高考化学一轮复习 专题6第2单元 化学能转化为电能课件 苏教版.ppt

第二单元化学能转化为电能 专题六化学反应与能量变化 2013高考导航 一 原电池1 概念把 转化为 的装置 2 工作原理 以铜锌原电池为例 化学能 电能 zn 2e zn2 cu2 2e cu 氧化 还原 3 原电池构成条件 1 两个活泼性不同的电极 常见为金属或石墨 2 将电极插入电解质溶液中 3 两电极间构成闭合回路 4 能自发地进行氧化还原反应 思想感悟用活泼性不同的两种金属作为电极形成原电池时 较活泼的金属一定是原电池的负极吗 提示 不一定 如将镁 铝插入氢氧化钠溶液中形成原电池 如图 镁较活泼 但因为铝与氢氧化钠溶液发生氧化还原反应 铝被氧化是负极 则镁为正极 二 常见的化学电源1 一次电池 锌锰干电池 zn 2oh 2e 2 二次电池 可充电电池 铅蓄电池是常见的二次电池 负极材料是 正极材料是 1 放电时的反应 负极反应 pb pbo2 考点一原电池正 负极的判断与电极反应式的书写1 正 负极的判断 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如ch4酸性燃料电池中 电极反应式为 ch4 2o2 co2 2h2o 总反应式 2o2 8h 8e 4h2o 正极反应式ch4 2h2o 8e co2 8h 负极反应式 特别提醒 1 原电池正 负极的判断基础是氧化还原反应 如果给出一个方程式判断正 负极 可以直接根据化合价的升降来判断 发生氧化反应的一极为负极 发生还原反应的一极为正极 2 当两电极都与电解质溶液反应时 活泼的电极作负极 不活泼的电极作正极 当只有一电极与电解质溶液反应时 与电解质溶液反应的电极作负极 另一电极作正极 即时应用1 2011 高考海南卷 根据下图 下列判断中正确的是 双选 a 烧杯a中的溶液ph升高b 烧杯b中发生氧化反应c 烧杯a中发生的反应为2h 2e h2d 烧杯b中发生的反应为2cl 2e cl2 解析 选ab 由题给原电池装置可知 电子经过导线 由zn电极流向fe电极 则o2在fe电极发生还原反应 o2 2h2o 4e 4oh 烧杯a中c oh 增大 溶液的ph升高 烧杯b中 zn发生氧化反应 zn 2e zn2 考点二原电池原理的应用1 加快氧化还原反应的速率一个自发进行的氧化还原反应 设计成原电池时反应速率增大 例如 在zn与稀硫酸反应时加入少量cuso4溶液能使产生h2的反应速率加快 2 比较金属活动性强弱两种金属分别作原电池的两极时 一般作负极的金属比作正极的金属活泼 3 用于金属的防护使被保护的金属制品作原电池正极而得到保护 例如 要保护一个铁制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 4 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 首先将已知的氧化还原反应拆分为两个半反应 2 根据原电池的电极反应特点 结合两个半反应找出正 负极材料及电解质溶液 电极材料的选择在原电池中 选择还原性较强的物质作为负极 氧化性较强的物质作为正极 并且 原电池的电极必须导电 电池中的负极必须能够与电解质溶液或其中溶解的物质反应 电解质溶液的选择电解质溶液一般要能够与负极发生反应 或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反应 如空气中的氧气 但如果两个半反应分别在两个容器中进行 中间连接盐桥 则左右两个容器中的电解质溶液应选择与电极材料相同的阳离子 如在铜锌构成的原电池中 负极金属锌浸泡在含有zn2 的电解质溶液中 而正极铜浸泡在含有cu2 的电解质溶液中 3 按要求画出原电池装置图 如根据以下反应设计的原电池 特别提醒 1 自发进行的氧化还原反应不一定都能设计成原电池 如 cl2 2naoh nacl naclo h2o等 2 判断电极时 不能简单地依据金属的活泼性来判断 要看反应的具体情况 如 al在强碱性溶液中比mg更易失电子 al作负极 mg作正极 fe al在浓硝酸中钝化后 比cu等金属更难失电子 cu等金属作负极 fe al作正极 3 原电池中的电解质溶液不一定参与反应 如燃料电池 水中一般要加入naoh h2so4等 即时应用2 原电池原理广泛应用于科技 生产和生活中 请回答以下问题 1 肼 n2h4 又称联氨 是一种可燃性的液体 可用作火箭燃料 肼 空气燃料电池是一种碱性燃料电池 产物无污染 电解质溶液是20 30 的koh溶液 肼 空气燃料电池放电时 正极的电极反应式是 负极的电极反应式是 2 有人设想寻求合适的催化剂和电极材料 以n2 h2为电极反应物 以hcl nh4cl为电解质溶液制造新型燃料电池 试写出电池的正极反应式 3 请运用原电池原理设计实验 验证cu2 fe3 氧化性的强弱 请画出实验装置图并写出电极反应式 解析 1 氧气在正极上发生还原反应生成氢氧根离子 肼在负极上被氧化转化为无污染的氮气和h2o 2 相当于氮气和氢气先合成氨 然后结合盐酸生成氯化铵 3 三价铁离子能够氧化铜生成铜离子 从而设计成原电池证明该结论 3 正极反应 2fe3 2e 2fe2 负极反应 cu 2e cu2 设计如图装置 c1 c2均为石墨电极 分别进行下述操作 向b烧杯中逐滴加入浓盐酸 向b烧杯中逐滴加入40 naoh溶液结果发现电流计指针均发生偏转 据此 下列判断正确的是 解析 向b烧杯中加浓盐酸 可逆反应向右进行 c2上发生的是得电子的还原反应 c2为正极 a错 c对 向b烧杯中加入naoh溶液 反应向左进行 a中发生的是i2得电子生成i 的反应 k 应移向a烧杯 b d错 答案 c 用铜片 银片 cu no3 2溶液 agno3溶液 导线和盐桥 装有琼脂 kno3的u形管 构成一个原电池 如图所示 以下有关该原电池的叙述正确的是 在外电路中 电子由铜电极流向银电极 正极反应为 ag e ag 实验过程中取出盐桥 原电池仍继续工作 将铜片浸入agno3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同a b c d 解析 该原电池中cu为负极 银为正极 电子由铜电极流向银电极 对 该原电池中ag 在正极上得电子 电极反应为ag e ag 对 实验中取出盐桥 不能形成通路 原电池不能继续工作 错 该原电池的总反应为cu 2ag cu2 2ag 对 答案 b 名师指津 盐桥的作用盐桥中通常装有含琼脂的kcl饱和溶液 盐桥中的电解质溶液能使两烧杯中的溶液形成一个通路 当其存在时 随着反应的进行 其中的cl 会移向cu no3 2溶液 k 移向agno3溶液 使cu no3 2溶液和agno3溶液保持电中性 使氧化还原反应得以继续进行 从而使原电池不断产生电流 固体氧化物燃料电池 sofc 的工作原理如图所示 已知电池中电解质为熔融固体氧化物 o2 可以在其中自由移动 下列有关说法科学合理的是 a 电极b为电池负极 电极反应式为o2 4e 2o2 b 固体氧化物的作用是让电子在电池内通过 c 若h2作为燃料气 接触面上发生的反应为h2 oh 2e h h2od 若c2h4作为燃料气 接触面上发生的反应为c2h4 6o2 12e 2co2 2h2o 解析 负极应该发生氧化反应 b极应为电池正极 a错 电子在外电路中通过 固体氧化物通过o2 定向移动 b错 燃料在接触面上与o2 反应 失去电子 c错 d正确 答案 d 标准状况下 5 6lo2为0 25mol 转移电子为1mol c选项错误 从正极反应式可以看出 正极附近溶液中oh 的浓度增大 ph升高 d选项错误 答案 b 名师指津 燃料电池电极反应式的书写 1 氢氧燃料电池 熔融碳酸盐燃料电池的电解质为li2co3和na2co3的混合物 燃料为co 氧化剂是含co2的o2 在工作过程中 电解质熔融液的组成 浓度都不变 1 负极反应为 2 正极反应为 3 工作时熔融体中的 向负极移动 2 中错答成li e li 3 中错答成li 或者h 根据同主族元素性质递变 锂离子应比钠离子易得电子 所以得出正极反应为 li e li 3 错误原因 在原电池中不知阴 阳离子流向哪一极 也是由于思维定势 往往认为负极电子多 阳离子应该流向负极 实际上是负极失电子 但电子不是停留在负极 而是由外电路很快流向正极 产生电流 释放电能 阳离子流向正极 在正极放电 生成新物质 相反阴离子将流向负极 原电池原理的实验应用 探究金属的活泼性原电池的工作原理是历年高考的热点 用氧化还原的观点去理解原电池两极发生反应的本质 有利于学生系统地掌握本部分内容 特别是结合新型电池的开发和利用 以及钢铁的腐蚀和防护都会成为今后高考命题的重要素材 原电池知识应用于化学实验主要体现在以下三个方面 1 金属活泼性强弱比较的实验探究 2 铁生锈实验条件的探究 3 金属腐蚀快慢因素的实验探究 典例探究 实验是化学的最高法庭 以镁条 铝片为电极 以稀naoh溶液为电解质溶液构成的原电池 人们普遍认为铝是负极 某研究性学习小组为探究该原电池究竟谁是负极 发生怎样的电极反应 进行了如下实验 如图 剪取约8cm的镁条及大小相近的铝片 用砂纸去膜 使镁条与铝片分别与量程为50 a的教学演示电表的 端相连接 迅速将两电极插入盛有1mol l 1naoh溶液的烧杯中 开始 电表指针向右偏移约500 a 铝片表面有许多气泡 很快电流逐渐减小至0 随后 指针向左偏移 且电流逐渐增大至约400 a 此时 铝片表面气泡有所减少 镁条表面只有极少量的气泡产生 根据以上实验现象 回答下列问题 1 开始阶段 原电池的正极是 填 镁 或 铝 片 铝片表面产生的气泡是 负极发生的反应是 2 随后阶段 铝片发生的电极反应是 镁条表面只有极少量的气泡产生 其原因之一是 2h2o 2e h2 2oh 极少 试判断此电极发生的主要反应是 铝片表面气泡有所减少 但未消失 产生这一现象的可能原因是 解析