高中化学省优质课之化学电源

1、化学电源中的电极反应,濮阳外国语学校 李东标,太阳能电池翼,氢氧燃料电池结构图,神州九号飞船锌锰电池,电极材料为Zn和MnO2，电解质 是KOH，试写出电极反应式。 负极：_。 正极：_。 总反应式,一次电池 1、干电池（碱性锌锰电池）,Zn -2e- +2OH- =Zn(OH)2,2MnO2 +2 e- +2H2O =2MnOOH+2OH-,Zn+2MnO2+2H2O=Zn(OH)2+2MnOOH,尝试练习,提出问题：如何结合总反应式和较为简单反应 式，写出复杂的电极反应式呢？,问题探究,总结规律：,用总反应式减去该电极反应式，得另 一电极反应式。,规律运用：,适用于很难分析的复杂电极反应式

2、 的书写。,大胆猜想：,合作探究,提出问题：你认为心脏起搏器中的电池应有何特点？,锂电池,2、锂电池,锂的密度小，摩尔质量小，比能量大。,什么样的电池能符合你的要求呢？,理论论证：,构成：Li作负极，石墨作正极，电解质液由四氯化铝锂（LiAlCl4)溶解在亚硫酰氯（SOCl2)中组成。,锂亚硫酰氯电池,3SOCl2+8e-=6Cl-+SO32-+2S,8Li - 8e- =8Li+,新知介绍,尝试练习,总反应：8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO3+2S,试写出该电池的正负极电极反应式。 负极 。 正极 。,1、(2014天津）已知：锂离子电池的总反应为： LixC+Li1-xCoO2

3、 = C+LiCoO2 锂硫电池的总反应为：2Li+S= Li2S 有关上述两种电池说法正确的是 A锂离子电池放电时，Li+向负极迁移 B锂硫电池充电时，锂电极发生还原反应 C理论上两种电池的比能量相同 D右图表示用锂离子电池给锂硫电池充电,充电,放电,放电,充电,应用训练,1、正负极材料 正极：PbO2 负极：Pb 电解质：H2SO4溶液,2、工作机制,铅蓄电池为典型的可充电电池，其电极反应分为放电和充电两个过程,二、二次电池 铅蓄电池,新知介绍,问题探究,Pb -2e- =Pb2+,正极：,2H+2e- =H2,负极：,试写出铅蓄电池放电过程的电极反应式,尝试练习,提出问题：上述电极反应中

4、有不完善的地方吗？,分析问题：,PbO2氧化性大于H+，应是PbO2得电子。,负极应生成PbSO4,正极：,PbO2+ 4H+ + SO42- +2e- =PbSO4 +2H2O,负极：,试完善铅蓄电池放电过程的电极反应式和总反应式,尝试练习,Pb+ SO42- -2e- =PbSO4,放电过程总反应：,Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O,合作探究,发现问题：,讨论探究：,两个电极都变成了PbSO4而放电能力变弱直至不再放电。,电解的方程式应为：2PbSO4+2H2O = Pb+PbO2+2H2SO4，据此写电极反应式。,解决问题：,让PbSO4重新生成Pb与PbO2,理论论

5、证：,两个电极板被SO42-包围，Pb2+立即与SO42-结合，PbSO4应覆盖在电极板上。,提出问题：PbSO4后面为何不写沉淀符号.,电解,PbSO4 +2H2O-2e- =PbO2+4H+2SO42-,试写出铅蓄电池充电过程的电极反应式。 阴极： 阳极：,尝试练习,铅蓄电池的充放电过程总反应：,PbSO4 +2e- =Pb+ SO42-,Pb+PbO2+2H2SO4 =2PbSO4+2H2O,充电,充电,总反应: 2PbSO4+2H2O=PbO2+Pb+ 2H2SO4,放电,1、(2014天津）已知：锂离子电池的总反应为： LixC+Li1-xCoO2 = C+LiCoO2 锂硫电池的总

6、反应为：2Li+S= Li2S 有关上述两种电池说法正确的是 A锂离子电池放电时，Li+向负极迁移 B锂硫电池充电时，锂电极发生还原反应 C理论上两种电池的比能量相同 D右图表示用锂离子电池给锂硫电池充电,充电,放电,放电,充电,应用训练,2、空间实验室“天宫一号” 的供电系统中有再生氢氧 燃料电池（RFC），RFC 是一种将水电解技术与 氢氧燃料电池技术相结 合的可充放电池图为 RFC工作原理示意图， 有关说法正确的是（ ） A当有0.1mol电子转移时，a极 产生标准状况下1.12L H2 B左端装置中化学能转化为电能，右端装置中电能转化为化学能 Cc极上发生的电极反应是：O2+2H2O+

7、4e-4OH- Dd极上进行还原反应，右端装置B中的H+可以通过隔膜进入A,应用训练,1、一次电池、二次电池电极反应式的书写。,课堂小结,2、规律1：已知总反应式，推导复杂电极反应式。,3、规律2：根据化学方程式，书写原电池或 电解池的电极反应式。,你看那干电愿望 他不让黑夜猖狂 永远照亮我的前方 你看那锂电梦想 他要装进我胸膛 永远呵护我的心脏 你看那蓄电愿望 他放电充电繁忙 永远陪伴我的身旁 你看那燃电梦想 他要逐梦那月亮 永远伴我天空翱翔 永远，永远， 永远伴我天空翱翔。,透过电极反应的课堂 依稀看到电源模样 正极期盼电子的眼神 充满渴望充满幻想 负极失电爽朗的心情 所有快乐此刻全释放

8、只想只想正负来碰撞 撞出电流巨大的能量 小小的电荷 能量的传播 放电的火花永不停地闪烁,多谢指导,化学电源,濮阳外国语学校 李东标,化学电源,氢氧燃料电池,总反应方程式 ： 2H2O22H2O,正极材料为Ni，通入H2 负极材料NiO2，通入O2,新知介绍,试分别写出氢氧燃料电池在酸性电解质（H2SO4）、碱性电解质（NaOH)情况下的正负极的电极反应式。,合作探究,尝试练习,提出问题：根据总方程式2H2O22H2O分析， H2 、O2分别在什么电极反应，产物 的存在形式有何特点？,分析问题：,H2 、O2分别被氧化、还原为+1、-2价。,2H2 - 4e- = 4H+,O2 + 4H+ +

9、4e-= 2H2O,2H2 +4OH- 4e- = 4H2O,O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-,展示点拨,合作探究,提出问题：观察酸性介质时的正负极反应，H+存在 什么变化规律？碱性时OH-呢？,总结规律：,一个电极生成H+或OH-，一个电极消耗H+或OH-,规律运用：,帮助书写烃类氧燃料电池、醇类氧燃料电池电极反应式。,你看那干电愿望 他不让黑夜猖狂 永远照亮我的前方 你看那锂电梦想 他要装进我胸膛 永远呵护我的心脏 你看那蓄电愿望 他放电充电繁忙 永远陪伴我的身旁 你看那燃电梦想 他要逐梦那月亮 永远伴我天空翱翔 永远，永远， 永远伴我天空翱翔。,透过得失电子的课堂 依稀看到电源

10、模样 正极期盼电子的眼神 充满渴望充满幻想 负极失电爽朗的心情 所有快乐此刻全释放 只想只想正负来碰撞 撞出电流巨大的能量 小小的电荷 能量的传播 放电的火花永不停地闪烁,1、空间实验室“天宫一号” 的供电系统中有再生氢氧 燃料电池（RFC），RFC 是一种将水电解技术与 氢氧燃料电池技术相结 合的可充放电池图为 RFC工作原理示意图， 有关说法正确的是（ ） A当有0.1mol电子转移时，a极 产生标准状况下1.12L H2 B左端装置中化学能转化为电能，右端装置中电能转化为化学能 Cc极上发生的电极反应是：O2+2H2O+4e-4OH- Dd极上进行还原反应，右端装置B中的H+可以通过隔膜

11、进入A,应用训练,CH4 +2H2O- 8e- = CO2+8H+,2O2 + 8H+ + 8e- = 4H2O,CH4 +2H2O- 8e- = CO2+8H+,2O2 + 4H2O + 8e-= 8OH-,CH4 +10OH- 8e- = CO32-+7H2O,2O2 + 4H2O + 8e-= 8OH-,2、甲烷氧燃料电池,展示点拨,太阳能电池翼,氢氧燃料电池结构图,1(2014天津6）已知：锂离子电池的总反应为： LixC+Li1-xCoO2 C+LiCoO2 锂硫电池的总反应为：2Li+SLi2S 有关上述两种电池说法正确的是 A锂离子电池放电时，Li+向负极迁移 B锂硫电池充电时，

12、锂电极发生还原反应 C理论上两种电池的比能量相同 D右图表示用锂离子电池给锂硫电池充电,你看那干电愿望 他不让黑夜猖狂 永远照亮我的前方 你看那锂电梦想 他装进我的胸膛 永远呵护我的心脏 你看那蓄电愿望 他放电充电繁忙 永远陪伴我的身旁 你看那燃电梦想 他要逐梦那月亮 永远伴我天空翱翔 永远，永远， 永远伴我天空翱翔。,透过得失电子的课堂 依稀看到电的模样 正极期盼电子的眼神 充满渴望充满幻想 负极失电爽朗的心情 所有快乐此刻全释放 只想只想正负来碰撞 撞出电流巨大的能量 小小的电荷 能量的传播 放电的火花永不停地闪烁,做课人：李东标,化学电源,熔融盐燃料电池具有高的发电效率,因而受到重视,

13、可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质,H2为阳极燃气,空气与CO2的混合气体为阴极助燃气，完成有关的反应式: 阳极反应式： 。 阴极反应式： 。 电池总反应式： 。,氢氧熔融盐燃料电池,2H2+2CO32-4e- = CO2 + 2H2O,2H2 + = 2H2O,O2+2CO2 +4e- =2CO32-,应用拓展,C2H6O + 3H2O- 12e- = 2CO2+12H+,3O2 + 12H+ + 12e-= 6H2O,C2H6O + 3H2O- 12e- = 2CO2+12H+,3O2 + 6H2O + 12e-= 12OH-,C2H6O+16OH- -12e-=2CO3

14、2-+11H2O,3O2 + 6H2O + 12e-= 12OH-,3、乙醇氧燃料电池,展示点拨,银-锌蓄电池广泛用作各种电子仪器的电源，它的充电和放电过程可以表示为：,2Ag+Zn(OH)2 Ag2O+Zn+H2O,电极反应：,负极：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2,正极：Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-,锂电池,干电池,叠层电池,纽扣电池,各类电池,(2)给出总反应式，写电极反应式 如果题目给定的是总反应式，可分析此反应中的氧化反应 或还原反应(即分析有关元素的化合价变化情况)，再选择 一个简单变化情况去写电极反应式， 另一极的电极反应式可直接写或将各反应式看作数学中的 代

15、数式，用总反应式减去已写出的电极反应式，即得结果。,用于“神舟飞船”的太阳能电池,笔记本电脑专用电池,摄像机专用电池,燃料电池,你看那干电愿望 他不让黑夜猖狂 永远照亮我的前方 你看那锂电梦想 他装进我的胸膛 永远呵护我的心脏 你看那蓄电愿望 他放电充电繁忙 永远陪伴我的身旁 你看那燃电梦想 他要逐梦那月亮 永远伴我天空翱翔 永远，永远， 永远伴我天空翱翔。,透过得失电子的课堂 依稀看到电的模样 正极期盼电子的眼神 充满渴望充满幻想 负极失电爽朗的心情 所有快乐此刻全释放 只想只想正负来碰撞 撞出电流巨大的能量 小小的电荷 能量的传播 放电的火花永不停地闪烁,(2)给出总反应式，写电极反应式 如果题目给定的是总反应式，可分析此反应中的氧化反应 或还原反应(即分析有关元素的化合价变化情况)，再选择 一个简单变化情况去写电极反应式， 另一极的电极反应式可直接写或将各反应式看作数学中的 代数式，用总反应式减去已写出的电极反应式，即得结果。,用于“神舟飞船”的太阳能电池,笔记本电脑专用电池,摄像机专用电池,燃料电池,