高中化学 主题3 课题1合理利用化学能源精品课件 鲁科版选修1.ppt

主题3合理利用化学能源 课题1电池探秘 课程标准导航1 通过实验探究 理解电池的工作原理及构成条件 2 通过市场调查等活动 了解生活中常用电池的种类 性能 知道根据需要合理选择电池 3 初步学会应用所学知识分析生活中所使用的各种电池 4 通过查阅资料 了解新型电池及电池的发展趋势 自主学习一 电池是怎样工作的1 原电池 把 的装置 其实质是发生了 反应 2 实际应用 常见的纽扣电池一般为锌 氧化汞电池 以 为负极 以 为正极 选用 化学能转化为电能 氧化还原 锌 氧化汞 为电解质 发生的反应为hgo h2o zn hg zn oh 2 想一想1 将锌片 铜片用导线连接插入乙醇中能形成原电池吗 为什么 提示 不能 因为乙醇是非电解质 不导电 所以不能形成原电池 氢氧化钾 二 认识几种电池几种电池的比较 负极 正极 二氧化锰 锌皮 下降 可充电 二氧化铅 铅 稀硫酸 浓度 燃料 氧气 燃料和氧气 化学能 电能 长 想一想2 是不是所有的电池负极都参与原电池反应 提示 燃料电池中两电极都不参加反应 通入燃料的电极是负极 燃料失去电子被氧化 发生氧化反应 通入氧化剂的电极是正极 氧化剂得到电子被还原 发生还原反应 自主体验1 2012 黑龙江学业水平测试模拟 以zn ag为电极 以稀h2so4为电解质溶液 以铜丝为导线构成原电池 下列叙述正确的是 a zn为正极b ag为负极c zn极发生氧化反应d ag极发生氧化解析 选c 活泼金属做负极 负极发生氧化反应 不活泼金属做正极 正极发生还原反应 2 在铜 锌 稀硫酸构成的原电池中 经过一段时间的工作后 下列说法正确的是 a 锌片是正极 铜片上有气泡冒出b 电流方向是从锌片流向铜片c 溶液中稀硫酸的物质的量不断减小d 电解液的ph保持不变 解析 选c 在铜 锌 稀硫酸构成的原电池中 锌片为负极 在铜片上有气泡冒出 电流方向是从正极 铜片 流向负极 锌片 由于发生反应 zn h2so4 znso4 h2 所以溶液中稀硫酸的物质的量不断减小 电解液的ph不断增大 故选c项 要点1原电池的工作原理和构成条件要点1原电池的工作原理和构成条件探究导引1如何判断某种装置是否为原电池 提示 原电池的工作原理是要有电子的定向移动形成电流 是否为原电池就要看这一装置能否满足构成原电池的四个条件 探究导引2电池是如何将化学能转化为电能的 提示 借助一个氧化还原反应 将氧化反应和还原反应分别放在原电池的负极和正极上发生 负极上失去的电子沿导线转移到正极 溶液中的阳离子在正极上得电子发生还原反应 因而在外电路上形成电流 要点归纳1 工作原理以锌 铜 硫酸组成的原电池为例说明 锌失电子逐渐溶解变成zn2 进入溶液 电子从锌极经导线流入铜极 溶液中h 在铜极上得到电子形成氢气在铜片上冒出 两极上的电极反应式为 负极 锌极 zn 2e zn2 氧化反应 正极 铜极 2h 2e h2 还原反应 发生自发的氧化还原反应是原电池产生电流的实质 通过原电池装置将化学能转化为电能 外电路中电子从负极流向正极 电流从正极流向负极 内电路中阴离子移向负极 阳离子移向正极 内外电路共同形成闭合电路 形成电流 特别提醒1 在内电路中阳离子向正极移动 阴离子向负极移动 2 电子只流经外电路 流向为 负极 导线 正极 3 电流方向与电子流向相反 4 只有根据能自发进行且放出能量的氧化还原反应才能设计原电池 2 构成原电池的条件 1 能自发发生氧化还原反应 2 活泼性不同的两极材料 3 有电解质溶液 4 形成闭合回路 即时应用1 下列装置能够组成原电池的是 解析 选a 构成原电池要有四个基本条件 电解质溶液 两种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 c项中所用蔗糖溶液是非电解质溶液 故b c d项都不能构成原电池 要点2原电池正负极判断方法及电极反应式的书写探究导引3依据反应cu 2fe3 2fe2 cu2 原理 设计一原电池 写出两电极材料的名称 电极反应式 画出简易图 提示 正极 石墨 2fe3 2e 2fe2 负极 铜 cu 2e cu2 装置如图 探究导引4对于氢氧燃料电池 当使用h2so4做电解质或选用koh做电解质时 所发生的电极反应与总反应一样吗 提示 1 选稀h2so4做电解质溶液时 正极 o2 4e 4h 2h2o 负极 2h2 4e 4h 电池反应 2h2 o2 2h2o 2 选koh溶液做电解质溶液时 正极 o2 2h2o 4e 4oh 负极 2h2 4oh 4e 4h2o 电池反应 2h2 o2 2h2o 故选用不同电解质 电极反应不同而电池总反应相同 要点归纳1 原电池正负极的判断方法 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 根据电流方向或电子流动方向判断 在外电路上 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 特别提醒在判断原电池正负极时 有时活泼金属不一定做负极 如mg al和naoh形成的原电池 铝做负极 镁做正极 2 原电池电极反应式的书写原电池反应的实质是自发的氧化还原反应 因此书写时 1 先判断出正负极 正极上发生还原反应 负极上发生氧化反应 根据氧化还原反应原理进行书写 但要注意介质环境 2 可以先写出总反应方程式 然后减去某一极的电极反应式就可以得到另一极的电极反应式 即时应用2 2010 高考课标全国卷 根据下图 可判断出下列离子方程式中错误的是 a 2ag s cd2 aq 2ag aq cd s b co2 aq cd s co s cd2 aq c 2ag aq cd s 2ag s cd2 aq d 2ag aq co s 2ag s co2 aq 解析 选a 由图中两个电池的电极可以判断出三种金属的活泼性关系为 cd co ag 则氧化性关系为 cd2 co2 ag 根据氧化还原反应规律可知a项错误 题型1原电池的构成和工作原理氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置 如图为电池示意图 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 电极表面镀铂粉的原因为 3 该电池工作时 h2和o2连续由外部供给 电池可连续不断提供电能 因此 大量安全储氢是关键技术之一 金属锂是一种重要的储氢材料 吸氢和放氢原理如下 思路点拨 解答此题注意以下两点 1 正确理解原电池的工作原理 2 正确判断氧化剂和还原剂 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 铂粉的接触面积大 可以加快化学反应速率 3 li从零价升至 1价 做还原剂 h2o中的h从 1价降至h2中的零价 做氧化剂 答案 1 由化学能转变为电能由a到b 2 增大电极单位面积吸附h2或o2的分子数 加快电极反应速率 3 lih2o 名师点睛 正确理解并熟记原电池原理是解题的基础 1 电极名称规定 活泼金属是负极 相对不活泼的金属或非金属是正极 2 在外电路中 电子由负极流向正极 电流由正极流向负极 3 电极反应式中 负极 还原剂 ne 氧化产物 正极 氧化剂 ne 还 原产物 正极上得电子发生还原反应的物质可能是溶液中的阳离子 也可能是电解质溶液中溶解的o2 而正极本身不损耗 负极上失电子的物质可能是电极本身 也可能是其他物质发生氧化反应 题型2原电池原理的应用和常见电池 2011 高考福建卷 研究人员研制出一种锂水电池 可作为鱼雷和潜艇的储备电源 该电池以金属锂和钢板为电极材料 以lioh为电解质 使用时加入水即可放电 关于该电池的下列说法不正确的是 a 水既是氧化剂又是溶剂b 放电时正极上有氢气生成c 放电时oh 向正极移动d 总反应为 2li 2h2o 2lioh h2 思路点拨 解答此题注意以下两点 1 正确理解并熟记原电池原理 2 正确理解电解质溶液导电的实质 解析 根据题给信息知锂水电池的总反应为 2li 2h2o 2lioh h2 d正确 在反应中氢元素的化合价降低 因此h2o做氧化剂 同时又起到溶剂的作用 a正确 放电时正极反应为 2h2o 2e 2oh h2 b正确 正极周围聚集大量oh 因此溶液中的阳离子li 向正极移动 负极周围聚集大量 li 因此溶液中的阴离子oh 向负极移动 c错误 答案 c 1 下列关于原电池的叙述正确的是 a 原电池是化学能转变为电能的装置b 构成原电池的正极和负极必须是两种不同的金属c 原电池工作时 溶液中的阳离子向负极移动d 原电池放电时 电流的方向是从负极到正极 解析 选a a为原电池定义 b错误 电极可以为金属 也可以是导电的非金属 c中阳离子应向正极移动 d中电流的方向应由正极到负极 2 对于锌 铜和稀硫酸组成的原电池 如右图 下列有关说法正确的是 zn是负极 cu是正极 负极上发生氧化反应 正极上发生还原反应a b c d 解析 选d 活泼金属做负极 负极发生氧化反应 不活泼金属做正极 正极发生还原反应 3 2012 山东泰安第一中学高二质检 镉镍 cd ni 可充电电池在现代生活中有广泛应用 它的充放电反应按下式进行 cd oh 2 2ni oh 2cd 2nio oh 2h2o 由此可知 该电池放电时的负极材料是 a cd oh 2b ni oh 2c cdd nio oh 4 氢氧燃料电池总反应为2h2 o2 2h2o 电解质溶液为koh溶液 其电极反应式分别为 负极 正极 若电解质溶液改为稀h2so4 其电极反应式分别为 负极 正极 解析 书写氢氧燃料电池电极反应一定要看清楚电解质溶液的酸碱性 如电解质溶液为碱性 负极附近不能出现h 如电解质溶液为酸性 正极附近不能出现oh 答案 h2 2oh 2e 2h2oo2 2h2o 4e 4oh h2 2e 2h o2 4h 4e 2h2o 5 现有如下两个反应 a naoh hcl nacl h2o b zn h2so4 znso4 h2 1 根据两反应本质 判断能否设计成原电池 2 如果不能 说明其原因 3 如果可