高考化学一轮复习第6章化学反应与能量电化学第2课时原电池化学电源课件新人教版

第六章 化学反应与能量 电化学,必考内容,第二课时 原电池 化学电源,考 纲 解 读,1概念和反应本质 原电池是把_转化为_的装置，其反应本质是_。 2. 构成条件 (1)一看反应 看是否有能自发进行的_发生(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)。,考点一 原电池及其工作原理,化学能,电能,氧化还原反应,氧化还原反应,(2)二看两电极：一般是_的两电极。 (3)三看是否形成闭合回路 形成闭合回路需三个条件： _溶液； 两电极直接或间接接触； 两电极插入_溶液。,活泼性不同,电解质,电解质,3. 工作原理(以铜锌原电池为例),锌,铜,Zn2e=Zn2,Cu22e=Cu,氧化,还原,锌,铜,铜,锌,负极,正极,K,Cl,ZnCu2=Zn2Cu,(6)铜锌原电池中若将铜片抽走，则不会发生反应了。( ) (7)原电池中外电路电子流动的方向是由正极流向负极，溶液中阳离子向正极移动。( ) (8)用Al、Cu作电极用浓硝酸或浓硫酸作电解液时，Cu作负极，Al作正极。( ) (9)用Mg、Al作电极用NaOH溶液作电解液时，Al作负极，Mg作正极。( ),(1)只有放热的氧化还原反应才能通过设计成原电池将化学能转化为电能。 (2)电解质溶液中阴、阳离子的定向移动，与导线中电子的定向移动共同组成了一个完整的闭合回路。 (3)无论在原电池还是在电解池中，电子均不能通过电解质溶液，溶液中的离子不能通过盐桥。 (4)原电池的负极失去电子的总数等于正极得到电子的总数。,B,解析 该电池的总反应为Zn2Fe3=2Fe2Zn2，所以左烧杯中Pt电极为正极，电极反应为Fe3e=Fe2，右烧杯中Zn电极为负极，电极反应为Zn2e=Zn2。由于左烧杯中的Fe3被还原为Fe2，所以左烧杯中溶液的血红色逐渐褪去。,答案 (1)能。如果该溶液中溶质的阳离子对应的金属单质比电极强，则可以，因为负极区发生的反应只是Zn的溶解；但是如果比电极弱，例如硫酸铜，锌就会置换出铜，在表面形成原电池，减少供电量。使用盐桥就是为了避免这种情况。 (2)使两个烧杯中的溶液形成一个导电通路。使溶液保持电中性，氧化还原反应能顺利进行产生持续的电流。,解析 中产生气体的原因是Fe比H2还原性强：Fe2H=Fe2H2，A合理；取出中的铁棒，铁棒表面已生成致密的氧化膜，故放入CuSO4溶液中不会立即置换出Cu，故B不合理；中现象说明Mg在浓H2SO4中没发生钝化，所以Mg表面迅速产生大量气泡，C合理；中形成原电池，Fe表面有大量气泡，说明Mg的金属性比Fe强，D合理。,B,D,解析 根据原电池的构成条件可知：中只有一个电极，中两电极材料相同，中酒精不是电解质，中两电极材料相同且无闭合回路，故不能构成原电池。,总结提升,B,B,总结提升,说明：(1)活泼性强的金属不一定作负极，但负极一定发生氧化反应。 (2)溶液中的离子不能通过盐桥。 (3)负极本身不一定参加反应，如燃料电池中，作为负极的材料不参加反应，只起到了导电的作用。,1比较金属活泼性强弱 两种金属分别作原电池的两极时，一般作_的金属比作_的金属活泼。 2. 加快氧化还原反应的速率 一个_进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率_。例如，在Zn与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液能使产生H2的反应速率加快。,考点二 原电池原理的应用,负极,正极,自发,加快,3. 设计制作化学电源 设计原电池时要紧扣原电池的构成条件。具体方法是： (1)首先判断出氧化还原反应中的还原剂和氧化剂，将还原剂(一般为比较活泼金属 )作负极，活泼性比负极弱的金属或非金属导体作正极，含氧化剂对应离子的电解质溶液作电解液。 (2)如果两个半反应分别在要求的两个容器中进行(中间连接盐桥)，则两个容器中的电解质溶液应含有与电极材料相同的金属的阳离子。如在CuZn硫酸铜构成的原电池中，负极Zn浸泡在含有Zn2的电解质溶液中，而正极Cu浸泡在含有Cu2的电解质溶液中。,4. 用于金属的防护 使被保护的金属制品作原电池的_而得到保护。例如，要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁等，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。,正极,解析 Zn和CuSO4反应置换出Cu，Zn、Cu、H2SO4构成原电池，反应速率加快，但由于n(H)不变，生成H2的量也不变。,解析 加入CH3COONa，c(H)减少，但n(H)不变，故反应速率减慢，H2的量不变。,改变Zn与H反应速率的方法 (1)加入Cu粉或CuSO4，使Cu与Zn接触形成原电池，加快反应速率，加入Cu不影响与H反应的Zn的量，但加入CuSO4会消耗一部分Zn，使与H反应的Zn的量减少，是否影响产生H2的量，应根据Zn、H的相对量多少判断。 (2)加入强碱弱酸盐，由于弱酸根与H反应，使c(H)减小，反应速率减小，但不影响产生H2的量。 (3)加水稀释，使c(H)减小，反应速率减小，但不影响产生H2的量。 (4)改变反应的温度，也会影响Zn与H的反应速率。 (5)把锌粒换成锌粉，加快Zn与H的反应速率。,方法技巧 ,B,解析 A、B相连时，B不易腐蚀，金属活动性AB；A、D分别投入等浓度的盐酸中，D反应剧烈，金属活动性DA；将Cu分别浸入B和C的盐溶液里，B的盐溶液无变化，而C的盐溶液中，有金属C析出，金属活动性BCuC；由以上分析知四种金属活动性由强到弱的顺序是DABC。,解析 由于是少量锌与过量盐酸反应，产生H2的量由Zn来决定。增大盐酸浓度，可加快速率；加少量碳粉，可与Zn形成原电池，加快速率；加CuCl2晶体，Zn可置换出Cu，形成原电池加快速率，但由于消耗了Zn，使H2的量减少；加热，可加快速率。,C,铜、铝接触在潮湿的环境,中可形成原电池，加快铝的腐蚀，易造成电路断路,N,牺牲阳极的阴极,保护法,Cu,氧化,CuSO4CuCl2、Cu(NO3)2等可溶性铜盐也,可溶液,AgNO3溶液,银棒上有银白色物质析出,Cu,Ag,电极逐渐溶解,(3)甲、乙两种原电池中可更有效地将化学能转化为电能的是_，其原因是_ _。 (4)根据牺牲阳极的阴极保护法原理，为减缓电解质溶液中铁片的腐蚀，在以上的材料中应选_作阳极。,甲,电池乙的负极可与CuSO4溶液直接发生反应，导致部分化学能转化为热能；电池甲的负极不与所接触的电解质溶液反应，化学能在转化为电能时损耗较小,锌片,解析 (1)设计原电池时，应选用活泼性不同的两种金属，电解质溶液应含有与电极材料相同的金属的阳离子。(2)由所给电极材料可知，当铜片作电极时，Cu一定是正极，则负极是活泼的金属失去电子发生氧化反应，反应现象是电极逐渐溶解。(3)以Zn和Cu作电极为例分析，如果不用盐桥则除了电化学反应外还发生Zn和Cu2的置换反应，反应放热，会使部分化学能以热能形式散失，使其不能完全转化为电能，而盐桥的使用，可以避免Zn和Cu2的接触，从而避免能量损失，提供稳定电流。(4)根据牺牲阳极的阴极保护法，可知被保护的金属作阴极，即可选择Zn作阳极。,答案 (1)如右图,(1)能设计成原电池的反应一定是放热的氧化还原反应，吸热反应不可能将化学能转化为电能。 (2)设计原电池时，负极材料确定之后，正极材料的选择范围较广，只要合理都可以，一般选用不活泼金属Pt或石墨。,总结提升,1分类,考点三 化学电源,Zn,Zn2OH2e=Zn(OH)2,MnO2,2MnO22H2O2e=2MnOOH,2OH,(2)银锌纽扣电池(电解质溶液为KOH溶液) 负极材料：_ 电极反应：_ 正极材料：_ 电极反应：_ 总反应：_,Zn,Zn2e2OH=Zn(OH)2,Ag2O,Ag2O2eH2O=2Ag2OH,ZnAg2O=ZnO2Ag,3. 二次电池 (1)铅蓄电池(电解质溶液为30%H2SO4溶液) 放电时的反应 负极反应：_ 正极反应：_ 总反应：Pb(s)PbO2(s)2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)2H2O(l) 电解质溶液的pH_(填“增大”“减小”或“不变”)。,增大,充电时的反应 阴极反应：_ 阳极反应：_ 总反应：2PbSO4(s)2H2O(l)=Pb(s)PbO2(s)2H2SO4(aq) (2)锂电池 负极材料：锂 正极材料：石墨 电解质：LiAlCl4 SOCl2 放电时的反应 负极反应：_ 正极反应：_ 总反应：8Li3SOCl2=6LiClLi2SO32S,8Li8e=8Li,4. 燃料电池 (1)氢氧燃料电池 氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池,2H24e=4H,2H24e4OH=4H2O,O24e4H=2H2O,O24e2H2O=4OH,外部,(2)铝空气海水电池 负极材料：铝片 正极材料：铂片 电解质溶液：海水 负极反应：_ 正极反应：_ 总反应：_,4Al12e=4Al3,3O212e6H2O=12OH,4Al3O26H2O=4Al(OH)3,B,解析 原电池中Li向正极移动，A错误；正极得电子，故电极反应式为2LiLi2O22e=2Li2O，B正确；Li是活泼金属，作负极，充电时作阴极，接外电源的负极，C错误；CO2或H2O进入电池后会直接与Li、Li2O2或Li2O反应，故对电池有影响，D错误。,B,可充电电池电极方程式的书写 可充电电池有充电和放电两个过程，放电发生的是原电池反应，充电发生的是电解反应。充电的电极反应与放电的电极反应过程相反，充电时的阳极反应为放电时正极反应的逆过程，充电时的阴极反应为放电时负极反应的逆过程。以铅蓄电池为例，该过程可结合图示分析。,方法技巧 ,B,解析 锌为负极，失电子发生氧化反应，A正确；电池工作时，电子由Zn(负极)流向MnO2(正极)，B错误；正极上MnO2得到电子，发生的反应为MnO2eH2O=MnO(OH)OH，C正确；电池总反应：Zn2MnO22H2O=Zn(OH)22MnO(OH)，D正确。,解析 充电时动力电池上标注“”的电极上发生氧化反应，应与外接电源的正极相连，A正确；放电时电池反应是FePO4Li=LiFePO4，B错误；放电时原电池内部Li向正极移动，C错误；放电时，在正极上Fe3得电子被还原为Fe2，故D错误。,A,化学电源电极反应式的书写 书写电极反应式时，首先要根据原电池的工作原理准确判断正、负极，然后结合电解质溶液的环境确定电极产物，最后再根据质量守恒和电荷守恒写出反应式。一般方法有： (1)拆分法 写出原电池的总反应，如 2Fe3Cu=2Fe2Cu2。,总结提升