高中化学人教版 (2019)必修 第二册实验活动6 化学能转化成电能教案配套ppt课件

这是一份高中化学人教版 (2019)必修 第二册实验活动6 化学能转化成电能教案配套ppt课件，共42页。PPT课件主要包含了核心素养发展目标，化学电源，设计原电池等内容，欢迎下载使用。
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。
拓展延伸　电极反应式的书写
设计原电池SHE JI YUAN DIAN CHI
1.依据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。
2.实例以Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑为例
Zn－2e－===Zn2＋
2H＋＋2e－===H2↑
(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____________________。
2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋
(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。
固体铁单质能导电，可被电解质溶液中的Fe3＋
铜(或石墨)的还原性比铁弱，且
FeCl3[或Fe2(SO4)3]
Fe－2e－===Fe2＋
用双线桥法书写电极反应式的步骤
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
解析　锌的金属性强于铜，所以锌是负极，铜是正极，溶液中的氢离子在正极得到电子生成氢气，所以选项B正确。
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
解析　Cu不如铁活泼，则Fe作负极、Cu作正极，故①正确；活泼金属铁作负极，电解质溶液是含有Fe3＋的溶液，故②正确；Fe不如Zn活泼，则Fe作正极、Zn作负极，故③错误；电解质溶液必须是可溶性的铁盐溶液，故④错误。
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”)。
2Ag＋＋2e－===2Ag
Cu－2e－===Cu2＋
化学电源HUA XUE DIAN YUAN
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_______。
解析　负极每个铅原子失去2e－，就生成一个PbSO4，负极增加一个SO ，SO的摩尔质量为96 g·ml－1。
(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 ml 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
解析　氢氧燃料电池的总反应是2H2＋O2===2H2O，因而正极是O2得电子发生还原反应。
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
解析　A项，在锌锰干电池中，锌外壳是负极，石墨碳棒是正极，故正确；B项，在外电路中电子从锌外壳流向碳棒，故错误；C项，电流的方向与电子的流向相反，应从碳棒流向锌，故错误；D项，电池内部，阳离子向正极碳棒移动，故错误。
4.汽车的启动电源常用铅蓄电池，其放电时的原电池反应如下：PbO2＋Pb＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，根据此反应判断，下列叙述中正确的是A.Pb是正极B.PbO2得电子，被氧化C.负极反应是Pb＋SO －2e－===PbSO4D.电池放电时，溶液的酸性增强
解析　从铅蓄电池的放电反应可以看出：放电过程中Pb失去电子变为Pb2＋，发生氧化反应，因而Pb是负极；PbO2得到电子发生还原反应，被还原；反应过程中消耗了H2SO4，使溶液的酸性减弱。
拓展延伸　电极反应式的书写TUO ZHAN YAN SHEN　DIAN JI FAN YING SHI DE SHU XIE
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_______________________。
Mg－2e－＋2OH－===Mg(OH)2
＋2H2O===4OH－
解析　Mg是强还原剂，易失电子，作负极，失电子变为Mg2＋，而Mg2＋与OH－不共存，因而电极反应为Mg－2e－＋2OH－===Mg(OH)2；活性炭为正极，吸附在活性炭中的氧气得电子变为O2－，O2－与H2O不共存，生成OH－，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－。
(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____________________________。
解析　两极反应式相加即可得电池总反应式。
2Mg＋O2＋2H2O===2Mg(OH)2
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”)
Li－e－===Li＋
FePO4＋e－＋Li＋===
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：________________。
2H2－4e－===4H＋
O2＋4e－＋4H＋===2H2O
2H2＋O2===2H2O
解析　正极上，O2得电子变为O2－，溶液中O2－不能单独存在，酸性条件下与H＋结合成H2O。负极上，H2失电子变为H＋，H＋进入电解质溶液。
(2)碱式电池的电极反应：负极：________________________，正极：_______________________；电池总反应：_________________。
解析　正极上，O2得电子变为O2－，溶液中O2－不能单独存在，碱性条件下与H2O结合成OH－。负极上，H2失电子变为H＋，碱性条件下H＋不能大量存在，与OH－结合成H2O。
－4e－＋4OH－===4H2O
O2＋4e－＋2H2O===4OH－
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。