（名师整合）（课堂设计）2014-2015年高中化学 专题1-3（课件+同步精练+专题测试）（打包45套）苏教版选修4
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（名师整合）（课堂设计）2014-2015年高中化学 专题1-3（课件+同步精练+专题测试）（打包45套）苏教版选修4,名师,整合,课堂,设计,年高,化学,专题,课件,同步,精练,测试,打包,45,苏教版,选修
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第 1课时 原电池的工作原理 化学电源 第二单元 化学能与电能的转化 1 了解原电池的工作原理及构成 条件。 2 能正确判断原电池的正、负极。 3 能写出原电池电极反应式和电池反应方程式。 4 了解化学电源的种类及工作原理，认识化学能转化 为电能的实际意义。 5 了解常见的一次电池、二次电池和燃料电池。 温 故 工作原理负极电极材料： 失去 电子，发生 氧化反应电极反应式： 2e= = Z 正极电极材料： 得到 电子，发生 还原反应电极反应式： 2H 2e= =池反应： 2H= = Z 新 1 构成原电池的基本条件 ( 1 ) 有 电解质 溶液。 ( 2 ) 活泼性 不同 的两种金属 ( 或一种为金属，一种为非金属导体 ) 作为电极。 ( 3 ) 形成 闭合 电路。 ( 4 ) 能 自发 发生氧化还原反应。 2 常见化学电池的分类 一次 电池 普通锌锰电池、碱性锌锰电池 二次 电池 铅蓄电池 燃料 电池 氢氧燃料电池 互动探究 原电池的工作原理 1 原电池定义 将 转化为 的装置。 2 原电池的构成条件 化学能 电能 3 原电池的工作原理 外电路中电子由 极流向 极；内电路 ( 电解质溶液 ) 中阴离子移向 极，阳离子移向 极；电子发生定向移动从而形成电流，实现了 能向 能的转化。 4 电极反应及电池反应 负极： M n e= = = 发生 反应 正极： m e= = = N 发生 反应 电池总反应： m M n = = = m n N 负 正 负 正 化学 电 氧化 还原 探究 1 ：原电池正、负极的判断方法 负极 正极 电极材料 较活泼的金属 较不活泼金属或非金属 电子流向 电子流出的一极 电子流入的一极 离子移动 方向 阴离子移向的一极 阳离子移向的一极 反应类型 发生氧化反应的一极 发生还原反应的一极 电极质量 变化 电极质量减轻的一极 电极质量增加的一极 气 体产生 产生气体的一极 ( 通常为 化 大的一极 ( 析氢或吸氧的电极中 ) 特别提醒： ( 1 ) 原电池的电极类型不仅跟电极材料有关，还与电解质溶液的性质有关。 如镁 铝电极在稀硫酸中构成原电池，镁为负极，铝为正极，但若以氢氧化钠溶液为电解质溶液，则铝为负极，镁为正极。 ( 2) 原电池中并非只有负极电极材料参与化学反应。一般地，负极是活泼的金属材料。但有的两极都参与化学反应，如可充电电池。有的两电极材料都不参与化学反应，如氢氧燃料电池。 下图是 成的原电池，某实验兴趣小组做完实验后，在读书卡片上记录如下：在卡片上，描述合理的是( ) 28 D a t e ： 2 0 0 9 . 8 实验后的记录： 正极， 负极。 H向负极移动。 电子流动方向 上有 若有 1 m o l 电子流过导线，则产生 5 m o l 。 正极的电子反应式为： 2e= = = A B C D 解析： 泼， 负极，电极反应为： 2e= = = 正极，电极反应为： 2H 2e= = = ，每转移 1 m o 生 5 m o l ，电子由 出，经导线流向铜片，溶液中 H向正极移动， 4向负极移动，故选 B 。 答案： B 如右图所示装置中，观察到电流计指针偏转， M 棒变粗， N 棒变细，由此判断下表中所列 M 、 N 、 P 物质，其中可以成立的是 ( ) 选项 M N P A 锌 铜 稀硫酸溶液 B 铜 铁 稀盐酸 C 银 锌 硝酸银溶液 D 锌 铁 硝酸铁溶液 解析 ：本题通过电极变化来确定电极， N 棒变细，即 N 极上发生氧化反应， N 棒金属较活泼，排除 A 、 D ，由 M 棒变粗，可知 B 不正确。 答案 ： C 控制适合的条件，将反应 2 2I 2 I 2 设计成如下图所示的原电池。下列判断不正确的是 ( ) A 反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应 B 反应开始时，甲中石墨电极上 被还原 C 电流计读数为零 时，反应达到化学平衡状态 D 电流计读数为零后，在甲中溶入 l 2 固体，乙中的石墨电极为负极 解析： 由反应 2 2I 2 应开始时甲中 发生还原反应，乙中 I发生氧化反应；电流计读数为零，说明单位时间内由甲流向乙的电子数与由乙流向甲的电子数相等，生成 的物质的量与消耗的 相等，则反应达到了平衡状态，此时在甲中溶入 平衡向逆反应方向移动，乙中 乙中石墨电极为正极；故选 D 。 答案： D 理论上，能自发进行的氧化还原反应均能设计成原电池。实际设计时应注意以下几方面。 1 外电路 负极 ( 的物质 ) e导线正极 2 内电路 将两极浸入 溶液中，使正、负离子作 。 原电池的设计 还原性较强 电解质 定向运动 3 闭合电路 探究 2 ：原电池原理的应用 1 加快氧化还原反应的速率 例如：在锌与稀 4溶液能使产生 2 比较金属活动性强弱 例如：有两种金属 a 和 b ，用导线连接后插入到稀 察到 a 极溶解， b 极上有气泡产生。根据电极现象判断出 b 是正极，由原电池原理可知，金属活动性 a b 。 3 设计化学电池 例如：以 2 l 3 = = 2 l 2 为依据，设计一个原电池。 ( 1 ) 将氧化还原反应拆成氧化反应和还原反应两个半反应，分别作原电池的负极和正极的电极反应式。 负极： 2e= = = 正极： 2 2e= = = 2 。 ( 2 ) 确定电极材料 如发生氧化反应的物质为金属单质，可用该金属直接作负极；如为气体 ( 如 或溶液中的还原性离子，可用惰性电极 ( 如 碳棒 ) 作负极。 发生还原反应的电极材料必须比负极材料活泼性差。 ( 3 ) 确定电解质溶液 一般选用反应物中的电解质溶液即可。如本例中可用 ( 4 ) 构成闭合回路。 特别提醒： 设计原电池时，若氧化还原方程式中无明确的电解质溶液，可用水作电解质，但为了增强其导电性，通常加入强碱或一般的强酸，如燃料 电池，水中一般要加入 K O H 或H 2 ；若给出的是离子方程式，则电解质溶液是含氧化性离子的酸或可溶性盐，此时电解质不唯一。 已知电极材料：铁、铜、银、石墨、锌、铝；电解质溶液： 溶液、硫酸。按 要求回答下列问题： ( 1 ) 电工操作上规定：不能把铜导线和铝导线连接在一起使用。请说明原因 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。 ( 2 ) 若电极材料选铜和石墨，电解质溶液选硫酸铁溶液，外加导线，能否构成原电池？ _ _ _ _ _ _ _ _ 。若能，请写出电极反应式，负极： _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。 正极： _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。 ( 若不能，后两空不填 ) ( 3 ) 设计一种以铁和稀硫酸反应为原 理的原电池，要求画出装置图 ( 需标明电极材料及电池的正、负极 ) 。 解析： ( 1 ) 当 线连接时，接触到潮湿的空气就易形成原电池而被腐蚀。 ( 2 ) 因为 u 发生反应： 2 = = 2 此根据给出条件可以设计成原电池，其负极为 电极反应为 2e= = = ，正极为石墨，电极反应为 2 2e= = = 2 。 ( 3 ) 因为反应为 = = ，所以负极为 正极可为 石墨，电解质溶液为稀硫酸 ，即可画出装置图。 答案： ( 1 ) 二者连接在一起时，接头处在潮湿的空气中形成原电池而被腐蚀 ( 2 ) 能 2e= = = 2 2e= = = 2 ( 3 ) 下列方法可以加快铁和稀硫酸反应速率的是 ( ) A 加入少量 Z nC 加入少量 增大压强 D 加入水 解析 ：锌和硫酸铜溶液反应生成许多细小的铜，铜与锌形成若干微小的原电池，加快反应的进行。 答案 ： B 请利用氧化还原反应 2 = = = 2 l 2 设计一个原电池。 解析 ：化学反应符合设计要求。该氧化还原反应可拆分为如下两个半反应： 氧化反应 ( 负极反应 ) ： 2e= = = 还原反应 ( 正极反应 ) ： 2 2e= = = 2 结合原电池构成的条件可确定，负极材料为铜，正极材料可用石墨，电解质溶液为 答案 ：该原电池可设计为如下图所示装置。 1 电池的种类及特点 电池 一次电池 可充电电池 燃料电池 特点 只能 放电 ， 不能 充电 可反复 充电和放电 ，充电时是一个 电解池 ； 放电时是一个 原电池 能量利用率高可连续使用， 污染轻 化学电源 2. 常见电池 ( 1 ) 银锌纽扣电池 ( 电池 ) 组成 正极为 ，负极为 ，电解质溶液为 溶液。 电极反应和电池反应 正极反应： 2e= = = 2 2 O H负极反应： 2 O H 2e= = = Z n(O H )2电池反应： = = 2 Z n(O H )2一次 n 2 ) 锌锰干电池 ( 电池 ) 组成：分为 锌锰干电池 ( 普通锌锰干电池 ) 和 锌锰干电池，其正极为 ，负极为 ，前者电解质溶液为 和 Z 者电解质为 。 电极反应及电池反应 碱性锌锰干电池 负极反应： 2 O H 2e= = = Z n(O H )2正极反应： 2 M 2 2e= = = 2 M 2 O H电池反应： 2 M 2 = = Z n( O H )2 2 M H 。 一次 酸性 碱性 石墨棒 锌筒 3 ) 铅蓄电池 ( 电池 ) 组成：正极材料为 ，负极材料为 ，电解质溶液为 。 电极反应及电池反应 放电时电极反应为：负极： 4 2e= = = 4H 4 2e= = = 2充电时电极反应为： 阳极： 2 2e= = = 4H 4阴极： 2e= = = 4二次 b 总反应可表示为： 22 ( 4 ) 氢氧燃料电池 组成：正、负极材料均为 ，电解质为 。 电极反应及电池反应 ( 碱性电解质 ) 负极反应： 24 O H 4e= = = 4正极反应： 2 4e= = = 4 O H电池反应： 2= = 2石墨 酸或碱 探究 3 ：化学电源电极反应式的书写 1 根据装置书写电极反应式 ( 1 ) 先分析题目给定的图示装置，确定原电池的正、负极上的反应物质。 ( 2 ) 电极反应式的书写 负极：活泼金属或 电解质溶液中的阴离子与生成的阳离子不共存，则该阴离子应写入负极反应式。如铅蓄电池，负极： 4 2e= = = 正极：阳离子得到电子生成单质或 反应物是 有以下规律： 电解质是碱性或中性： 2 4e= = = 4 O H电解质是酸性： 4H 4e= = = 2( 3 ) 正、负电极反应式相加得到电池反应的总反应方程式。 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 。以 2= = 2例，当电解质溶液为 液时的电极反应式的书写步骤如下： ( 1 ) 根据总反应方程式分析有关元素化合价的变化情况，确定 2 m o l m o l 电子，初步确定负极反应为： 24e= = = 4H。 ( 2 ) 根据电解质溶液为碱性，与 H不能共存，反应生成水，推出 写入负极反应式为： 24 O H 4e= = = 4 ( 3 ) 用总反应式 2= = 2去负极反应式得正极反应式为： 2 4e= = = 4 O H。 3 可充电电池电极 反应式的书写 在书写可充电电池电极反应式时，要明确电池和电极，放电为原电池，充电为电解池。 ( 1 ) 原电池的负极与电解池的阳极均发生氧化反应，对应元素化合价升高。 ( 2 ) 原电池的正极与电解池的阴极均发生还原反应，对应元素化合价降低。 可用于电动汽车的铝 空气燃料电池，通常以 N a a O H 溶液为电解液，铝合金为负极，空气电极为正极。下列说法正确的是 ( ) A 以 l 溶液或 H 溶液为电解液时，正极反应都为： 2 4e= = = 4 O HB 以 H 溶液为电解液时，负极反应为： 3 O H 3e= = = O H )3C 以 H 溶液为电解液时，电池在工作过程中电解液的持不变 D 电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极 解析： 本题着重考查了化学电池电极方程式的书写及分析。电解质溶液显碱性或中性，该燃料电池的正极反应式为 4e 2 = = 4 O H， A 正确；以 N a O H 作电解液时，负极 电子生成的 与电解液 H ( 过量 ) 反应生成 l 极反应为 3e 4 O H= = = 2 B 错误；将正、 负极反应据电子守恒加和得出总方程式为 4 34 O H= = = 4 2因此消耗 时生成 溶液中 c ( O H)减小， 小， C 错误；原电池中，电子从负极流出经外电路流向正极， D 错误。 答案： A 日常所用干电池其电极分别为碳棒 ( 上面有铜帽 ) 和锌皮，以糊状 Z 其中加入 M 2) ，电极反应可简化为 2e= = = ， 2 2e= = = 2 N 2( 络合 ) 。根据以上叙述判断下列结论正确的是( ) A 正极，碳为负极 B 负极，碳为正极 C 工作时电子由碳极，经外电路流向 D 长时间连续使用时内装糊状物可能流出腐蚀用电器 解析 ：根据原电池的形成条件，相对活泼 ( 指金属性 ) 的一极为负极，相对不活泼的一极为正极，故 B 项正确；在外电路，电子从负极流向正极，故 A 、 C 两项不正确；长时间连续使用该原电池，由于锌皮慢慢溶解而破损，且 M 2生成 糊状物越来越稀，故
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