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第一节 化学反应与能量变化
第4课时 发展中的化学电源
学习目标
(1)加深对原电池工作原理的理解;
(2)了解发展中的原电池;
(3)能依据原电池原理正确判断电池的正、负极以及书写电极反应方程式。
自主学习
1.请写出原电池的构成条件:
2.能源分类
(1)一次能源: 的能源,如太阳能、地热能、流水、风力、原煤、石油、天然气、天然铀矿等。?
(2)二次能源: 的能源称为二次能源,如电能(水电、火电、核电)、蒸汽等。?
课内探究
一、原电池原理深化认识
【例题】下列各装置能构成原电池(电解质溶液为硫酸铜溶液)的是( )
【练习1】
下列组合中,能形成原电池的有( )
A
B
C
D
X
Zn
石墨棒
Mg
Cu
Y
Cu
Fe
Fe
Ag
Z
CuSO4固体
AgNO3溶液
橙汁
稀硫酸
【练习2】
由X、Y两种金属和稀硫酸组成一个原电池,结果发现X表面无气泡而Y的表面有气泡产生。X与Y分别作什么极?哪个金属性更强?
【练习3】
用镁、铝作电极构成原电池,分别插入稀硫酸、氢氧化钠溶液中,判断构成原电池的正极、负极。
【练习4】
用铜、铝作电极构成原电池,分别插入稀硫酸、浓硝酸溶液中,判断构成原电池的正极、负极,并写出相关电极反应方程式。
二、发展中的化学电源
1.干电池
常见的化学电池是锌锰电池,写出电极反应方程式:
负极(锌): ( 反应)?
正极(石墨):2N+2e-2NH3↑+H2↑( 反应)?
2.二次电池
(1)铅蓄电池。
负极(Pb):_______________________________;?
正极(PbO2):______________________________;?
总反应:________________________________。?
(2)镍镉碱性蓄电池。
(3)新一代可充电的绿色电池——锂离子电池。
特点:电压高、质量轻、寿命长等。
用途:作电脑、手表、心脏起搏器的电源等。
3.燃料电池(以氢氧燃料电池为例)
(1)用酸性电解质时:
负极: ;?
正极: ;?
总反应: 。?
(2)用NaOH等碱性电解质时:
负极: ;?
正极: ;?
总反应: 。?
三、废旧电池的回收利用
废旧电池中含有 、 、 、 等大量毒性很强的重金属,随处丢弃会对 、 等环境造成严重的污染,并通过人类的食物链对人体健康造成威胁和危害。另一方面,废旧电池中的 是宝贵的自然资源,如果能回收再利用这些废旧电池,不仅可以减少对我们生存环境的破坏,而且也是对资源的节约。?
随堂检测
1.铜片与锌片用导线连接后插入硫酸中,锌片( )
A.发生氧化反应
B.发生还原反应
C.为正极
D.为负极
2.某金属能与稀盐酸作用放出氢气,该金属与锌组成原电池时,锌为负极,该金属为( )
A.Mg B.Fe C.Al D.Cu
3.将铝片和铜片用导线相连,一组插入浓硝酸,另一组插入氢氧化钠溶液中,分别形成原电池。则在这两个原电池中,正极分别为( )
A.铝片、铜片 B.铜片、铝片
C.铝片、铝片 D.铜片、铜片
4.如图所示的装置,M为活动性顺序位于氢之前的金属,N为石墨棒,关于此装置的下列叙 内容过长,仅展示头部和尾部部分文字预览,全文请查看图片预览。 正极到负极,与电子流动方向相反,随着H+消耗,pH逐渐增大。
答案:C
7.答案:(1)负 正 2H2+4OH--4e-4H2O O2+2H2O+4e-4OH-
8.解析:Al、O2(空气)之间的氧化还原反应为:4Al+3O22Al2O3。将该反应与原电池原理、铝的导电性等知识进行综合分析可知,铝是负极,又是反应材料,O2是正极反应物,正极材料应该选择还原性比铝弱的导电性强的材料,如石墨等。
铝、O2发生的反应分别为:Al-3e-Al3+,O2+2H2O+4e- 4OH-。
答案:Al 石墨(或其他合理答案) Al-3e-Al3+ O2+2H2O+4e- 4OH-
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