高三化学一轮复习 第09章 第1讲 原电池 化学电源课件.ppt

第九章电化学基础 第一讲原电池化学电源 一气贯通的课堂学案 一卷冲关的课后练案 考点一一突破 一举双得的课前预案 10分钟识记 5分钟体会 要点一网打尽 一 原电池1 概念把转化为的装置 2 工作原理 以锌 铜原电池为例 化学能 电能 锌 铜 zn 2e zn2 cu2 2e cu 还原 氧化 锌 铜 zn cu2 zn2 cu 3 构成条件 1 两个的电极 2 电极插入到中 3 两电极形成 4 能自发进行反应 活泼性不同 电解质溶液 闭合回路 氧化还原 思考 感悟 1 如果上述原电池中的znso4溶液换作cuso4溶液 还能形成原电池吗 为什么 提示 不能 在zn的表面上cu2 可直接得到zn失去的电子 电子没有经过导线 不能形成电流 二 化学电源1 一次电池 zn 2e 2oh zn oh 2 zn 2e 2oh zn oh 2 2mno2 2h2o 2e 2mnooh 2oh ag2o 2e h2o 2ag 2oh zn 2mno2 2h2o 2mnooh zn oh 2 zn ag2o h2o zn oh 2 2ag 2 二次电池铅蓄电池是最常见的二次电池 总反应为 pb s pbo2 s 2h2so4 aq 2pbso4 s 2h2o l 3 燃料电池氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池 可分酸性和碱性两种 2h2 4e 4h 2h2 4oh 4e 4h2o o2 4h 4e 2h2o o2 2h2o 4e 4oh 思考 感悟 2 依据铅蓄电池充 放电原理 说明在充电时 电池正 负极分别作什么极 电子得失情况怎样 提示 二次电池在充电时 电池负极与充电电源负极相连 作阴极 得到电子 电极正极与充电电源正极相连 作阳极 失去电子 二次电池的充 放电反应互为逆反应 答案 b 解析 在负极fe失去电子生成fe2 而不是fe3 2 下列有关电池的叙述不正确的是 a 手机上用的锂离子电池属于二次电池b 铜锌原电池工作时 电子沿外电路从铜电极流向锌电极c 甲醇燃料电池可把化学能转化为电能d 锌锰干电池中 锌电极是负极 解析 锂离子电池可以充电 再次使用 属于二次电池 a项正确 铜锌原电池中铜为正极 故电流为铜流向锌 而电子是由锌流向铜 b项错 电池的实质即是化学能转化成电能 c项正确 zn失去电子生成zn2 故作为负极 d项正确 答案 b 答案 1 2 3 4 5 4 根据铅蓄电池总反应 pb pbo2 2h2so42pbso4 2h2o可以判断出充 放电时硫酸浓度的变化 5 因为锌与cu2 发生置换反应生成了少量的铜单质 附在锌的表面构成了铜锌原电池 使反应速率加快 4 下列装置可以形成原电池的是 并写出形成原电池的电极材料及电极反应式 正极 负极 解析 根据原电池的构成条件判断b装置可形成原电池 其中负极反应式 cu 2e cu2 正极反应式 2ag 2e 2ag 答案 bag2ag 2e 2agcucu 2e cu2 5 部分铁及铁的化合物应用广泛 如fecl3可用作催化剂 印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等 1 写出fecl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式 2 若将 1 中的反应设计成原电池 请画出原电池的装置图 标出正 负极 并写出电极反应式 正极反应 负极反应 解析 1 该反应是fecl3氧化金属铜 离子方程式为 2fe3 cu 2fe2 cu2 2 将 1 中反应设计成原电池必须是cu作负极 选择不如铜活泼的金属或碳棒作正极 fecl3溶液作电解质溶液 正极反应 2fe3 2e 2fe2 负极反应 cu 2e cu2 答案 1 2fe3 cu 2fe2 cu2 2 fe3 e fe2 或2fe3 2e 2fe2 cu 2e cu2 1 原理图示 2 原电池的判断方法 1 先分析有无外接电源 有外接电源的为电解池 无外接电源的可能为原电池 2 然后依据原电池的形成条件分析判断 主要是 四看 3 原电池正 负极的判断 特别提醒 判断电极时 不能简单地依据金属的活动性顺序来判断 要看反应的具体情况 如 1 al在强碱溶液中比mg更易失电子 al作负极 mg作正极 2 fe al在浓hno3中钝化后 比cu更难失电子 cu作负极 fe al作正极 例1 2011 海南高考 根据下图 下列判断中正确的是 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 答案 ab 解析 由图知 烧杯b中的zn棒失电子 发生氧化反应 电子转移到fe棒上 烧杯a中通入o2 在fe棒表面得到电子 电极反应式为 2h2o o2 4e 4oh 故a中溶液ph升高 1 1 例1中若将a中nacl溶液改为稀硫酸 且停止通o2和n2 试分别写出烧杯a b中发生的电极反应 答案 烧杯a中发生的反应 2h 2e h2 烧杯b中发生的反应 zn 2e zn2 解析 将a中nacl溶液改为稀h2so4 并停止通o2和n2后 该装置变为zn fe h2so4原电池 zn作负极 电极反应式为 zn 2e zn2 fe作正极 电极反应式为 2h 2e h2 1 2 双选题 2010 广东高考 铜锌原电池 如图 工作时 下列叙述正确的是 a 正极反应为 zn 2e zn2 b 电池反应为 zn cu2 zn2 cuc 在外电路中 电子从负极流向正极d 盐桥中的k 移向znso4溶液 答案 bc 解析 本题考查原电池 意在考查考生对原电池工作原理的分析能力 该电池中zn为负极 电极反应为 zn 2e zn2 cu为正极 电极反应为 cu2 2e cu a项错误 电池总反应为 zn cu2 zn2 cu b项正确 原电池工作时 外电路中电子由负极流出经导线流向正极 c项正确 负极上由于zn放电 znso4溶液中zn2 的浓度增大 故盐桥中的cl 移向znso4溶液 d项错误 特别提醒 1 书写电极反应式时 注意介质是否参加反应 碱性介质的电极反应中不能出现h 酸性介质的电极反应中不能出现oh 2 燃料电池的正极 o2作氧化剂 的反应式一般为 酸性条件 o2 4e 4h 2h2o 碱性或中性条件 o2 4e 2h2o 4oh 高温无水且能传导o2 的固体电解质 o2 4e 2o2 例2 2011 课标全国卷 铁镍蓄电池又称爱迪生电池 放电时的总反应为 fe ni2o3 3h2ofe oh 2 2ni oh 2 下列有关该电池的说法不正确的是 a 电池的电解液为碱性溶液 正极为ni2o3 负极为feb 电池放电时 负极反应为fe 2oh 2e fe oh 2c 电池充电过程中 阴极附近溶液的ph降低d 电池充电时 阳极反应为2ni oh 2 2oh 2e ni2o3 3h2o 答案 c 解析 本题考查充电电池的有关知识 意在考查考生对充电电池正负极的判断及书写电极反应的能力 在铁镍蓄电池中 fe是负极 ni2o3是正极 由于生成fe oh 2 则电解液为碱性溶液 故a正确 电池放电时 负极反应为 fe 2oh 2e fe oh 2 故b正确 电池充电时 阴极反应式为 fe oh 2 2e fe 2oh 阴极附近溶液ph升高 故c错误 由充电时的总反应式减去阴极反应式 可得到阳极反应式 d正确 2 1 试判断例2爱迪生电池放电时 正极区域和负极区域溶液ph的变化情况 解析 爱迪生电池的正极材料为ni2o3 负极材料为fe 电解质溶液为碱性溶液 如koh 放电时 正极反应式 ni2o3 3h2o 2e 2ni oh 2 2oh 负极反应式 fe 2oh 2e fe oh 2 故正极区域溶液ph升高 负极区域溶液ph下降 也可以通过总反应方程式判断 负极为fe 生成fe oh 2 则消耗oh ph减小 总反应中无oh 参加 则负极消耗的oh 一定是正极生成的 所以正极ph升高 2 2 2010 浙江理综 li al fes电池是一种正在开发的车载电池 该电池中正极的电极反应式为 2li fes 2e li2s fe 有关该电池的下列说法中 正确的是 a li al在电池中作为负极材料 该材料中li的化合价为 1价b 该电池的电池反应式为 2li fes li2s fec 负极的电极反应式为 al 3e al3 d 充电时 阴极发生的电极反应式为 li2s fe 2e 2li fes 答案 b 解析 本题考查原电池知识 意在考查考生分析新型原电池工作原理的能力 从组成材料看 负极应该是单质锂 电极反应为 li e li a c项不正确 充电时 阴极即为原电池的负极 但是反应恰好相反 li e li d项不正确 1 比较不同金属的活动性强弱根据原电池原理可知 在原电池反应过程中 一般活动性强的金属作负极 而活动性弱的金属 或碳棒 作正极 若有两种金属a和b 用导线将a和b连接后 插入到稀硫酸中 一段时间后 若观察到a极溶解 而b极上有气体放出 则说明在原电池工作过程中 a作负极被氧化成阳离子而失去电子 b作正极 则可以断定金属a的金属活动性比b的强 2 加快化学反应速率由于原电池将氧化还原反应拆成两个半反应且有电流产生 因而反应速率加快 如zn与稀h2so4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 用于金属的防护使被保护的金属制品作原电池的正极而得到保护 如在要保护的钢铁制品上镶嵌一块锌 锌作负极被腐蚀 钢铁制品作正极被保护 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 负极就是失电子的物质 正极用比负极活泼性差的金属即可 也可以用石墨 及电解质溶液 特别提醒 原电池的设计关键是负极材料和电解质溶液的成分 一般来说 在总反应中失电子的物质作负极或某物质在负极上失电子发生氧化反应 溶液的某离子或物质在正极上得电子 发生还原反应 例3 2010 山东高考节选 利用右图装置 可以模拟铁的电化学防护 若x为碳棒 为减缓铁的腐蚀 开关k应置于 处 若x为锌 开关k置于m处 该电化学防护法称为 答案 n牺牲阳极的阴极保护法 或牺牲阳极保护法 解析 铁的电化学防护 铁可以作原电池的正极 或电解池的阴极 故若x为碳棒 开关k应置于n处 fe作阴极受到保护 若x为锌 开关k置于m处 铁作负极 称为牺牲阳极保护法 3 1 有a b c d四种金属 将a与b用导线连接起来 浸入电解质溶液中 b不易腐蚀 将a d分别投入等浓度的盐酸中 d比a反应剧烈 将铜浸入b的盐溶液里 无明显变化 如果把铜浸入c的盐溶液里 有金属c析出 据此 判断它们的活动性由强到弱的顺序是 a d c a bb d a b cc d b a cd b a d c 解析 a与b用导线连接起来 浸入电解质溶液中构成原电池 b不易腐蚀 只能是a被氧化被腐蚀 即a作负极 b作正极 活动性a b a d与等浓度盐酸反应 d比a反应剧烈 即d的活动性强于a 铜不能从b的盐溶液中置换b 说明活动性b 铜 铜能从c的盐溶液中置换出c 说明活动性铜 c 则活动性由强到弱的顺序为 d a b c 答案 b 3 2 下图是工程师设计的氢氧燃料电池的示意图 a b两个电极均由多孔的炭块组成 通入的氢气和氧气由孔隙中逸入 并在电极表面发生反应而放电 1 a电极是电源的 极 2 若该电池产生360g的水 则电路中通过了 mol电子 答案 1 负 2 40 解析 燃料电池燃料在负极上失电子 根据氢氧燃料电池反应方程式知 生成1molh2o转移2