【创新设计】高考化学总复习 第6章 第3讲 化学能转化为电能—电池.ppt

第6章 一举双得的课前预案 一气贯通的课堂学案 一卷冲关的课后练案 第3讲 一 原电池1 概念把转化为的装置 电能 化学能 2 工作原理 以锌铜原电池为例 氧化 还原 负 正 正 负 zn h2so4 znso4 h2 3 组成原电池的条件 1 有两种活动性不同的金属 或一种是非金属导体 作电极 2 电极材料均插入电解质溶液中 3 两极相连形成闭合电路 思考 感悟 1 什么样的化学反应可以设计成原电池 提示 能够自发进行的放热的氧化还原反应可以设计成原电池 二 常见的化学电源1 一次电池 锌锰干电池 zn zn zn2 2e zn 2oh zno h2o 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 正极反应 电池总反应 pb pbo2 2h2so4 2pbso4 2h2o pb pbo2 3 燃料电池 氢氧燃料电池 2h2 4h 4e 2h2 4oh 4h2o 4e o2 4h 4e o2 2h2o 4e 2h2o 4oh 思考 感悟 2 可充电电池充电时电极与外接电源的正 负极如何连接 提示 可充电电池在充电时 负极接外电源的负极 正极接外电源的正极 即 正接正 负接负 三 金属的腐蚀与防护1 化学腐蚀与电化学腐蚀 原电池 失 氧化 电化学 2 钢铁的电化学腐蚀类型 o2 4e 2h2o 4oh fe fe2 2e 吸氧 3 金属的防护 1 加防护层 如在金属表面加上耐腐蚀的油漆 搪瓷 陶瓷 沥青 塑料 橡胶及电镀 喷镀或表面钝化等方法 2 电化学防护 牺牲阳极保护法 原电池原理 被保护的金属设备作 比被保护金属活泼的金属作 正极 负极 阴极电保护法 电解原理 被保护的金属设备作 惰性电极作 3 改变内部结构 如制成不锈钢等 阳极 阴极 思考 感悟 3 将纯铁放入稀h2so4中 发生的是析氢腐蚀吗 提示 不是 析氢腐蚀是指不纯的金属 或合金 接触到酸性较强的电解质溶液所发生的原电池反应而引起的腐蚀 纯铁遇稀h2so4发生的是化学腐蚀 1 判断下列说法的正误 1 任何化学反应都能设计为原电池 2 任何氧化还原反应都能设计成原电池 3 原电池反应一定是氧化还原反应 4 两个不同的金属电极用导线连接插入到电解质溶液中一定能形成原电池 5 析氢腐蚀比吸氧腐蚀更为普遍 解析 放热的氧化还原反应可以设计为原电池 原电池反应一定是氧化还原反应 形成原电池还必须构成闭合回路 吸氧腐蚀普遍 危害更严重 答案 1 2 3 4 5 2 下列有关电池的说法不正确的是 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 手机上用的锂离子电池可以反复充放电 属于二次电池 a选项正确 锌比铜活泼 因此构成原电池时 锌失电子作负极 电子沿外电路从负极锌流向正极铜 b选项错误 燃料电池是把化学能转化为电能 c选项正确 锌锰干电池中 锌电极是负极 d选项正确 答案 b 3 2012 丰台区期末 下列关于金属的腐蚀与防护说法不正确的是 a 油罐车内壁涂层是为了防护油管不被腐蚀b 马口铁 镀锡铁板 比纯铁更耐腐蚀c 发生吸氧腐蚀时负极反应是fe fe2 2e d 铁与外电源正极相连时 会被保护而不易腐蚀 解析 涂层可以隔绝水和氧化性物质 可以防止金属的腐蚀 a正确 覆盖在铁表面的sn性质比较稳定 不易被氧化 b正确 铁发生吸氧腐蚀时 铁与碳构成原电池 铁比较活泼作负极 被腐蚀 c正确 铁作阳极时被氧化而腐蚀 d错误 答案 d 4 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 zn2 2e b 电池反应为 zn cu2 zn2 cuc 在外电路中 电子从正极流向负极d 盐桥中的k 移向znso4溶液 a 正极反应为 zn zn2 2e b 电池反应为 zn cu2 zn2 cuc 在外电路中 电子从正极流向负极d 盐桥中的k 移向znso4溶液 解析 在原电池中 活泼的金属材料作负极 相对不活泼的金属材料作正极 负极反应为 zn zn2 2e 正极反应为cu2 2e cu 两个半反应相加 得出电池反应为 zn cu2 zn2 cu d项 因zn失电子 生成zn2 为使znso4溶液中电荷保持电中性 盐桥中的cl 移向znso4溶液 答案 b 5 2011 海南高考 一种充电电池放电时的电极反应为h2 2oh 2h2o 2e nio oh h2o e ni oh 2 oh 当为电池充电时 与外电源正极连接的电极上发生的反应是 a h2o的还原b nio oh 的还原c h2的氧化d ni oh 2的氧化 解析 由题中给出的电极反应可判断出做原电池时 h2是还原剂被氧化 nio oh 是氧化剂被还原 则充电时h2是还原产物 nio oh 是氧化产物 与正极相连的是阳极发生氧化反应 电极反应为ni oh 2 oh nio oh h2o e 答案 d 6 2011 启东模拟 镁 铝 铁是重要的金属 在工业生产中用途广泛 1 镁与稀硫酸反应的离子方程式是 这种腐蚀属于 填 电化学腐蚀 或 化学腐蚀 2 在潮湿的空气中 帆船的钢铁表面有一层水膜 很容易发生腐蚀 其负极反应式为 正极反应式为 3 青岛奥林匹克帆船中心通常用铝合金 al zn cd 来保护海底钢铁设施 其原理如图所示 其中负极的电极反应为 在实际应用中 用铝合金而不选用纯铝 纯铝不能很好地起到保护作用的原因是 4 如果船体钢铁保护层受损 选用铜 锌 锡中哪种金属修补 理由是 解析 1 镁与稀硫酸反应的化学方程式为mg h2so4 mgso4 h2 这种腐蚀属于化学腐蚀 2 在中性或弱酸性环境下 钢铁发生吸氧腐蚀 即铁为负极 发生氧化反应生成fe2 氧气得到电子在水中生成oh 3 在海水中的钢铁设施与铝合金构成原电池 铝比铁活泼 铝为负极 铁为正极 损失铝而铁得到保护 纯铝 表面易形成致密氧化物薄膜 阻止铝继续失去电子 使铝具有抗腐蚀性能 而铝合金破坏了铝的结构 不易形成保护膜 4 根据原电池原理 应选择比钢铁活泼的金属修补 以保护船体中的钢铁 否则会加快钢铁腐蚀 答案 1 mg 2h mg2 h2 化学腐蚀 2 fe fe2 2e 2h2o o2 4e 4oh 3 al al3 3e 纯铝被空气中的氧气氧化生成致密氧化物保护膜 保护了铝 使铝不能继续失去电子 从而具有抗腐蚀性能 这样就不能起到保护钢铁的作用 会使钢铁在海水中自身构成原电池 加速铁的腐蚀 4 锌锌比铁活泼 在海水中构成原电池 锌失去电子被腐蚀 保护了钢铁 1 原电池正 负极的判断 1 由组成电极的材料判断 一般是活泼性较强的金属为负极 活泼性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向判断 电流是由正极流向负极 电子是由负极流向正极 3 根据原电池内离子的定向移动判断 在原电池的电解质溶液中 阳离子移向正极 阴离子移向负极 4 根据原电池两极反应的类型判断 负极发生氧化反应 正极发生还原反应 5 根据现象判断 溶解的一极为负极 增重或有气泡放出的一般是正极 2 电极反应式的书写 1 一般电极反应式的书写 如ch3oh碱性燃料电池 通入ch3oh的一极发生氧化反应 通入o2的一极发生还原反应 特别提醒 不能简单地按两极材料的金属活动性确定正 负极 否则容易出错 如当镁 铝在酸性溶液中形成原电池时 活泼的镁为负极 但当镁 铝在碱性溶液中形成原电池时 恰恰相反 此时铝为负极 即原电池的正 负极不但与材料的金属活动性有关 还与电解质溶液有关 例1 2011 海南高考 根据右图 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 cl2 2e 解析 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 zn2 2e 答案 ab 1 1 若例1中 烧杯a中通的气体也为n2 将nacl溶液改为nh4cl溶液 写出两电极的电极反应式和总反应式 解析 nh4cl溶液呈酸性 a中通n2后 负极反应式不变 zn zn2 2e 正极反应式为 2h 2e h2 总反应式为 zn 2nh4cl zncl2 h2 2nh3 答案 正极 2h 2e h2 负极 zn zn2 2e 总反应式为 zn 2nh4cl zncl2 h2 2nh3 1 2 将铁片和银片用导线连接置于稀盐酸溶液中 经过一段时间后 下列叙述正确的是 a 负极有cl2逸出 正极有h2逸出b 负极附近cl 的浓度减小c 正极附近cl 的浓度逐渐增大d 溶液中cl 的浓度基本不变 解析 铁为负极 fe fe2 2e 银为正极 2h 2e h2 cl 的浓度基本不变 答案 d 1 3 2012 广东模拟精选 一种新型燃料电池 其电解质是掺杂氧化钇 y2o3 的氧化锆 zro2 晶体 在熔融状态下能传导o2 两极分别通入空气 丁烷 下列对该燃料电池说法正确的是 a 通入空气的一极是正极 电极反应为 o2 2h2o 4e 4oh b 通入丁烷的一极是正极 电极反应为 c4h10 26e 13o2 4co2 5h2oc 在熔融电解质中 o2 移向正极d 电池的总反应是 2c4h10 13o2 8co2 10h2o 答案 d 1 加快化学反应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的速率增大 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 设计电池 制造化学电源理论上能自发进行的氧化还原反应都可以设计成原电池 其设计的一般顺序是 4 判断金属腐蚀的快慢不同类型腐蚀的快慢规律 电解原理引起的腐蚀大于原电池原理引起的腐蚀大于化学腐蚀大于有防护措施的腐蚀 5 用于金属的保护使被保护的金属制品作原电池正极而得到保护 例如 要保护一个铁质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 特别提醒 原电池的电解质溶液不一定参与反应 如钢铁在nacl溶液中发生吸氧腐蚀时 nacl不参与反应而溶解在其中的o2被还原 nacl可增强溶液的导电能力 例2 已知电极材料 铁 铜 银 石墨 锌 铝 电解质溶液 氯化铜溶液 硫酸铁溶液 盐酸 按要求回答下列问题 1 电工操作上规定 不能把铜导线和铝导线连接在一起使用 原因 2 有m n两种纯金属分别与稀盐酸反应 产生氢气速率相近 请设计一个实验证明m n两种金属的活泼性 3 请运用原电池原理设计实验 证明氧化性fe3 cu2 请画出实验装置图并写出电极反应式 解析 1 铜导线和铝导线连接在一起使用 接头处在潮湿的空气中易形成原电池而腐蚀铝导线 2 当活动性不同的金属组成原电池时 相对活泼的金属失电子 氢离子在相对不活泼的金属上得电子 析出氢气 所以将m n两种纯金属以及稀盐酸设计成原电池 有气泡逸出的一极是较不活泼的金属 另一极即是活泼的金属 3 根据在氧化还原反应中氧化剂的氧化性大于氧化产物 可知 反应cu 2fe3 2fe2 cu2 中 氧化剂fe3 的氧化性大于氧化产物cu2 将该反应拆成两个半反应 即失电子和得电子的反应 cu cu2 2e 2fe3 2e 2fe2 然后结合原电池的电极反应特点分析可知 该电池的负极应为铜棒 正极要保证fe3 得到负极失去的电子 一般用不能还原fe3 的材料如铂或碳棒等 电解质溶液只能用fe2 so4 3溶液 答案 1 二者连接在一起时 接头处在潮湿的空气中易形成原电池而腐蚀铝导线 2 将m n两种金属片用导线连接放入盐酸中组成原电池 有气泡逸出的一极是较不活泼的金属 另一极即是活泼的金属 装置如图 3 正极反应 2fe3 2e 2fe2 负极反应 cu cu2 2e 2 1 例2中第 3 问中能否用cu fe fe2 so4 3溶液设计成原电池以证明氧化性fe3 cu2 答案 不能 该原电池fe为负极 cu为正极 正极反应 2fe3 2e 2fe2 负极反应 fe fe2 2e 总反应为fe 2fe3 3fe2 不能证明氧化性fe3 cu2 2 2 将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间 以下叙述正确的是 a 两烧杯中铜片表面均无气泡产生b 甲中铜片是正极 乙中铜片是负极c 两烧杯中溶液的ph均增大d 产生气泡的速度甲比乙慢 解析 甲 乙中发生的反应均为zn h2so4 znso4 h2 故ph均增大 甲形成原电池 铜片表面有气泡产生 铜片是正极 乙中zn与稀硫酸反应 在zn表面产生气泡 产生气泡的速度比甲慢 答案 a 2 3 某原电池总反应的离子方程式为2fe3 fe 3fe2 能实现该反应的原电池是 解析 由2fe3 fe 3fe2 拆分为fe fe2 2e fe3 e fe2 因此相应的原电池必须铁为负极 fe3 的盐溶液为电解质溶液