高中人教版 (新课标)化学电源导学案

这是一份高中人教版 (新课标)化学电源导学案，共4页。学案主要包含了课标要求，学业质量水平，学习目标等内容，欢迎下载使用。
【课标要求】
1．了解原电池的工作原理。
2．能写出电极反应式和电池反应方程式。
3．学会设计简单原电池装置
【学业质量水平】
3-3 能分析化学能与电能相互转化的原理及其在生产生活中的应用
【学习目标】
1、以锌铜原电池为例，从宏观和微观的角度，分析理解原电池的工作原理，能正确判断原电池的正极和负极，会书写其电极反应式。
2、进一步理解化学能与电能的相互转化，认识从简单原电池发展到带有盐桥原电池的变化过程，并能理解带有盐桥原电池的实用性。
3、通过对常见化学电源的分析，建立对原电池过程系统认识的思维模型，提高对原电池本质的认识。
三、化学电源
1.化学电源概述：原电池是各种化学电源的雏形，常分为如下三类：
①一次电池：也叫做干电池，放电后不可再充电的电池。
②二次电池：又称可充电电池或蓄电池，放电后可以再充电而反复使用的电池。
③燃料电池：一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电源。
2.判断电池优劣的主要标准
①比能量：单位质量或单位体积所能输出电能的多少，单位是(W·h)·kg－1或(W·h)·L－1。
②比功率：单位质量或单位体积所能输出功率的大小，单位是W·kg－1或W·L－1。
③电池可储存时间的长短。
一次电池1．基本构造
2．组成：正极：碳棒；负极：Zn；电解质：KOH。
3．工作原理
负极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2；
正极反应：2MnO2＋2e－＋2H2O===2MnO(OH)＋2OH－
总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2
4．特点：碱性锌锰电池比普通锌锰电池性能好，它的比能量和可储存时间均有提高，适用于大电流和连续放电。
二次电池1．铅蓄电池(1)基本构造
(2)组成负极：Pb；正极：PbO2；电解质溶液：H2SO4。
(3)工作原理①放电过程：
负极：Pb＋SOeq \\al(2－,4)－2e－===PbSO4正极： PbO2＋4H＋＋SOeq \\al(2－,4)＋2e－===PbSO4＋2H2O；
总反应： PbO2＋4H＋＋SOeq \\al(2－,4)＋2e－===PbSO4＋2H2O。
②充电过程： 铅蓄电池的充电过程与其放电过程相反。
二次电池充电时电极的连接：原电池的正极接外电源的正极，原电池的负极接外电源的正极。
③铅蓄电池的充、放电过程：
(4)优缺点
①优点：可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉，在生产、生活中应用广泛。
②缺点：比能量低、笨重，废弃的电池污染环境。
锂离子电池(1)组成
负极：嵌锂石墨；正极：LiCO2(钴酸锂)；电解质溶液：LiPF6(六氟磷酸锂)
(2)工作原理①放电过程：负极：LixCy－xe－===xLi＋＋Cy；正极：Li1－xCO2＋xLi＋＋xe－===LiCO2；
总反应：LixCy＋Li1－xCO2===LiCO2＋C。
放电时，锂离子由石墨中脱嵌移向正极，嵌入钴酸锂晶体中。
②充电过程：充电时，锂离子从钴酸锂晶体中脱嵌，由正极回到负极极，嵌入石墨中。
③锂离子电池的充、放电过程：
(3)优点:质量小、体积小、储存和输出能量大等。
燃料电池(以酸性氢氧燃料电池为例)
燃料电池：又称连续电池，一般以天然燃料或其它可燃物质如H2、CH4等作为负极反应质，以O2作为正极反应物质而形成的。燃料电池体积小、质量轻、功率大，是正在研究新型电池之一。
1．基本构造
2．工作原理
负极反应：H2－2e－===2H＋；正极反应：eq \f(1,2)O2＋2H＋＋2e－===H2O；
总反应：H2＋eq \f(1,2)O2===H2O。
5. 以甲烷燃料电池为例书写四种电解质环境下的电极反应方程式。
(1)酸性条件 总反应： CH4＋2O2=CO2＋2H2O。
正极反应式：2O2＋8H＋＋8e－=4H2O。
负极反应式：CH4－8e－＋2H2O=CO2＋8H＋（根据C的化合价由-4到+4知转移电子数为8，根据电荷守恒及电解质环境知方程式右边补8个H＋）
(2)碱性条件 总反应：CH4＋2O2＋2OH－===COeq \\al(2－,3)＋3H2O。
正极反应式：2O2＋4H2O＋8e－===8OH－。
负极反应式：CH4＋10OH－－8e－===COeq \\al(2－,3)＋7H2O（注意电解质有没有参加反应）。
(3)熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境下
总反应：CH4＋2O2=CO2＋2H2O。
正极反应式：2O2＋4CO2＋8e－===4COeq \\al(2－,3)。负极反应式：CH4＋4COeq \\al(2－,3)－8e－===5CO2＋2H2O
(4)熔融氧化物环境下
总反应：CH4＋2O2=CO2＋2H2O。
正极反应式：2O2＋8e－===4O2-。负极反应式：CH4＋4O2-－8e－===CO2＋2H2O