高中化学苏教版 (2019)必修 第二册第三单元 化学能与电能的转化课前预习课件ppt

这是一份高中化学苏教版 (2019)必修 第二册第三单元 化学能与电能的转化课前预习课件ppt，共50页。PPT课件主要包含了图说考点，基础知识，技能素养，课堂检测，常见的化学电源，NH4Cl，氧化银，氢氧化钾，PbO2，贮氢合金等内容，欢迎下载使用。

新课程标准1．了解常见化学电源的特点。2．认识研制新型电池的重要性，能正确书写简单化学电源的电极反应式。学业质量水平合格性要求1.认识化学电源反应的本质。(水平1)2．通过对化学电源的解析推理加以论证，建立观点结论和证据之间的逻辑关系。(水平2)等级性要求能举例说明化学电源对提高生活质量的重要意义，具有节约资源，保护环境的可持续发展意识，对废电池进行回收再利用。(水平3)
[新知预习]一、化学电源1．定义能够较长时间稳定持续供电的电池。2．化学电源的分类　　　　 又称充电电池
教材延伸　对燃料电池的理解
2H2＋O2===2H2O
☞学而思1．如图为锌锰干电池构造示意图教材“锌锰干电池”电池反应：Zn＋2NH4Cl＋2MnO2===Zn(NH3)2Cl2＋2MnO(OH)，则电池工作时负极电池反应式为_________________________。
负极(锌筒)：Zn－2e－===Zn2＋
2．写出下列电池的反应式。(1)银锌纽扣电池Zn＋Ag2O＋H2O Zn(OH)2＋2Ag负极：_______________________________________________；正极：_______________________________________________。(2)镍氢电池放电时NiO(OH)＋MH NiO＋M＋H2O负极：_______________________________________________；正极：_______________________________________________。
Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2
Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－
MH－e－＋OH－===M＋H2O
NiO(OH)＋e－===NiO＋OH－
(3)甲醇—空气碱性燃料电池负极：_________________________________________________；正极：_________________________________________________；总反应：______________________________________________。(4)铝—空气燃料电池(NaOH溶液为电解质溶液)负极：_________________________________________________；正极：_________________________________________________；总反应：_______________________________________________。
3O2＋12e－＋6H2O===12OH－
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
(3)电解制取金属①电解熔融Al2O3制Al：电极反应：阳极：_______________________________________________；阴极：________________________________________________。冰晶石的作用是作Al2O3的助熔剂。②电解熔融氯化钠得到钠：阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑阴极：2Na＋＋2e－===2Na；总反应方程式：_____________________________________。(4)通常条件下无法自发进行的化学反应可通过电解的方法实现。
6O2－－12e－===3O2↑
4Al3＋＋12e－===4Al
[即时自测]1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”(1)可充电电池，放电与充电都是自发进行氧化还原反应。(　　)(2)太阳能电池不属于原电池。(　　)(3)以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池，放电过程中，H＋从正极区向负极区迁移。(　　)
解析：(1)对于可充电电池。放电时为原电池，是自发进行的氧化还原反应，充电时为电解池，是被迫进行的氧化还原反应。(2)太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应把光能转化成电能的装置。(3)放电过程中，H＋从负极区向正极区迁移。
(4)锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细。(　　)(5)氢氧燃料电池是将热能直接转变为电能。(　　)(6)氢氧燃料电池工作时氢气在负极上被氧化。(　　)(7)氢氧燃料电池比氢气直接燃烧发电能量利用率高。(　　)(8)二次电池充电时化学能转化为电能。(　　)
2．下列几种化学电池中，不属于可充电电池的是(　　)A．碱性锌锰电池 B．手机用锂电池C．汽车用铅蓄电池 D．玩具用镍氢电池
3．关于化学电源的叙述，错误的是(　　)A．化学电源均是根据原电池的工作原理设计的B．在干电池中，碳棒只起导电作用，并不参与化学反应C．镍镉电池不能随意丢弃的主要原因是镍、镉的资源有限，价格昂贵D．燃料电池是一种高效、环保的新型化学电源
解析：镍镉电池不能随意丢弃的主要原因是镍、镉属于重金属，会对环境造成严重的污染。
4．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式是2H2＋O2===2H2O，因而正极是O2得电子发生还原反应。
5．下列有关锌锰干电池的说法中正确的是(　　)A．锌外壳是负极，石墨棒是正极材料B．在外电路中电子从石墨棒流向锌外壳C．电流从锌外壳流到石墨棒上D．在电池内部阳离子从石墨棒向锌外壳移动
解析：A项，在锌锰干电池中，锌外壳是负极，石墨棒是正极，故正确；B项，在外电路中电子从锌外壳流向石墨棒，故错误；C项，电流的方向与电子的流向相反，应从石墨棒流向锌外壳，故错误；D项，电池内部，阳离子向正极石墨棒移动，故错误。
6.燃料电池是目前电池研究的热点之一。现有某课外小组自制的氢氧燃料电池，如图所示，a、b均为惰性电极。下列叙述不正确的是(　　)A．a极是负极，该电极上发生氧化反应B．b极反应是O2＋4OH－－4e－===2H2OC．总反应的化学方程式为2H2＋O2===2H2OD．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源
解析：A对，a极通H2为负极，电极反应式为2H2＋4OH－－4e－===4H2O，发生氧化反应。B错，b极通O2为正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。C对，正、负极电极反应式相加得总反应为2H2＋O2===2H2O。D对，氢氧燃料电池的能量高，且产物为水，对环境无污染，故是具有应用前景的绿色电源。
例1 化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。
下列说法不正确的是(　　)A．甲属于环境友好电池；电子流向：电极B→导线→电极A；化学能可以100%转化为电能B．乙中正极的电极反应式为Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－C．丙中锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄D．丁使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降
解析：A错，氢氧燃料电池中，氢气在负极A上被氧化，氧气在正极B上被还原，无污染，属于环境友好电池，电子流向：电极A→导线→电极B，电池中还有部分化学能转化为热能等，所以能量转化率不是100%。B对，乙为纽扣电池，正极为Ag2O得电子发生还原反应，正极的电极反应式为Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－。C对，丙为锌锰干电池，锌筒作负极，发生氧化反应被消耗，所以锌筒会变薄。D对，丁为铅蓄电池，放电时的总反应为Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，所以使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，离子浓度减小，导电能力下降。
例2 如图为氢氧燃料电池构造示意图，按照此图的提示，下列叙述不正确的是(　　)A．a电极是负极B．电子由b通过灯泡流向aC．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源D．氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置
解析：A对，氢氧燃料电池中，通入氢气的a极为原电池的负极，通入氧气的b极为原电池的正极。B错，根据A项分析，通入氢气的a极为原电池的负极，通入氧气的b极为原电池的正极，原电池中，电子由负极经外电路流向正极，电子由a通过灯泡流向b。C对，氢氧燃料电池的产物是水，环保无污染，是一种具有应用前景的绿色电源。D对，氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置。
例3 燃料电池是利用燃料与氧气反应从而将化学能转化为电能的装置。(1)以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。
①A为生物燃料电池的________(填“正”或“负”)极。②正极反应式为______________________。③放电过程中，H＋由________极区向________极区迁移(填“正”或“负”)。④在电池反应中，每消耗1 ml氧气，理论上生成标准状况下二氧化碳的体积是________。
O2＋4H＋＋4e－===2H2O
解析：(1)由图可知A为燃料电池的正极，电极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O；B为燃料电池的负极，电极反应为C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2＋24H＋；放电过程中，H＋由负极区向正极区移动；葡萄糖燃料电池的总反应为C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O，即1 ml O2～1 ml CO2，每消耗1 ml O2，理论上生成标准状况下CO2气体22.4 L；
(2)如图是将SO2转化为重要的化工原料H2SO4的原理示意图。
请回答下列问题：①该装置将________能转化为________能，电流方向为________(填“b→a”或“a→b”)。②催化剂b表面O2发生________反应，其附近酸性________(填“增强”“不变”或“减弱”)。③若得到的硫酸浓度为49%，则理论上参加反应的SO2与加入的H2O的质量比为______。
(2)负极：(可燃性物质即还原剂)负极的电极反应式可将总反应式减去正极反应式后，再将两边相同的项删去，做适当调整即为负极的电极反应式(正极反应式和上面不同介质的正极反应式相同，下面只写对应的负极反应式和总反应式)。例如氢氧燃料电池，总反应都是：2H2＋O2===2H2O碱性电解液：H2－2e－＋2OH－===2H2O酸性电解液：H2－2e－===2H＋
1.下列说法正确的是(　　)A．镍氢电池、锂电池和碱性锌锰干电池都是二次电池B．燃料电池是一种高效但是会污染环境的新型电池C．化学电池的反应基础是氧化还原反应D．铅蓄电池放电的时候正极材料是Pb，负极材料是PbO2
解析：碱性锌锰干电池是一次电池；燃料电池是一种高效且不会污染环境的新型电池；铅蓄电池放电的时候正极材料是PbO2，负极材料是Pb。
2．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．铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极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
3．废电池处理不当不仅造成浪费，还会对环境造成严重污染，对人体健康也存在极大的危害。有同学想变废为宝，他的以下想法你认为不正确的是(　　)A．把锌皮取下洗净用于实验室制取氢气B．碳棒取下洗净用作电极C．把铜帽取下洗净回收利用D．电池内部填有氯化铵等化学物质，将废电池中的黑色糊状物直接作化肥用
4．被称之为“软电池”的纸质电池，采用一个薄层纸片(在其一边镀锌，而在其另一边镀二氧化锰)作为传导体。在纸内的离子“流过”水和氧化锌组成的电解液。电池总反应为Zn＋2MnO2＋H2O===ZnO＋2MnO(OH)，下列说法正确的是(　　)A．该电池的正极为锌B．该电池反应中二氧化锰起催化剂作用C．当0.1 ml Zn完全溶解时，转移电子个数为1.204×1024D．电池正极反应式为2MnO2＋2e－＋2H2O===2MnO(OH)＋2OH－
解析：电池总反应为Zn＋2MnO2＋H2O===ZnO＋2MnO(OH)，Zn元素化合价升高，失电子，被氧化，Zn作负极，Mn元素化合价降低，得电子，被还原，MnO2作正极。A、B错误；Zn元素化合价从0升高到＋2，1 ml Zn失去2 ml电子，那么0.1 ml Zn完全溶解，转移电子数＝0.2 ml×6.02×1023 ml－1＝1. 204×1023，C错误；MnO2作正极，得电子生成MnO(OH)，结合电荷守恒、原子守恒可写出正极反应式为2MnO2＋2e－＋2H2O===2MnO(OH)＋2OH－，D正确。
5．研究人员研制出一种锂水电池，可作为鱼雷和潜艇的储备电源。该电池以金属锂和钢板为电极材料，以LiOH为电解质，使用时加入水即可放电。关于该电池的下列说法不正确的是(　　)A．水既是氧化剂又是溶剂B．放电时正极上有氢气生成C．放电时OH－向正极移动D．总反应为2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑
6．下面是几种常见的化学电源示意图，有关说法不正确的是(　　)A．上述电池分别属于一次电池、二次电池和燃料电池B．干电池在长时间使用后，会出现气鼓现象C．铅蓄电池工作时，电能转化成化学能D．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源
7．“盐水动力”玩具车的电池以镁片、活性炭为电极，向极板上滴加食盐水后电池便可工作，电池反应为2Mg＋O2＋2H2O===2Mg(OH)2。下列关于该电池的说法错误的是(　　)A．镁片为正极B．食盐水为电解质溶液C．电池工作时镁片逐渐被消耗D．电池工作时实现了化学能向电能的转化
解析：从电池反应看，Mg由0价升高到＋2价，则镁片失电子，作负极，A错误；食盐水中含有Na＋和Cl－，具有导电性，可作为电解质溶液，B正确；电池工作时，镁片不断失电子生成Mg2＋进入溶液，所以镁片逐渐被消耗，C正确；电池工作时，通过发生化学反应产生电流，从而实现化学能向电能的转化，D正确。
8．被誉为改变未来世界的十大新科技之一的燃料电池。如图为氢氧燃料电池的结构示意图，电解质溶液为KOH溶液，电极材料为疏松多孔石墨棒。当氧气和氢气分别连续不断地从正、负两极通入燃料电池时，便可在闭合回路中不断地产生电流。
试回答下列问题：(1)燃料电池的优点是_______________________；电解质溶液中的OH－移向________(填“负”或“正”)极。(2)写出氢氧燃料电池工作时正极反应式：________________________。
能量利用率高，绿色无污染
2H2O＋O2＋4e－===4OH－
解析：(1)因为是氧气和氢气的燃料电池，产物为水，并且氧气和氢气的燃烧放出的热量高，所以燃料电池的优点是能量利用率高，绿色无污染。根据原电池工作原理，在电解质溶液中，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动。(2)正极上是氧气得电子和水生成氢氧根离子，发生还原反应，所以电极反应式为2H2O＋O2＋4e－===4OH－。