2019年（北京专用）高考化学一轮复习第18讲原电池化学电源课件.pptx

第18讲原电池化学电源,一、原电池工作原理及应用1.概念把化学能转化为电能的装置。2.构成条件(1)有两个活泼性不同的电极;(2)将电极插入电解质溶液中并形成闭合回路。(3)能自发进行的氧化还原反应。,教材研读,3.工作原理如图是Cu-Zn原电池示意图,名师点睛在原电池内电路中,阳离子移向正极,阴离子移向负极(包括盐桥中的阴、阳离子)。这是因为负极发生的是失电子的反应,致使该极附近有大量正电荷,所以溶液中的阴离子要移向负极;正极发生的是得电子的反应,致使该极附近有大量负电荷,所以溶液中的阳离子要移向正极。可以简记为“正正负负”,即带正电荷的移向正极,带负电荷的移向负极。4.原电池原理的应用(1)比较金属的活动性强弱原电池中,一般活动性相对较强的金属作负极,而活动性相对较弱的金属(或导电的非金属)作正极。(2)加快化学反应速率,由于形成了原电池,导致反应速率加快。如Zn与稀硫酸反应制氢气时,可向溶液中滴加少量CuSO4溶液,形成Cu-Zn原电池,加快反应速率。(3)用于金属的防护使需要保护的金属制品作原电池正极而受到保护。例如要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁,可将其与一块锌块相连,使锌作原电池的负极。(4)设计制作原电池设计原电池要紧扣构成原电池的三个条件:a.必须是能自发进行的氧化还原反应。b.根据氧化还原反应找出正、负极材料(一般,负极就是失电子的物质,正极用比负极活动性差的金属即可,也可以用石墨)及电解质溶液。c.形成闭合回路。名师点睛(1)电极材料的选择在原电池中,一般选择活动性相对较强的金属作负极;活动性相对较弱的金属或导电的非金属作正极。(2)电解质溶液的选择电解质溶液一般要能够与负极材料发生反应,或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极材料发生反应(如溶于溶液中的氧气)。如果两个半反应分别在两个容器中进行(中间连接盐桥),则两个容器中的电解质溶液应含有相应电极材料的阳离子。如在Cu-Zn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。,自测1判断正误,正确的划“”,错误的划“”。(1)在原电池中,发生氧化反应的一极是负极()(2)在原电池中,正极材料一定不参与电极反应,负极材料一定会发生氧化反应()(3)其他条件均相同,带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池电流持续时间长()(4)在铜锌原电池中,因为有电子通过电解质溶液形成闭合回路,所以有电流产生()(5)原电池的两极中较活泼的金属一定为负极()(6)铜锌原电池工作时,外电路电子由负极流向正极()(7)在原电池中,电子流出的一极是负极,被还原(),自测2请运用原电池原理设计实验,验证Cu2+、Fe3+氧化性的强弱。请写出电极反应式:负极,正极,并画出实验装置图,要求用烧杯和盐桥,并标出外电路电子流向。,答案Cu-2e-Cu2+2Fe3+2e-2Fe2+,2.铅蓄电池一种二次电池,其负极是铅(或Pb),正极是二氧化铅(或PbO2),电解质溶液是H2SO4溶液,它的电池反应式为Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O。3.碱性氢氧燃料电池的电极反应负极反应式:2H2+4OH-4e-4H2O;正极反应式:O2+2H2O+4e-4OH-;电池反应式:2H2+O22H2O。,二、化学电源1.分类化学电源是能够实际应用的原电池。作为化学电源的电池有一次电池、二次电池(或充电电池)和燃料电池等。,自测3充电电池充电时电极与外接电源的正、负极如何连接?,答案充电时,充电电池的正极与外接电源的正极相连接,充电电池的负极与外接电源的负极相连接。,自测4(1)氢氧燃料电池以KOH溶液作电解质溶液时,工作一段时间后,电解质溶液的浓度将减小,溶液的pH减小。(填“减小”“增大”或“不变”)(2)氢氧燃料电池以H2SO4溶液作电解质溶液时,工作一段时间后,电解质溶液的浓度将减小,溶液的pH增大。(填“减小”“增大”或“不变”),考点突破,考点原电池正、负极的判断及电极反应式的书写,1.原电池正、负极的判断,考点原电池正、负极的判断及电极反应式的书写,注意原电池的正、负极不仅跟电极材料有关,还与电解质溶液的性质有关,如Mg、Al在稀硫酸中构成原电池时,Mg作负极,Al作正极,但若以NaOH溶液为电解质溶液,则Al为负极,Mg为正极。2.电极反应式的书写(1)一般电极反应式的书写,(2)复杂电极反应式的书写总体思路:复杂电极反应式=总反应式-较简单一极电极反应式(3)燃料电池电极反应式的书写.正极反应式的书写正极通入的气体一般是氧气,根据电解质的不同,分以下几种情况:在酸性溶液中生成水:O2+4H+4e-2H2O;在碱性溶液中生成氢氧根离子:O2+2H2O+4e-4OH-;在固体电解质(高温下能传导O2-)中生成O2-:O2+4e-2O2-;在熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)中生成碳酸根离子:O2+2CO2+4e-2C。,.负极反应式的书写负极通入的是燃料,发生氧化反应,负极生成的离子一般与正极产物结合,有以下几种情况:若负极通入的气体是氢气,则a.酸性溶液中:H2-2e-2H+;,b.碱性溶液中:H2-2e-+2OH-2H2O;,c.熔融氧化物中:H2-2e-+O2-H2O。若负极通入的气体为含碳的化合物,如CO、CH4、CH3OH等,碳元素均转化为正四价碳的化合物,在酸性溶液中生成CO2;在碱性溶液中生成C;熔融碳酸盐中生成CO2;熔融氧化物中生成C。如CH3OH燃料电池负极反应式在酸性溶液中为CH3OH-6e-+H2OCO2+6H+,在碱性溶液中为CH3OH-6e-+8OH-C+6H2O。3.书写电极反应式时应注意的问题(1)两电极得失电子数目相等。(2)电极反应式常用“”而不用“”表示。(3)书写电极反应式时要保证电荷守恒、原子守恒。,典例1Li-SOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳,电解质是LiAlCl4-SOCl2。电池的总反应可表示为4Li+2SOCl24LiCl+S+SO2。请回答下列问题:(1)电池的负极材料为,发生的电极反应为。(2)电池的正极反应式为。,答案(1)锂4Li-4e-4Li+(2)2SOCl2+4e-4Cl-+S+SO2解析分析各元素的化合价变化可知,Li失电子,被氧化,为还原剂;SOCl2得电子,被还原,为氧化剂。(1)负极材料为Li(还原剂),电极反应式为4Li-4e-4Li+。(2)正极反应式可由总反应式减去负极反应式得到:2SOCl2+4e-4Cl-+S+SO2。,1-1分别写出甲烷燃料电池在下列环境下的电极反应式。(1)在酸性条件下燃料电池总反应式:CH4+2O2CO2+2H2O;燃料电池正极反应式:O2+4H+4e-2H2O;则燃料电池的负极反应式为。(2)在碱性条件下燃料电池总反应式:CH4+2O2+2OH-C+3H2O;燃料电池正极反应式:O2+2H2O+4e-4OH-;则燃料电池的负极反应式为。(3)在固体电解质(高温下能传导O2-)环境下燃料电池总反应式:CH4+2O2CO2+2H2O;,燃料电池正极反应式:O2+4e-2O2-;则燃料电池的负极反应式为。(4)在熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境下燃料电池总反应式:CH4+2O2CO2+2H2O;燃料电池正极反应式:O2+2CO2+4e-2C;则燃料电池的负极反应式为。,答案(1)CH4-8e-+2H2OCO2+8H+(2)CH4+10OH-8e-C+7H2O(3)CH4+4O2-8e-CO2+2H2O(4)CH4+4C-8e-5CO2+2H2O,1-2(1)铁是用途最广的金属材料之一,但生铁易生锈。请讨论电化学实验中有关铁的性质。某原电池装置如图所示,右侧烧杯中的电极反应式为,左侧烧杯中的c(Cl-)(填“增大”“减小”或“不变”)。,已知下图甲、乙两池的总反应式均为Fe+H2SO4FeSO4+H2,且在同侧电极(指均在“左电极”或“右电极”)产生H2。请在两池上标出电极材料(填“Fe”或“C”)。(2)用高铁()酸盐设计的高铁()电池是一种新型充电电池,电解质溶液为KOH溶液,放电时的总反应为3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2,Fe(OH)3+4KOH。写出正极反应式:。用高铁()电池作电源,以Fe作阳极,Cu作阴极,对足量KOH溶液进行电解,当电池中有0.2molK2FeO4反应时,在电解池中生成H2L(标准状况)。,答案(1)2H+2e-H2增大甲池中:左Fe,右C;乙池中:左Fe,右C(2)Fe+4H2O+3e-Fe(OH)3+5OH-6.72解析(1)原电池中Fe作负极,石墨作正极,右侧烧杯中的电极反