高考化学一轮复习 第18讲 原电池 化学电源课件.ppt

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应