化學(xué)電源教案范文
化學(xué)電池使用面廣，品種繁多，按照其使用性質(zhì)可分為三類：干電池、蓄電池、燃料電池。接下來是小編為大家整理的化學(xué)電源教案范文，希望大家喜歡!
化學(xué)電源教案范文一
化學(xué)電源
一、促進(jìn)觀念建構(gòu)的教學(xué)分析
1.教材及課標(biāo)相關(guān)內(nèi)容分析
前一節(jié)已經(jīng)學(xué)習(xí)了電池是利用氧化還原反應(yīng)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置。本課時主要是讓學(xué)生了解幾種常見的化學(xué)電源在社會生產(chǎn)中的應(yīng)用;通過堿性鋅錳電池、蓄電池和燃料電池進(jìn)一步理解原電池的概念和原理;了解化學(xué)電源的發(fā)展以及電池對環(huán)境造成的污染，增強(qiáng)環(huán)保意識。
2.學(xué)生分析：
前的第一課時學(xué)習(xí)了：原電池的概念、原理、組成原電池的條件。由于學(xué)生之前沒有電化學(xué)的基礎(chǔ)，理解原電池原理有一定的難度。
3.我的思考：
通過視頻、學(xué)生討論、交流等方式導(dǎo)出生活中同學(xué)們熟悉的各種電池的發(fā)展過程，增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新精神;然后依次的分析，各種化學(xué)電源的原理，電池的缺陷，既增強(qiáng)了學(xué)生的分析，綜合，應(yīng)變能力，同時又促進(jìn)了對原電池原理的進(jìn)一步理解。
二、體現(xiàn)觀念建構(gòu)的教學(xué)目標(biāo)
1.知識與技能：
了解一次電池，二次電池，燃料電池的反應(yīng)原理，性能及其應(yīng)用;會判斷電池的優(yōu)劣。
2.過程與方法：
本設(shè)計以開放式教學(xué)為指導(dǎo)思想，輔助以視頻、討論、歸納等手段，讓 t “_blank“ 學(xué)生 在不斷解決問題的過程中，建構(gòu)理論知識，增強(qiáng)實(shí)際分析、解決問題的能力和創(chuàng)新精神。
3.情感態(tài)度價值觀：
認(rèn)識化學(xué)電源在人類生產(chǎn)、生活中的重要地位;了解環(huán)境保護(hù)在生產(chǎn)生活中的重要作用。培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，信息搜集處理能力及團(tuán)隊(duì)合作精神。
三、教學(xué)重、難點(diǎn)及處理策略
一次電池，二次電池，燃料電池的反應(yīng)原理，性能及其應(yīng)用?是教學(xué)重點(diǎn)，化學(xué)電池的反應(yīng)原理是教學(xué)難點(diǎn)。本節(jié)課主要通過學(xué)生參與收集有關(guān)一次電池、二次電池、燃料電池的材料，視頻展示、課堂討論交流以及聯(lián)系前面所學(xué)知識，將各類電池的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、反應(yīng)原理、性能、以及適用范圍進(jìn)行歸納總結(jié)，讓學(xué)生主動對化學(xué)電池的反應(yīng)原理進(jìn)行建構(gòu)。
四、促進(jìn)觀念建構(gòu)的教學(xué)整體思路與教學(xué)結(jié)構(gòu)圖
教師活動學(xué)生活動
五、促進(jìn)觀念建構(gòu)的教學(xué)過程
教學(xué)環(huán)節(jié) 教學(xué)活動 學(xué)生活動 設(shè)計意圖 復(fù)習(xí)原電池相關(guān)知識 [引入]1、討論交流如果沒有電池我們的生活會變成什么樣?
2、引導(dǎo)以Cu-Zn 原電池為例讓學(xué)生回顧有關(guān)原電池的知識。 【學(xué)生思考、討論】
1.構(gòu)成原電池的條件
2.原電池的原理(以Cu-Zn 原電池為例)
負(fù)極(Zn)：Zn – 2e = Zn 2+
正極(Cu)：2H+ +2e = H2↑
總反應(yīng)：Zn + 2H+ = Zn 2+ + H2↑ 從復(fù)習(xí)所學(xué)知識，引出原電池在生活中的應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。 引入伏打電池 ?【視頻展示】
電池的歷史和伏打電池
【學(xué)生討論總結(jié)】
伏打電池有什么缺陷?
電解質(zhì)為硫酸溶液，不便于攜帶，伏打電池工作持續(xù)性差不能夠推廣使用 學(xué)會分析化學(xué)理論和實(shí)際應(yīng)用的差別，培養(yǎng)學(xué)生的語言表達(dá)能力 分析伏打電池的缺陷 【提問】
如果你是伏打，你想如何對你的電池進(jìn)行改進(jìn)?
【討論交流】……
【匯報結(jié)果】
將電解質(zhì)制成固體;
何開發(fā)高能電池? 培養(yǎng)學(xué)生分析、歸納能力;培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力 引入堿性鋅錳電池，引導(dǎo)學(xué)生分析、討論其反應(yīng)原理
導(dǎo)入堿性鋅錳電池
【視頻展示】
堿性鋅錳電池的構(gòu)造
【提問】
堿性鋅錳電池的反應(yīng)原理 【學(xué)生討論交流】
電極反應(yīng)：
負(fù)極：Zn(s)+ 2OH-(aq) -2e-? = Zn(OH)2(S)
正極：2MnO2(s) + 2H2O(l) + 2e-=2MnOOH(s) + 2OH-(aq)
總反應(yīng)：Zn(s)+ 2MnO2(s)+ 2H2O(l)=2MnOOH(s)+ Zn(OH)2(S) 培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用知識解決實(shí)際問題 分析討論堿性鋅錳電池優(yōu)缺點(diǎn) 【要求學(xué)生交流】堿性鋅錳電池的主要的性能、使用范圍，應(yīng)用前景以及缺陷等方面的知識。 【匯報總結(jié)】優(yōu)點(diǎn)：比普通電池性能好，它的比能量和可儲存時間均由提高，適用于大電流和連續(xù)放電，是民用電池的升級換代產(chǎn)品。
缺點(diǎn)：放電完了，不能再用 理解事物都具有兩面性，培養(yǎng)學(xué)生合作探究的能力 引入蓄電池，引導(dǎo)學(xué)生分析、討論其反應(yīng)原理
導(dǎo)入二次電池
【視頻展示】
鉛蓄電池的構(gòu)造
【提問】
鉛蓄電池電池的反應(yīng)原理 【匯報交流】電極反應(yīng)：(放電時) 可以自發(fā)進(jìn)行
負(fù)極：Pb(s)+ SO42-(aq) - 2e- = PbSO4(s)
正極：PbO2(s) + 4H+ (aq)+ SO42-(aq)+ 2e- = PbSO4(s) + 2H2O(l)
總反應(yīng)：Pb(s)+ PbO2(s)+ 2H2SO4(aq)= 2PbSO4(s) + 2H2O(l)
?電極反應(yīng)：(充電時) 不能自發(fā)進(jìn)行
陰極：PbSO4(s)+ 2e- ?=? Pb(s)+ SO42-(aq)
陽極：PbSO4(s) + 2H2O(l) - 2e- = PbO2(s) + 4H+ (aq)+ SO42-(aq)
總反應(yīng)：2PbSO4(s) + 2H2O(l)= Pb(s)+ PbO2(s)+ 2H2SO4(aq) 進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用知識研究實(shí)際問題能力 學(xué)生進(jìn)一步分析討論蓄電池的優(yōu)缺點(diǎn) 【要求學(xué)生討論】蓄電池在應(yīng)用中存在的優(yōu)缺點(diǎn)。 【匯報總結(jié)】優(yōu)點(diǎn)：電壓穩(wěn)定，使用方便，安全可靠，價格低廉，可多次重復(fù)使用。
缺點(diǎn)：比能量低，笨重，廢棄電池污染環(huán)境 培養(yǎng)學(xué)生的語言表達(dá)能力和歸納能力 學(xué)生討論交流形電池對環(huán)境造成的污染
展示資料幻燈片：
對自然環(huán)境威脅最大的五種物質(zhì)：鉻、鎘、銅、鉛、汞及對人類造成的危害;
干電池的負(fù)極材料：鋅汞齊，1節(jié)1號干電池會使1 m2?的土地永久實(shí)效，而僅我國一年就生產(chǎn)各種電池上億節(jié)。 觀看幻燈片，增強(qiáng)環(huán)保意識 認(rèn)識上述電池對環(huán)境的污染 學(xué)生相互交流上述各種電池的共同缺陷 【提出問題】：
上述各種電池的共同缺陷是什么?如何改進(jìn)?
分析：
干電池中的汞、蓄電池中的鉛、鎘，三種金屬都是對自然環(huán)境威脅最大的物質(zhì)，都會造成環(huán)境污染 培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識 引入燃料電池，引導(dǎo)學(xué)生分析、討論其反應(yīng)原理
【視頻導(dǎo)出】
燃料電池，展示氫氧料電池，分析其反應(yīng)原理
酸性介質(zhì)電極反應(yīng)：
負(fù)極：2H2 - 4e- = 4H+
正極：O2 + 4H+ +? 4e- = 2H2O
總反應(yīng)： 2H2 + O2 = 2H2O
堿性介質(zhì)的電極反應(yīng)：
負(fù)極：2H2 +4OH-- 4e- = 4H2O
正極：O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-
總反應(yīng)： 2H2 + O2 = 2H2O 學(xué)生會書寫不同條件下氫氣燃料電池的電極反應(yīng)
學(xué)生進(jìn)一步分析討論燃料電池的優(yōu)缺點(diǎn) 【提出問題】：
燃料電池有哪些優(yōu)缺點(diǎn)? 【匯報總結(jié)】優(yōu)點(diǎn)：能量轉(zhuǎn)換率高;可組合成燃料電池發(fā)電站，廢棄物少，噪音低。
缺點(diǎn)：輸出電壓低，需串聯(lián)使用，體積較大;需連續(xù)供給反應(yīng)物，排除生成物，附屬設(shè)備多 培養(yǎng)學(xué)生的語言表達(dá)能力和歸納能力 引導(dǎo)學(xué)生探討電池優(yōu)劣的判斷標(biāo)準(zhǔn)以及對未來的電池的設(shè)想。 【學(xué)生討論】
電池優(yōu)劣的判斷標(biāo)準(zhǔn)什么?
你設(shè)想未來的電池應(yīng)該具有那些特點(diǎn)?
【引領(lǐng)學(xué)生完成課堂總結(jié)】
通過“總結(jié)”提升學(xué)生認(rèn)知能力和學(xué)習(xí)能力
六、板書設(shè)計
第二節(jié) 化學(xué)電源
一、復(fù)習(xí)原電池
1.構(gòu)成原電池的條件
2.原電池的原理(以Cu-Zn 原電池為例)
負(fù)極(Zn)：Zn – 2e = Zn 2+
正極(Cu)：2H+ +2e = H2↑
總反應(yīng)：Zn + 2H+ = Zn 2+ + H2↑
二、堿性鋅錳電池
電極反應(yīng)：
負(fù)極：Zn(s)+ 2OH-(aq) -2e-? = Zn(OH)2(S)
正極：2MnO2(s) + 2H2O(l) + 2e-=2MnOOH(s) + 2OH-(aq)
化學(xué)電源教案范文二
知識與技能 1.復(fù)習(xí)原電池的化學(xué)原理，掌握形成原電池的基本條件。
2.常識性介紹日常生活中常用的化學(xué)電源。并能從電極反應(yīng)的角度認(rèn)識常見電源的化學(xué)原理。 過程與方法 1.通過拆分干電池和學(xué)會自制簡易電池培養(yǎng)學(xué)生觀察能力與分析思維能力，并通過了解電池的化學(xué)組成而增強(qiáng)環(huán)保意識。
2.通過化學(xué)化學(xué)電源的使用史實(shí)引導(dǎo)學(xué)生以問題為中心的學(xué)習(xí)方法。學(xué)會發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的方法。加深理解實(shí)踐→認(rèn)識→再實(shí)踐→再認(rèn)識的辨證唯物主義的思維方法。 情感、態(tài)度
價值觀 1.通過原電池的發(fā)明、發(fā)展史，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是勇于創(chuàng)新的科學(xué)態(tài)度。
2.激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與投身科學(xué)追求真理的積極情感。
3.體驗(yàn)科學(xué)探究的艱辛與愉悅，增強(qiáng)為人類的文明進(jìn)步學(xué)習(xí)化學(xué)的責(zé)任感和使命感。 教學(xué)重點(diǎn) 一次電池，二次電池，燃料電池的反應(yīng)原理，性能及其應(yīng)用 教學(xué)難點(diǎn) 化學(xué)電池的反應(yīng)原理、電極反應(yīng)式的書寫 學(xué)法指導(dǎo) 教學(xué)方法 教具 教學(xué)流程：
[引入]復(fù)習(xí)原電池相關(guān)知識
1.討論交流如果沒有電池我們的生活會變成什么樣?
2.引導(dǎo)以Cu-Zn 原電池為例讓學(xué)生回顧有關(guān)原電池的知識。
【學(xué)生思考、討論】
1.構(gòu)成原電池的條件
2.原電池的原理(以Cu-Zn 原電池為例)
負(fù)極(Zn)：Zn – 2e = Zn 2+
正極(Cu)：2H+ +2e = H2↑
總反應(yīng)：Zn + 2H+ = Zn 2+ + H2↑
【學(xué)與問】
1.化學(xué)電池與其它能源相比有哪些優(yōu)點(diǎn)?
2.判斷電池的優(yōu)劣標(biāo)準(zhǔn)主要是什么?
3.目前化學(xué)電池主要分哪幾大類?
【學(xué)生回答】能量轉(zhuǎn)換效率高、供能穩(wěn)定可靠、使用方便、易于維護(hù)、并可在各種環(huán)境下工作;單位質(zhì)量或單位體積所能輸出電能的多少，即比能量的大小;輸出功率的大小即比功率的大小以及電池的存儲時間的長短;化學(xué)電池：一次電池 、二次電池 、燃料電池。
【板書】第二節(jié) 化學(xué)電源
一、化學(xué)電池
1、概念
2、類型
二、幾種常見的化學(xué)電池
【講述】一次電池的種類有：普通干電池、堿性鋅錳電池、鋅銀電池、鋰電池……現(xiàn)對堿性鋅錳電池作一些簡單介紹
1、引入堿性鋅錳電池，引導(dǎo)學(xué)生分析、討論其反應(yīng)原理
【視頻展示】堿性鋅錳電池的構(gòu)造
【提問】堿性鋅錳電池的反應(yīng)原理
【學(xué)生討論交流】電極反應(yīng)：
負(fù)極：Zn(s)+ 2OH-(aq) –2e- = Zn(OH)2(s)
正極：2MnO2(s) + 2H2O(l) + 2e-=2MnOOH(s) + 2OH-(aq)
總反應(yīng)：Zn(s)+ 2MnO2(s)+ 2H2O(l)=2MnOOH(s)+ Zn(OH)2(s)
【要求學(xué)生交流】堿性鋅錳電池的主要的性能、使用范圍，應(yīng)用前景以及缺陷等方面的知識。
【匯報總結(jié)】優(yōu)點(diǎn)：比普通電池性能好，它的比能量和可儲存時間均由提高，適用于大電流和連續(xù)放電，是民用電池的升級換代產(chǎn)品。缺點(diǎn)：放電完了，不能再用
鋅銀電池(紐扣電池)
負(fù)極：Zn +2OH-–2e- =ZnO+H2O
正極：Ag2O + H2O+ 2e- = 2Ag + 2OH-
總反應(yīng)：Zn+Ag2O =ZnO+2Ag
【講述】二次電池的種類有：鉛蓄電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池、聚合物鋰離子蓄電池……
2、引入蓄電池，引導(dǎo)學(xué)生分析、討論其反應(yīng)原理
【視頻展示】鉛蓄電池的構(gòu)造
【提問】鉛蓄電池電池的反應(yīng)原理
【匯報交流】電極反應(yīng)：(放電時) 可以自發(fā)進(jìn)行
負(fù)極：Pb(s)+ SO42-(aq) – 2e- = PbSO4(s)
正極：PbO2(s) + 4H+ (aq)+ SO42-(aq)+ 2e- = PbSO4(s) + 2H2O(l)
總反應(yīng)：Pb(s)+ PbO2(s)+ 2H2SO4(aq)= 2PbSO4(s) + 2H2O(l)
?電極反應(yīng)：(充電時) 不能自發(fā)進(jìn)行
陰極：PbSO4(s)+ 2e- ?=? Pb(s)+ SO42-(aq)
陽極：PbSO4(s) + 2H2O(l) – 2e- = PbO2(s) + 4H+ (aq)+ SO42-(aq)
總反應(yīng)：2PbSO4(s) + 2H2O(l)= Pb(s)+ PbO2(s)+ 2H2SO4(aq)
【要求學(xué)生討論】蓄電池在應(yīng)用中存在的優(yōu)缺點(diǎn)。
【匯報總結(jié)】優(yōu)點(diǎn)：電壓穩(wěn)定，使用方便，安全可靠，價格低廉，可多次重復(fù)使用。
缺點(diǎn)：比能量低，笨重，廢棄電池污染環(huán)境
生：學(xué)生討論交流形電池對環(huán)境造成的污染
展示資料幻燈片：
對自然環(huán)境威脅最大的五種物質(zhì)：鉻、鎘、銅、鉛、汞及對人類造成的危害;干電池的負(fù)極材料：鋅汞齊，1節(jié)1號干電池會使1 m2?的土地永久實(shí)效，而僅我國一年就生產(chǎn)各種電池上億節(jié)。
生：學(xué)生相互交流上述各種電池的共同缺陷
化學(xué)電源教案范文三
化學(xué)電源教學(xué)設(shè)計
課標(biāo)解讀重點(diǎn)難點(diǎn) 1.了解電池的分類、特點(diǎn)及適用范圍。
2.了解幾類化學(xué)電池的構(gòu)造、原理。
3.了解化學(xué)電源的廣泛應(yīng)用及廢舊電池的危害。 1.一次、二次、燃料電池的構(gòu)造及工作原理。(重點(diǎn))
2.原電池電極反應(yīng)式的書寫。(重難點(diǎn))
化學(xué)電源1.概念：是將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置。化學(xué)電池的主要部分是電解質(zhì)溶液和浸在溶液中的正極和負(fù)極，使用時將兩極用導(dǎo)線接通，就有電流產(chǎn)生，因而獲得電能。
2.類型 eq blc{rc (avs4alco1(①一次電池?如普通鋅錳電池——干電池?，②二次電池?如鉛蓄電池?，③燃料電池?如氫氧燃料電池?))
常見的幾種化學(xué)電池
1.一次電池(堿性鋅錳電池)
(1)構(gòu)成：負(fù)極Zn，正極MnO2，電解質(zhì)KOH。
(2)電極反應(yīng)：負(fù)極：Zn+2OH--2e-===Zn(OH)2
正極：2MnO2+2H2O+2e-===2MnOOH+2OH-
總反應(yīng)：Zn+2MnO2+2H2O===2MnOOH+Zn(OH)2
2.二次電池(蓄電池)
(1)構(gòu)成：負(fù)極Pb、正極PbO2，電解質(zhì)H2SO4溶液
(2)工作原理
?、俜烹姡贺?fù)極：Pb(s)+SO eq oal(2-，4) (aq)-2e-===PbSO4(s)
正極：PbO2(s)+4H+(aq)+SO eq oal(2-，4) (aq)+2e-===PbSO4(s)+2H2O(l)
總反應(yīng)：Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)===2PbSO4(s)+2H2O(l)
?、诔潆姇r
鉛蓄電池的充電反應(yīng)是放電反應(yīng)的逆過程。
陰極：PbSO4(s)+2e-===Pb(s)+SO eq oal(2-，4) (aq);
陽極：PbSO4(s)+2H2O(l)-2e-===PbO2(s)+4H+(aq)+SO eq oal(2-，4) (aq);
總反應(yīng)：2PbSO4(s)+2H2O(l)===Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)。
上述充放電反應(yīng)可寫成一個可逆反應(yīng)方程式：Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq) eq o(????，sup17(放電)，sdo15(充電)) 2PbSO4(s)+2H2O(l)。
3.燃料電池
(1)工作原理
?、龠B續(xù)地將燃料(如氫氣、烴、肼、甲醇、氨、煤氣等液體或氣體)和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能。
?、陔姌O材料本身不發(fā)生氧化還原反應(yīng)。
③工作時，燃料和氧化劑連續(xù)地由外部供給，在電極上不斷地進(jìn)行反應(yīng)，生成物不斷地被排除。
(2)氫氧燃料電池
?、匐姌O材料Pt，酸性電解質(zhì)。
?、陔姌O反應(yīng)：負(fù)極：H2-2e-===2H+
正極： eq f(1，2) O2+2H++2e-===H2O
總反應(yīng)：H2+ eq f(1，2) O2===H2O
若把氫氧燃料電池中的酸性介質(zhì)換成堿性介質(zhì)，其電極反應(yīng)式怎樣寫?
【提示】 負(fù)極：2H2-4e-+4OH-===4H2O
正極：O2+2H2O+4e-===4OH-
總反應(yīng)：2H2+O2===2H2O
1.根據(jù)裝置書寫電極反應(yīng)式
(1)先分析題目給定的圖示裝置，確定原電池正、負(fù)極上的反應(yīng)物，并標(biāo)出相同數(shù)目電子的得失。
(2)電極反應(yīng)式的書寫。
負(fù)極：活潑金屬或H2失去電子生成陽離子，若電解質(zhì)溶液中的陰離子與生成的陽離子不共存，則該陰離子應(yīng)寫入負(fù)極反應(yīng)式。如鉛蓄電池，負(fù)極：Pb+SO eq oal(2-，4) -2e-===PbSO4。
正極：陽離子得到電子生成單質(zhì)，或O2得到電子。若反應(yīng)物是O2，則：
電解質(zhì)是堿性或中性溶液：O2+2H2O+4e-===4OH-。
電解質(zhì)是酸性溶液：O2+4H++4e-===2H2O。
(3)正、負(fù)電極反應(yīng)式相加得到電池反應(yīng)的總反應(yīng)方程式。
2.給出總反應(yīng)式，寫電極反應(yīng)式
分析反應(yīng)中的氧化反應(yīng)或還原反應(yīng)(即分析有關(guān)元素的化合價變化情況)→選擇一個簡單的變化情況去寫電極反應(yīng)式→
另一極的電極反應(yīng)直接寫出或?qū)⒏鞣磻?yīng)式看作數(shù)學(xué)中的代數(shù)式，用總反應(yīng)式減去已寫出的電極反應(yīng)式，即得結(jié)果
以2H2+O2===2H2O為例，當(dāng)電解質(zhì)溶液為KOH溶液時的電極反應(yīng)式的書寫步驟如下：
(1)根據(jù)總反應(yīng)方程式分析有關(guān)元素化合價的變化情況，確定2 mol H2失掉4 mol電子，初步確定負(fù)極反應(yīng)式為2H2-4e-===4H+。
(2)根據(jù)電解質(zhì)溶液為堿性，與H+不能共存，反應(yīng)生成水，推出OH-應(yīng)寫入負(fù)極反應(yīng)式中，故負(fù)極反應(yīng)式為2H2+4OH--4e-===4H2O。
(3)用總反應(yīng)式2H2+O2===2H2O減去負(fù)極反應(yīng)式得正極反應(yīng)式：2H2O+O2+4e-===4OH-。
3.可充電電池電極反應(yīng)式的書寫
在書寫可充電電池電極反應(yīng)式時，要明確電池和電極，放電為原電池，充電為電解池。
(1)原電池的負(fù)極與電解池的陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，對應(yīng)元素化合價升高。
(2)原電池的正極與電解池的陰極發(fā)生還原反應(yīng)，對應(yīng)元素化合價降低。
書寫電極反應(yīng)式應(yīng)注意電解質(zhì)溶液的影響。
(1)中性溶液反應(yīng)物中無H+或OH-。
(2)酸性溶液反應(yīng)物，生成物均無OH-。
(3)堿性溶液反應(yīng)物，生成物中均無H+。
(4)水溶液不能出現(xiàn)O2-。
例1.(1)今有2H2+O2KOH，2H2O反應(yīng)，構(gòu)成燃料電池，則負(fù)極通的應(yīng)是________，正極通的應(yīng)是______，電極反應(yīng)式分別為______________、______________。
(2)如把KOH改為稀H2SO4作電解質(zhì)溶液，則電極反應(yīng)式為__________________、_____________________。
(1)和(2)的電解液不同，反應(yīng)進(jìn)行后，其溶液的pH各有何變化? _______________________________。
(3)如把H2改為甲烷、KOH作導(dǎo)電物質(zhì)，則電極反應(yīng)式為：________________、__________________。
【解析】 根據(jù)電池反應(yīng)式可知H2在反應(yīng)中被氧化，O2被還原，因此H2應(yīng)在負(fù)極上反應(yīng)，O2應(yīng)在正極上反應(yīng)。又因?yàn)槭菈A性溶液，此時應(yīng)考慮不可能有H+參加或生成，故負(fù)極反應(yīng)為：2H2+4OH--4e-===4H2O，正極反應(yīng)為：O2+2H2O+4e-===4OH-。若將導(dǎo)電物質(zhì)換成酸性溶液，此時應(yīng)考慮不可能有OH-參加或生成，故負(fù)極：2H2-4e-===4H+，正極：O2+4H++4e-===2H2O。由于前者在堿性條件下反應(yīng)KOH量不變，但工作時H2O增多故溶液變稀堿性變小，pH將變小。而后者為酸溶液，H2SO4量不變，水增多，溶液酸性變小，故pH將變大。如把H2改為甲烷用KOH作導(dǎo)電物質(zhì)，根據(jù)反應(yīng)CH4+2O2===CO2+2H2O，則負(fù)極為發(fā)生氧化反應(yīng)的CH4，正極為發(fā)生還原反應(yīng)的O2，由于有KOH存在，此時不會有CO2放出。
【答案】 (1)H2 O2 負(fù)極：2H2+4OH--4e-===4H2O
正極：O2+2H2O+4e-===4OH-
(2)負(fù)極：2H2-4e-===4H+ 正極：O2+4H++4e-===2H2O (1)變小，(2)變大
(3)負(fù)極：CH4+10OH--8e-===CO eq oal(2-，3) +7H2O
正極：2O2+4H2O+8e-===8OH-
小結(jié)：
常見燃料電池的電極反應(yīng)
在燃料電池中，電解質(zhì)溶液參與電極反應(yīng)，電解質(zhì)酸堿性的改變，引起電極反應(yīng)的變化，但不影響燃料及O2的性質(zhì)。
電極反應(yīng)在遵守質(zhì)量守恒定律、電荷守恒、電子得失守恒的同時，還要特別考慮電解質(zhì)溶液是否參與反應(yīng)。
(1)甲烷燃料電池。
電解質(zhì)：KOH
正極(通O2)：2O2+4H2O+8e-===8OH-
負(fù)極(通CH4)：CH4+10OH--8e-===CO eq oal(2-，3) +7H2O
總反應(yīng)：CH4+2O2+2KOH===K2CO3+3H2O
(2)甲醇燃料電池。
電解質(zhì)：KOH
正極：3O2+6H2O+12e-===12OH-
負(fù)極：2CH3OH+16OH--12e-===2CO eq oal(2-，3) +12H2O
總反應(yīng)：2CH3OH+3O2+4KOH===2K2CO3+6H2O
(3)肼燃料電池。
電解質(zhì)：KOH
正極：O2+2H2O+4e-===4OH-
負(fù)極：N2H4+4OH--4e-===N2↑+4H2O
總反應(yīng)：N2H4+O2===N2+2H2O
(4)熔融鹽燃料電池。
熔融鹽燃料電池具有較高的發(fā)電效率，因而受到重視?？捎肔i2CO3和Na2CO3的熔融鹽混合物作電解質(zhì)，CO為負(fù)極燃?xì)?，空氣與CO2的混合氣為正極燃?xì)?，制得?50 ℃下工作的燃料電池。有關(guān)的電池反應(yīng)式為：
正極：O2+2CO2+4e-===2CO eq oal(2-，3)
負(fù)極：2CO+2CO eq oal(2-，3) -4e-===4CO2
總反應(yīng)：2CO+O2===2CO2
例2.固體氧化物燃料電池是由美國西屋(Westinghouse)公司研制開發(fā)的。它以固體氧化鋯一氧化釔為電解質(zhì)，這種固體電解質(zhì)在高溫下允許氧離子(O2-)在其間通過。該電池的工作原理如圖所示，其中多孔電極a、b均不參與電極反應(yīng)。下列判斷正確的是( )
A.有O2放電的a極為電池的負(fù)極
B.有H2放電的b極為電池的正極
C.a極對應(yīng)的電極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-===4OH-
D.該電池的總反應(yīng)方程式為2H2+O2高溫，2H2O
【解析】 固體介質(zhì)允許O2-通過，說明為非水體系，因此C項(xiàng)中a極反應(yīng)式不正確，這種表達(dá)是水溶液中進(jìn)行的反應(yīng)，a極反應(yīng)式應(yīng)該是： eq f(1，2) O2+2e-===O2-，b極反應(yīng)：H2-2e-===2H+，總反應(yīng)方程式是H2+ eq f(1，2) O2高溫，H2O。
【答案】 D
例3.堿性電池具有容量大、放電電流大的特點(diǎn)，故得到廣泛應(yīng)用。鋅錳堿性電池以KOH溶液為電解液，電池總反應(yīng)式為Zn(s)+2MnO2(s)+2H2O(l)===Zn(OH)2(s)+2MnOOH(s)
下列說法錯誤的是( )
A.電池工作時，鋅失去電子
B.電池正極的電極反應(yīng)式為：2MnO2(s)+2H2O(l)+2e-===2MnOOH(s)+2OH-(aq)
C.電池工作時，電子由正極通過外電路流向負(fù)極
D.外電路中每通過0.2 mol電子，鋅的質(zhì)量理論上減小6.5 g
【解析】 根據(jù)題意，該電池的負(fù)極材料是鋅。電池工作時，鋅本身失去電子而發(fā)生氧化反應(yīng)，失去的電子通過外電路移向另一極(正極)。在該電極上，MnO2獲得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成MnOOH：2MnO2+2e-―→2MnOOH。從元素守恒的角度來看，右側(cè)還多2個氫。在堿性溶液中不出現(xiàn)H+，故正極反應(yīng)為2MnO2+2H2O+2e-===2MnOOH+2OH-。反應(yīng)中，失去0.2 mol電子，消耗掉0.1 mol鋅，質(zhì)量為6.5 g。
【答案】 C
練習(xí)
1.下列有關(guān)電池的說法不正確的是( )
A.手機(jī)上用的鋰離子電池屬于二次電池
B.銅鋅原電池工作時，電子沿外電路從銅電極流向鋅電極
C.甲醇燃料電池可把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能
D.鋅錳干電池中，鋅電極是負(fù)極
【解析】 鋰離子電池可以充電，再次使用，屬于二次電池，A項(xiàng)正確;銅鋅原電池中銅為正極，故電流從銅電極流向鋅電極，而電子是由鋅電極流向銅電極，B項(xiàng)錯;電池的實(shí)質(zhì)即是化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能，C項(xiàng)正確;Zn失去電子生成Zn2+，故作為負(fù)極，D項(xiàng)正確。
【答案】 B
2.茫茫黑夜中，航標(biāo)燈為航海員指明了方向。航標(biāo)燈的電源必須長效、穩(wěn)定。我國科技工作者研制出以鋁合金、Pt-Fe合金網(wǎng)為電極材料的海水電池。在這種電池中
( )
?、黉X合金是陽極 ②鋁合金是負(fù)極?、酆Ｋ请娊庖?/p>
?、茕X合金電極發(fā)生還原反應(yīng)
A.②③ B.②④
C.①② D.①④
【解析】 較活潑的鋁合金為負(fù)極(②對)。Pt-Fe合金網(wǎng)為正極，海水是電解液(③對)。負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)(④錯)。
【 答案】 A
3.關(guān)于鉛蓄電池的說法正確的是( )
A.在放電時，正極發(fā)生的反應(yīng)是：Pb(s)+SO eq oal(2-，4) (aq)===PbSO4(s)+2e-
B.在放電時，該電池的負(fù)極材料是鉛板
C.在充電時，電池中硫酸的濃度不斷變小
D.在充電時，陽極發(fā)生的反應(yīng)是：PbSO4(s)+2e-===Pb(s)+SO eq oal(2-，4) (aq)
【解析】 A項(xiàng)中電池放電時正極應(yīng)發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為： PbO2+4H++SO eq oal(2-，4) +2e-===PbSO4+2H2O;C項(xiàng)中電池充電時硫酸的濃度應(yīng)不斷增大;D項(xiàng)中電池充電時陽極應(yīng)發(fā)生氧化反應(yīng)。
【答案】 B
4.鋅錳干電池的兩極分別為碳棒和鋅皮，在放電時電池總反應(yīng)方程式可以表示為：Zn+2MnO2+2NH eq oal(+，4) ??Zn2++Mn2O3+2NH3+H2O。根據(jù)上述信息，下列結(jié)論正確的是( )
A.放電時正極發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)為NH eq oal(+，4)
B.Zn為負(fù)極，碳為正極
C.工作時，電子由碳極經(jīng)外電路流向Zn極
D.長時間連續(xù)使用該電池時，內(nèi)裝糊狀物不會流出
【解析】 在電池的正極上發(fā)生的是得電子的還原反應(yīng)，是總反應(yīng)中氧化劑發(fā)生反應(yīng)的電極。由鋅錳干電池的總反應(yīng)式可知，MnO2與NH eq oal(+，4) 發(fā)生的反應(yīng)為正極反應(yīng)。根據(jù)原電池的工作原理可知，相對活潑(指金屬性)的一極為負(fù)極，相對不活潑的一極為正極，B項(xiàng)正確;在外電路，電子從負(fù)極流向正極，C項(xiàng)錯誤;長時間連續(xù)使用該電池，由于鋅皮慢慢溶解而破損，糊狀物很可能流出而腐蝕用電器，D項(xiàng)錯誤。
【答案】 B
5.科學(xué)家預(yù)言，燃料電池將是21世紀(jì)獲得電力的重要途徑，美國已計劃將甲醇燃料電池用于軍事目的。一種甲醇燃料電池是采用鉑或碳化鎢化為電極催化劑，在稀硫酸電解液中直接加入純化后的甲醇，同時向一個電極通入空氣?；卮鹣铝袉栴}：
(1)這種電池放電時發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式是
______________________________。
(2)此電池的正極發(fā)生的電極反應(yīng)式是________，負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)式是__________________。
(3)電解液中的H+向________極移動，向外電路釋放電子的電極是________。
(4)比起直接燃燒燃料產(chǎn)生電力，使用燃料電池有許多優(yōu)點(diǎn)，其中主要有兩點(diǎn)：首先是燃料電池的能量轉(zhuǎn)化效率高，其次是________。
【解析】 甲醇燃料電池實(shí)質(zhì)就是利用CH3OH燃料在氧氣中反應(yīng)來提供電能。CH3OH在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2CH3OH+2H2O-12e-===2CO2+12H+;氧氣在正極反應(yīng)：3O2+12H++12e-===6H2O，兩反應(yīng)式相加即得總反應(yīng)式。在電池中，負(fù)極釋放出電子移動到正極上，故向外電路釋放電子的電極為負(fù)極。在原電池的內(nèi)電路中，陽離子向正極移動，故H+向正極移動。甲醇反應(yīng)產(chǎn)物為CO2和H2O，對環(huán)境無污染。
【答案】 (1)2CH3OH+3O2===2CO2+4H2O
(2)3O2+12H++12e-===6H2O 2CH3OH+2H2O-12e-===2CO2+12H+
(3)正 負(fù)極 (4)對環(huán)境無污染
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