高中化学 3.1 电池探秘同步课件 鲁科版选修1.ppt

1 理解并掌握原电池的构成条件以及工作原理 2 学会如何判断电源的正负极 3 了解常用电池的种类 性能以及新型电池的发展趋势 4 学会利用原电池原理分析日常生活中的相关问题 课题1电池探秘 如何判断电池的正负极 提示在电池中 区分正负极可从氧化还原反应的角度 即正极发生还原反应 负极发生氧化反应 反应中失去电子 电流流入 溶液中阴离子移向负极 阳离子移向正极 1 电池是把转化成的装置 其实质是发生了反应 以铜 锌原电池为例 片失去电子 电子经导线流向片 溶液中的h 从片上得到电子被成氢原子 继而结合成氢分子 在片上放出 其中电子流出的极为极 发生反应 电子流入的极为极 发生反应 总的电池反应式为 笃学一电池是怎样工作的 化学能 电能 氧化还原 锌 铜 铜 还原 铜 负 氧化 正 还原 zn 2h zn2 h2 1 2 3 4 2 形成原电池的条件 活泼性不同的电极 电解质溶液 闭合回路 自发进行的氧化还原反应 笃学二认识几种电池 pbo2 pb 1 原理 利用和间的提供电能的电池 2 最大的特点是 3 氢氧燃料电池 正极输入 负极输入 电解质 总反应为 4 优点 效率高 无污染 装置可重复使用 3 燃料电池 燃料 氧化剂 氧化还原反应 工作时不断地从外界输入燃料和 氧化剂 氧气 氢气 koh 2h2 o2 2h2o 4 化学电池的表示方法为 负极 电解质 正极 请用这种方法表示下列原电池锌锰干电池 锌氧化汞电池 铅蓄电池 氢氧燃料电池 铜锌原电池 碱性锌锰电池 zn nh4cl zncl2 mno2 c zn koh hgo c pb h2so4 pbo2 pt h2 koh o2 pt zn h2so4 cu zn koh mno2 c 慎思1 原电池两极的判断 提示规律 负氧正还 一般是活泼金属作负极 不活泼金属或导电的非金属作正极 但不一定是两极材料发生反应 电池负极 电子流出的极 失电子的极 活泼金属发生氧化反应 电池正极 电子流入的极 得电子的极 还原反应 慎思2 如何判断某种装置是否是原电池 提示原电池的工作原理是要有电子的定向移动形成电流 所以看哪种装置可以形成原电池 就要看这一装置是否满足下列四个条件 1 能发生氧化还原反应 2 有活泼性不同的两极材料 3 有电解质溶液 4 能构成闭合回路 要点一 葡萄糖的化学性质 例1 氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置 如右图为电池示意图 该电池电极表面镀一层细小的铂粉 铂吸附气体的能力强 性质稳定 请回答 1 氢氧燃料电池的能量转化主要形式是 在导线中电子流动方向为 用a b表示 2 负极反应式为 3 电极表面镀铂粉的原因为 解析 1 原电池的工作原理是将化学能转化成电能 由于燃料电池的电池反应式就是它燃烧的化学方程式 所以该燃料电池的电池反应式为 2h2 o2 2h2o 其中氢元素从零价升至 1价 失去电子 即电子从a流向b 2 负极为失去电子的一极 即h2失电子生成h 由于溶液是碱性的 故电极反应式左右应各加上oh 3 铂粉的接触面积大 可以加快化学反应速率 4 li从零价升至 1价 作还原剂 h2o中的h从 1价降至h2中的零价 作氧化剂 答案 1 由化学能转变为电能由a到b 2 2h2 4oh 4e 4h2o或h2 2oh 2e 2h2o 3 增大电极单位面积吸附h2 o2的分子数 加快电极反应速率 4 lih2o 体验1 下列装置能够组成原电池的是 解析构成原电池要有四个基本条件 电解质溶液 两个活泼性不同的电极并插入电解质溶液中构成闭合回路 可以自发进行的氧化还原反应 四个条件相互联系 不能孤立 b项中电极均为cu d项中所用乙醇为非电解质 不可 答案ac 1 原电池正负极的判断 要点二 原电池正负极的判断及电极反应式的书写 原电池有两个电极 一个是正极 一个是负极 判断正极和负极的方法是 1 由组成原电池两极的电极材料判断 一般是活泼性强的金属为负极 活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极 2 根据外电路中电流方向或电子流动方向判断 电流是由正极流向负极 电子流动方向是由负极流向正极 3 根据原电池里电解质溶液内离子的定向移动方向判断 在原电池的电解质溶液内 阳离子移向的极是正极 阴离子移向的极是负极 4 根据原电池两极发生的变化来判断 原电池的负极总是失电子发生氧化反应 其正极总是得电子发生还原反应 5 依据现象判断 溶解的一极为负极 增重或者有气体放出的一极为正极 原电池正 负极的判断图示 1 一般电极反应式的书写 2 电极反应式的书写 例2 关于如图所示的原电池 下列说法正确的是 a 电子从锌电极通过电流表流向铜电极b 盐桥中的阴离子向硫酸铜溶液中迁移c 锌电极发生还原反应 铜电极发生氧化反应d 铜电极上发生的电极反应是2h 2e h2 解析由原电池装置图可知 负极为zn 发生反应 zn 2e zn2 正极为cu 发生反应 cu2 2e cu 盐桥中的阴离子向znso4溶液中迁移 阳离子向cuso4溶液中迁移 所以正确答案为a项 答案a 体验2 根据下列氧化还原反应设计一个原电池 2fecl3 fe 3fecl2 要求 1 画出此原电池的装置图 装置可采用烧杯和盐桥 2 注明原电池的正 负极和外电路中电子的流向 3 写出两个电极上发生的电极反应 思路点拨根据原电池的构成条件 发生还原反应的一极作正极 或在正极上发生还原反应 发生氧化反应的一极作负极 或在负极上发生氧化反应 解析分析题目所给反应知 固体铁中铁元素的化合价升高 发生氧化反应 应作原电池的负极 fecl3中铁元素的化合价降低 发生还原反应 但因fecl3易溶于水 不能直接作电极 所以要选用一种活动性比铁弱且与fecl3溶液不反应的固体作辅助电极 这里可以采用石墨棒或银棒等 左 右两个半电池中电解质溶液依次为fecl2溶液 fecl3溶液 两个半电池要用装有饱和kcl溶液的盐桥沟通 答案 1 装置图如下 2 电池的正负极及外电路中电子的流向如上图所示 3 负极 fe fe 2e fe2 正极 c或ag 2fe3 2e 2fe2 1 锌锰干电池 要点三 认识几种电池 普通锌 锰干电池的结构 负极 zn 2e zn2 正极 2nh 2e 2nh3 h2 总反应式为 zn 2nh zn2 2nh3 h2 2mno2 h2 2mno oh zncl2 4nh3 zn nh3 4 cl2其他干电池 碱性锌 锰干电池 银 锌纽扣电池等优点 携带方便缺点 电量小 污染大 2 铅酸蓄电池 蓄电池的结构 1 燃料电池 把能源中的燃料燃烧反应的化学能直接转化为电能的 能量转换器 燃料电池中 氢气 甲烷 煤气等燃料作负极燃气 氧气 空气 氯气等氧化剂作正极助燃气 3 燃料电池 2 氢氧燃料电池 氢氧燃料电池构造示意图 用氢气和氧气作为电极燃气 铂或活性炭作电极 40 的氢氧化钾溶液作电解质溶液 负极反应式 2h2 4oh 4e 4h2o正极反应式 o2 2h2o 4e 4oh 总反应式 2h2 o2 2h2o 例3 控制适合的条件 将反应2fe3 2i 2fe2 i2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fe3 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fecl2固体 乙中石墨电极为负极 解析反应开始后 乙中石墨电极上发生的反应为2i 2e i2 为氧化反应 a说法正确 甲中石墨电极上发生的反应为2fe3 2e 2fe2 fe3 被还原 b正确 电流计读数为零时 电极上得到和失去的电子数相等 反应达到化学平衡状态 c正确 电流计读数为零 反应达到化学平衡状态 后 在甲中溶入fecl2固体 则平衡向逆反应方向移动 i2被还原 乙中的石墨电极为正极 d错误 答案d 体验3 下图是锌 铜和稀硫酸形成的原电池 某实验兴趣小组同学做完实验后 在读书卡片上记录如下 序号 28时间 2011 4 5实验后的记录 zn为正极 cu为负极 h 向负极移动 电子流动方向为zn cu cu极有h2产生 若有1mol电子流过导线 则产生的h2为0 5mol 正极反应式 zn 2e zn2 卡片上的描述合理的是 a b c d 解析构成原电池的正极是cu 负极是zn 故 错误 电子从负极zn流出 流向正极cu h 向正极移动 在cu上得电子 2h 2e h2 故 错误 正确 此原电池负极上发生的反应是zn 2e zn2 错误 总反应方程式 zn 2h zn2 h2 当有1mole 通过时 产生h2为0 5mol 故 正确 答案b 体验4 燃料电池是使气体燃料氧化直接产生电流的装置 燃料电池的研究是本世纪最具挑战性的课题之一 最近有人制造了一种燃料电池 一个电极通入空气 另一电极通入丁烷 电池的电解质是掺杂了y2o3 三氧化二钇 的zro2 二氧化锆 晶体 它在高温下能传导o2 试回答下列问题 1 该电池放电时的化学反应方程式为 2 该燃料电池的电极反应式为 正极 13o2 52e 26o2 负极 2c4h10 26o2 52e 8co2 10h2o则固体电解质中的o2 向 极移动 填 正 或 负 3 某金属的相对原子质量为52 00 用上述电池电解该金属的一种含氧酸盐的酸性水溶液时 阳极每放出3360ml 标准状况 氧气 阴极析出金属10 4g 在该含氧酸盐中金属的化合价为 在该实验中 若不考虑能量的损失 电池中消耗丁烷的质量最少是 g 结果精确至0 01g 答案 1 2c4h10 13o2 8co2 10h2o 2 负 3 31 34 案例 小强家的电线晚上出了问题 一处铜线和铝线的接