积累的感性知识与教学内容紧密联系起来。
另外,教材中提供了“锌银电池”、“锂电池”、“微型燃料电池”等阅读资料,目的是帮助学生了解电池工业发展的现状和前景,从而引导学生注重电化学与生产生活和科技发展的紧密联系。
在具体知识方面,教科书先概要性地介绍了电池的分类、优点以及质量优劣的判断标准,接着以碱性锌锰电池、铅蓄电池和氢氧燃料电池作为三类电池的典型代表,详细地介绍了他们的基本构造、工作原理、性能和应用,目的是让学生深入了解典型电池的构造并理解其工作原理。
二、学情分析从理论知识基础看,学生通过以前章节的学习学生已经掌握了能量守恒定律、氧化还原反应的本质、化学反应进行的方向以及原电池原理等理论知识基础。
从感性认知情况看,学生在日常的生活中经常接触到各种电池,对电池的种类和性能有一定的感性认知基础。
从学习心理看,学生对本节知识会有强烈的好奇心理和探究欲望。
三、教学目标(一)2020年修订的化学课程标准提出以下课程要求:内容要求:认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用。
了解常见化学电源的工作原理。
学业要求:能列举常见的化学电源,并能利用相关信息分析化学电源的工作原理。
能分析能源的利用对自然环境和社会发展的影响。
(二)课标要求在本节教学的具体体现:1.通过阅读教材,了解化学电池的分类、优点和优劣判断标准。
2.通过了解各类典型电池的基本构造,判断正负极,书写电极反应式深入理解化学电池工作原理,逐渐养成“宏观辨识与微观探析”的化学核心素养。
3.通过课堂上了解化学电池的发展史、对比各类典型电池的优劣,课后动手制作化学电池、调查化学电池的应用和回收,逐渐养成“科学精神与社会责任”、“科学探究与创新意识”的化学核心素养。
陕西省高中化学第四章电化学基础4.2化学电源教案新人教版选修4

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动
设
计
师生活动
设计意图
批注
一、复习原电池相关知识
[引入]1、讨论交流如果没有电池我们的生活会变成什么样?
2、引导以Cu-Zn 原电池为例让学生回顾有关原电池的知识。
【学生思考、讨论】
1.构成原电池的条件
2.原电池的原理(以Cu-Zn 原电池为例)
负极(Zn):Zn–2e =Zn2+
2.本节课讲授的电池,其种类繁多、用途广泛不宜讲得太繁杂。对感兴趣的学生可以让他们自己去进行课外阅读以加深对化学电源有更深层次的了解。
备注
1.主备教案的内容全部用小四宋体字,二次备课的内容中要删除的内容将字的颜色改为红色(不要真删除),自己添加的所有内容用宋体蓝色字。
2.命名格式要求:序号、章、节、名称(课时)。如:【1】28.1锐角三角函数(1)。
总反应:2PbSO4(s) + 2H2O(l)= Pb(s)+ PbO2(s)+ 2H2SO4(aq)
学生进一步分析讨论蓄电池的优缺点
【要求学生讨论】蓄电池在应用中存在的优缺点。
【汇报总结】优点:电压稳定,使用方便,安全可靠,价格低廉,可多次重复使用。
缺点:比能量低,笨重,废弃电池污染环境
学生讨论交流形电池对环境造成的污染
总反应:Pb(s)+ PbO2(s)+ 2H2SO4(aq)= 2PbSO4(s) + 2H2O(l)
电极反应:(充电时) 不能自发进行
阴极:PbSO4(s)+ 2e-= Pb(s)+ SO42-(aq)
阳极:PbSO4(s) + 2H2O(l) - 2e-= PbO2(s)+ 4H+(aq)+ SO42-(aq)
人教版高中化学选修四学案:4.2化学电源

第二节化学电源班级: 姓名: 组别:【学习目标】1、常识性介绍日常生活中常用的化学电源和新型化学电池;2、认识一次电池、二次电池、燃料电池等几类化学电池;3、学习化学电池的构成,电极反应式及总反应式的书写。
【学习重点】化学电源的结构及电极反应的书写【知识梳理】化学电源是将化学能转化为电能的装置,它包括一次电池、二次电池和燃料电池等几大类。
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。
(1)碱性锌锰电池,电解质是KOH,其电极反应:负极(Zn):正极(MnO2):总反应:(2)锌银电池的负极是Zn,正极是Ag2O,电解质是KOH,其电极总反应如下:Zn + Ag2O = ZnO + 2Ag则:负极( ):正极( ):2、二次电池(又称充电电池或蓄电池)放电Pb (s)+ PbO2(s) +2H2SO4(aq) 2PbSO4(s) +2H2O(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酸性介质时,电极反应:负极:正极:总反应:②碱性介质时,电极反应:负极:正极:总反应:除H2外,烃、肼、甲醇、氨、煤气等液体或气体,均可作燃料电池的燃料;除纯氧气外,空气中的氧气也可作氧化剂。
燃料电池与前几种电池的差别:①氧化剂与还原剂在工作时不断补充;②反应产物不断排出③能量转化率高(超过80%),普通的只有30%,有利于节约能源。
[补充] 判断电池优劣的标准:(1)比能量[符号(A·h/kg),(A·h/L)]指电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少(2)比功率[符号是W/kg,W/L)]指电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小(3)电池的储存时间的长短除特殊情况外,质量轻、体积小而输出电能多、功率大、储存时间长的电池,其质量好。
最新高中-化学4-2化学电源补充练习教学设计新人教版选修4

最新高中-化学4-2化学电源补充练习教学设计新人教版选修4课题:选修四第二章第二节化学电源补充练习授课班级课时第二课时教学目的知识与技能①理解浓度、压强、温度和催化剂对化学反应速率的影响;②能初步运用有效碰撞和活化分子等知识来解释浓度、压强、温度和催化剂等条件对化学反应速率的影响;过程与方法学生自主学习情感态度价值观培养学生透过现象看本质的能力。
重点影响化学反应速率的因素。
难点解题技巧课型讲授:习题:复习:讨论:其他:【模拟试题】(答题时间:30分钟)1. 决定化学反应速率的根本因素是()A. 温度和压强B. 反应物的浓度C. 参加反应的各物质的性质D. 催化剂的加入2. 下列条件一定能使反应速率加快的是()①增加反应物的物质的量;②升高温度;③缩小反应容器的体积;④加入生成物;⑤加入MnO2A. 全部B. ①②⑤C. ②D. ②③3. 反应4A(s)+3B(g)≒2C(g)+D(g),经2min,B的浓度减少0.6mol/L,对此反应速率的表示,正确的是()A. 用A表示的反应速率是0.4 mol·L-1·min-1B. 分别用B、C、D表示反应速率,其比值是3:2:1C. 在2min末的反应速率,用B表示是0.3 mol·L-1·min-1D. 在这2min内用B和C表示的反应速率的值都逐渐减小4. 可逆反应mA+nB ≒xC (A 、B 、C 均为气体),已知)(A v =amol ·L -1·s -1,)(B v =bmol ·L -1·s -1,)(C v =cmol ·L -1·s -1,则x 的值为( ) A. bc/n B. ac/m C. nc/b D. mc/a5. 下列判断正确的是( )A. 0.1mol/L 盐酸和0.1mol/L 醋酸分别与0.2mol/L 氢氧化钠溶液反应的速率相同B. 0.1mol/L 盐酸和0.1mol/L 硝酸分别与大小相同的大理石反应的速率相同C. 铝和铁分别与0.1mol/L 硫酸的反应速率相同D. 大理石块与大理石粉末分别与0.1mol/L 盐酸反应的速率不同6. 升高温度能加快反应速率的主要原因是( )A. 活化分子能量明显增加B. 降低活化分子的能量C. 增加活化分子百分数D. 降低反应所需的能量7. ,在一定温度下,为了减缓反应进行的速率,但又不影响生成H 2的总量,可向反应物中加入适量的( )A. Na 2CO 3(s )B. 水C. K 2SO 4(aq )D. (NH 4)2SO 4(s )8. 在下列事实中,什么因素影响了化学反应速率(1)集气瓶中H 2和Cl 2的混合气体,在瓶外点燃镁条时发生爆炸________;(2)夏天的食品易霉变,而冬天不易发生该现象________;(3)黄铁矿煅烧时要粉碎成颗粒______。
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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: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-2 e-=Zn2+正极 2+2 e-=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1.5 V —1.6 V。
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—1.28 g / 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2.0 V,当电压下降到1.85 V时,即当放电进行到硫酸浓度降低,溶液密度达1.18 g / 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:PbSO 4+2H 2O -2e - =PbO 2+4H ++阴极:PbSO 4+2e - =Pb +当密度增加至1.28 g / cm 3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:PbO 2+Pb +2H 2SO 44↓+2H 2O 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Ag 2O 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: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+2Ag 一粒钮扣电池的电压达1.59 V ,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 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)。
电极反应式为:负极:CH 4+10OH --8e - =+7H 2O ;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-3 e-=Al3+,正极反应:2H2O+O2+4 e-=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。
根据氢镍电池放电时的总反应式可知,电解质溶液只能是强碱性溶液,不能是强酸性溶液,因为在强酸性溶液中NiO(OH)和Ni(OH)2都会溶解。
这样可写出负极反应式:H2+2OH--2e- == 2H2O,H2为负极,附近的pH应下降。
放电时镍元素由+3价变为+2价,被还原,充电时氢元素由+1价变为0价,被还原。
故答案为C、D项。
例3.有人设计出利用CH4和O2的反应,用铂电极在KOH溶液中构成原电池。
电池的总反应类似于CH4在O2中燃烧,则下列说法正确的是()①每消耗1molCH4可以向外电路提供8mole-②负极上CH4失去电子,电极反应式CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O③负极上是O2获得电子,电极反应式为 O2+2H2O+4e-=4OH-④电池放电后,溶液PH不断升高A.①②B.①③C.①④D.③④[点拨]:本题是考查原电池原理在燃料电池中的具体应用,首先要判断出电池的正负极,其方法是确定在该电极上发生的是失电子还是得电子反应,若发生的是失电子反应是原电池的负极,反之是正极。
CH4在铂电极上发生类似于CH4在O2燃烧反应,即CH4 →CO2严格讲生成的CO2还与KOH反应生成K2CO3,化合价升高,失去电子,是电池的负极,电极反应式为CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O,1molCH4参加反应有8mole-发生转移,O2在正极上发生反应,获得电子,电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-。
虽然正极产生OH-,负极消耗OH-,但从总反应CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O可看出是消耗KOH,所以电池放电时溶液的PH值不断下降,故①②正确,③④错误。