高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第六章 第17講 原電池 化學(xué)電源課件.ppt

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化學(xué)反應(yīng)與能量 第六章 第17講原電池化學(xué)電源 1 原電池裝置中的能量轉(zhuǎn)化 轉(zhuǎn)化為 2 原電池的電極原電池的負(fù)極 金屬 發(fā)生 反應(yīng) 向外電路 電子 原電池的正極 金屬 或惰性電極如石墨 發(fā)生 反應(yīng) 外電路提供的電子 原電池及工作原理 化學(xué)能 電能 活潑 氧化 提供 不活潑 還原 接受 3 原電池的構(gòu)成條件 1 能自發(fā)地發(fā)生 2 電解質(zhì)溶液 構(gòu)成電路或參加反應(yīng) 3 由還原劑和導(dǎo)體構(gòu)成 極系統(tǒng) 由氧化劑和導(dǎo)體構(gòu)成 極系統(tǒng) 4 形成 兩電極接觸或用導(dǎo)線連接 4 工作原理 以銅鋅原電池為例 氧化還原反應(yīng) 負(fù) 正 閉合回路 Zn Cu Zn 2e Zn2 Cu2 2e Cu 氧化 還原 負(fù)極 正極 正極 負(fù)極 負(fù)極 正極 Zn Cu2 Zn2 Cu 1 下列裝置可以形成原電池的是 填字母 并寫出形成原電池的電極材料及電極反應(yīng)式 正極 負(fù)極 答案 B銀片 2Ag 2e 2Ag銅片 Cu 2e Cu2 2 分析下圖所示的4個(gè)原電池裝置 其中結(jié)論正確的是 A 中Mg作負(fù)極 中Fe作負(fù)極B 中Mg作正極 電極反應(yīng)式為6H2O 6e 6OH 3H2 C 中Fe作負(fù)極 電極反應(yīng)式為Fe 2e Fe2 D 中Cu作正極 電極反應(yīng)式為2H 2e H2 答案 B 1 堿性鋅錳干電池 一次電池負(fù)極 正極 2MnO2 2H2O 2e 2MnOOH 2OH 電池反應(yīng) Zn 2MnO2 2H2O Zn OH 2 2MnOOH 化學(xué)電源 Zn 2e 2OH Zn OH 2 3 氫氧燃料電池 堿性介質(zhì)中 1 構(gòu)造負(fù)極 氫氣 正極 氧氣 電解質(zhì)溶液 氫氧化鉀溶液 2 電極反應(yīng)負(fù)極 正極 電池反應(yīng) 3 優(yōu)點(diǎn) 寫一條 2H2 4e 4OH 4H2OO2 4e 2H2O 4OH 2H2 O2 2H2O 能量的利用率高 無污染 原料來源廣泛等 4 鋅與稀硫酸反應(yīng)時(shí) 要加大反應(yīng)速率可滴加少量硫酸銅 2012海南卷 5B 5 鋰碘電池的反應(yīng)為2Li s I2 s 2LiI s 則碘電極作該電池的負(fù)極 2012廣東卷 31 答案 1 2 3 4 5 小 48 PbO2 Pb 對(duì)換 一 原電池正 負(fù)極判斷及電極反應(yīng)式的書寫1 原電池工作原理圖 2 原電池的判定方法 1 先分析有無外接電源 有外接電源者為電解池 無外接電源者可能為原電池 再依據(jù)原電池的構(gòu)成條件分析判定 主要思路是 四看 一看電極 兩極為導(dǎo)體且活潑性不同 燃料電池的電極一般為惰性電極 二看溶液 兩極插入電解質(zhì)溶液中 三看回路 形成閉合回路或兩極接觸 四看本質(zhì) 有無能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)發(fā)生 2 多池相連 無外接電源時(shí) 兩極活潑性差異最大的一池為原電池 其他各池可看作是電解池 3 原電池正 負(fù)極的判斷 1 根據(jù)電極材料判斷 相對(duì)活潑的電極作負(fù)極 相對(duì)不活潑的電極作正極 2 根據(jù)電子和電流流向判斷 電子由負(fù)極經(jīng)外電路流向正極 注意溶液中無電子移動(dòng) 電流由正極經(jīng)外電路流向負(fù)極 3 根據(jù)電解質(zhì)溶液中的陰 陽離子遷移方向判斷 陽離子移向正極 陰離子移向負(fù)極 4 根據(jù)電極反應(yīng)類型判斷 負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng) 正極發(fā)生還原反應(yīng) 5 根據(jù)現(xiàn)象判斷 負(fù)極一般質(zhì)量減少 變細(xì) 正極一般質(zhì)量增加或有氣泡產(chǎn)生 6 燃料電池中通入燃料的一極為負(fù)極 通入氧氣的一極為正極 易錯(cuò)提醒 電極反應(yīng)式正誤判斷 1 一看反應(yīng)類型是否正確 負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng) 正極發(fā)生還原反應(yīng) 2 二看得失電子數(shù)目是否正確 一般要求正負(fù)極得失電子數(shù)守恒 3 三看電極產(chǎn)物是否與電解質(zhì)發(fā)生反應(yīng) 酸性環(huán)境 方程式中無OH 堿性環(huán)境 方程式中H CO2 電解質(zhì)溶液環(huán)境 方程式中無O2 等 微型銀鋅電池是電子表和電子計(jì)算器的常用電源 其電極分別是Ag2O和Zn 電解質(zhì)溶液是氫氧化鉀溶液 電極反應(yīng)式分別是Zn 2OH 2e ZnO H2O Ag2O H2O 2e 2Ag 2OH 由此判斷 下列說法錯(cuò)誤的是 A 鋅是負(fù)極 氧化銀是正極B 在外電路中電流由氧化銀流向鋅極C 原電池工作過程中 電解質(zhì)溶液的pH減小D 原電池反應(yīng)的化學(xué)方程式是Ag2O Zn 2Ag ZnO 解析 根據(jù)原電池原理 負(fù)極失電子 正極得電子 A選項(xiàng)正確 外電路中電流由正極流向負(fù)極 即由氧化銀流向鋅極 B選項(xiàng)正確 原電池總反應(yīng)為Zn Ag2O ZnO 2Ag 因此原電池工作過程中 溶液的pH不變 答案 C 2013江蘇卷 Mg H2O2電池可用于驅(qū)動(dòng)無人駕駛的潛航器 該電池以海水為電解質(zhì)溶液 示意圖如下圖 該電池工作時(shí) 下列說法正確的是 A Mg電極是該電池的正極B H2O2在石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng)C 石墨電極附近溶液的pH增大D 溶液中Cl 向正極移動(dòng) 答案 C 答案 D 二 原電池原理的應(yīng)用1 加快氧化還原反應(yīng)的速率一個(gè)自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng) 設(shè)計(jì)成原電池時(shí)反應(yīng)速率加快 例如 在Zn與稀硫酸反應(yīng)時(shí) 加入少量CuSO4溶液能使產(chǎn)生H2的速率加快 2 比較金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱兩種金屬分別作原電池的兩極 一般作負(fù)極的金屬比作正極的金屬活潑 3 用于金屬的防護(hù)將金屬制品作原電池的正極而得到保護(hù) 例如 在輪船底部鑲上鋅塊 用于防護(hù)船體在海水中發(fā)生腐蝕 4 設(shè)計(jì)電池 制造化學(xué)電源理論上能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)都可以設(shè)計(jì)成原電池 設(shè)計(jì)原電池要緊扣構(gòu)成原電池的四個(gè)條件 1 首先將已知氧化還原反應(yīng)拆分為兩個(gè)半反應(yīng) 2 根據(jù)原電池的電極反應(yīng)特點(diǎn) 結(jié)合兩個(gè)半反應(yīng)找出相應(yīng)的正 負(fù)極材料及電解質(zhì)溶液 電極材料的選擇 在原電池中 選擇活潑性較強(qiáng)的金屬作負(fù)極 活潑性較弱的金屬或石墨作正極 并且原電池的電極必須導(dǎo)電 一般來說 負(fù)極應(yīng)該跟電解質(zhì)溶液發(fā)生反應(yīng) 電解質(zhì)溶液的選擇 電解質(zhì)溶液一般要能夠與負(fù)極發(fā)生反應(yīng)或電解質(zhì)溶液中溶解的其他物質(zhì)能與負(fù)極發(fā)生反應(yīng) 如溶解在溶液中的空氣 但如果兩個(gè)半反應(yīng)分別在兩個(gè)容器中進(jìn)行 中間應(yīng)連接鹽橋 則左右兩個(gè)容器中的電解質(zhì)溶液選擇與電極材料相同的陽離子 如在Cu Zn 硫酸銅全同構(gòu)成的原電池中 負(fù)極Zn浸泡在含有Zn2 的電解質(zhì)溶液中 而正極Cu浸泡在含有Cu2 的電解質(zhì)溶液中 鐵及鐵的化合物應(yīng)用廣泛 如FeCl3可用作催化劑 印刷電路銅板腐蝕劑和外傷止血?jiǎng)┑?1 寫出FeCl3溶液腐蝕印刷電路銅板的離子方程式 2 若將 1 中的反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池 請(qǐng)畫出原電池的裝置圖 標(biāo)出正 負(fù)極 并寫出電極反應(yīng)式 負(fù)極反應(yīng) 正極反應(yīng) 4 某科研人員發(fā)現(xiàn)劣質(zhì)不銹鋼在酸中腐蝕緩慢 但在某些鹽溶液中腐蝕現(xiàn)象明顯 請(qǐng)從上表提供的藥品中選擇兩種 水可任選 設(shè)計(jì)最佳實(shí)驗(yàn) 驗(yàn)證劣質(zhì)不銹鋼易被腐蝕 有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式 劣質(zhì)不銹鋼腐蝕的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 思路指導(dǎo) 根據(jù)自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)式 設(shè)計(jì)原電池 畫出裝置圖 除去Fe2 雜質(zhì)時(shí)常先把它氧化成Fe3 再調(diào)節(jié)pH至3 2 4 7 除掉Fe3 同時(shí)不會(huì)沉淀Cu2 4 不銹鋼在某些鹽溶液中比在酸溶液中腐蝕明顯 說明這些鹽溶液中的金屬陽離子的氧化性比H 的氧化性強(qiáng) 即這些金屬在金屬活動(dòng)性順序中位于氫的后面 要設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證劣質(zhì)不銹鋼易被腐蝕 需要有容易與鐵反應(yīng)的鹽 答案 1 2Fe3 Cu 2Fe2 Cu2 2 Cu 2e Cu2 2Fe3 2e 2Fe2 3 通入足量氯氣將Fe2 氧化成Fe3 加入CuO調(diào)節(jié)溶液的pH至3 2 4 7 過濾 除去Fe OH 3 4 CuO H2SO4 CuSO4 H2O CuSO4 Fe FeSO4 Cu不銹鋼表面有紫紅色物質(zhì)生成 2015廣州調(diào)研 下列敘述正確的是 A 氫氧燃料電池中O2通入負(fù)極B 鉛蓄電池在放電時(shí) 其負(fù)極的電極反應(yīng)為Pb 2e Pb2 C 堿性鋅錳電池在工作時(shí) 電解質(zhì)中的OH 移向正極D 在海輪外殼鑲嵌鋅塊保護(hù)外殼不受腐蝕是采用了犧牲陽極的陰極保護(hù)法 答案 D 判斷下列說法是否正確 對(duì)的畫 錯(cuò)的畫 1 如在Zn與稀H2SO4反應(yīng)時(shí)加入少量CuSO4溶液能使產(chǎn)生H2的反應(yīng)速率加快 2 兩種金屬分別作原電池的兩極時(shí) 一般作負(fù)極的金屬比作正極的金屬活潑 3 有兩種金屬a b 用導(dǎo)線連接后插入到稀H2SO4中 觀察到a溶解 b極上有氣泡產(chǎn)生 則金屬a作負(fù)極 比金屬b活潑 4 如要保護(hù)一個(gè)鐵質(zhì)的輸水管道或鋼鐵橋梁等 可用導(dǎo)線將其與一塊鋅塊相連 使鋅作原電池的負(fù)極 答案 1 2 3 4 原電池 化學(xué)電源的考查高考對(duì)原電池及化學(xué)電源能力的考查以接受 吸收 整合化學(xué)信息的能力為主 試題難度中等偏上 從近年來的高考命題來看 對(duì)于原電池的考查往往結(jié)合實(shí)用電池進(jìn)行 解答這類題目 首先要抓住原電池的根本原理 氧化還原反應(yīng) 然后從這個(gè)角度分析題目已知條件及問題 常見的考點(diǎn) 原電池的工作原理及應(yīng)用 原電池的電極判斷與材料選擇 實(shí)用化學(xué)電源特別是燃料電池的分析 氫氧燃料電池是符合綠色化學(xué)理念的新型發(fā)電裝置 下圖為電池示意圖 該電池電極表面鍍一層細(xì)小的鉑粉 鉑吸附氣體的能力強(qiáng) 性質(zhì)穩(wěn)定 請(qǐng)回答 解析 2 負(fù)極H2被氧化 寫電極反應(yīng)式時(shí)要注意電解質(zhì)溶液的組成 3 本題考查讀題能力 鉑粉作用在題設(shè)中有說明 在學(xué)習(xí)中要注意自學(xué)能力的培養(yǎng) 4 反應(yīng)中Li從0價(jià)升至 1價(jià) 作還原劑 H2O中的H從 1價(jià)降至H2中0價(jià) 作氧化劑 答案 1 由化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能由a到b 2 2H2 4OH 4e 4H2O 3 增大電極單位面積吸附H2 O2分子數(shù) 加快電極反應(yīng)速率 4 LiH2O 2012四川卷 一種基于酸性燃料電池原理設(shè)計(jì)的酒精檢測儀 負(fù)極上的反應(yīng)為CH3CH2OH 4e H2O CH3COOH 4H 下列有關(guān)說法正確的是 A 檢測時(shí) 電解質(zhì)溶液中的H 向負(fù)極移動(dòng)B 若有0 4mol電子轉(zhuǎn)移 則在標(biāo)準(zhǔn)狀況下消耗4 48L氧氣C 電池反應(yīng)的化學(xué)方程式為CH3CH2OH O2 CH3COOH H2OD 正極上發(fā)生的反應(yīng)為O2 4e 2H2O 4OH 答案 C