【同步导学】高中化学 2.2化学能与电能课件 新人教版必修2.ppt

第二节化学能与电能 一 一次能源和二次能源1 一次能源 从自然界中取得的能源 如 等 直接 流水 风力 原煤 石油 天然气 天然铀矿 2 二次能源 一次能源经 得到的能源 如 等 其中 是应用最广泛 使用最方便 污染最小的二次能源 二 化学能与电能的相互转化1 燃煤发电的能量转化 2 氧化还原反应 是使化学能转换为电能的关键 加工 转换 电力 蒸汽 电能 燃烧 化学 热 机械 电 2 原电池 1 实验 有气泡产生 锌片溶解 指针偏转 电流 化学能 电能 2 概念 把 的装置 3 工作原理 化学能转化为电能 4 反应本质 原电池反应的本质是 氧化还原 反应 特别提醒 在判断原电池正负极时 不要只根据金属活泼性的相对强弱 还要考虑电解质溶液 1 mg al和稀hcl构成原电池中 mg作负极 al作正极 而若把稀hcl换为naoh溶液 al作负极 mg作正极 2 al cu和naoh溶液构成的原电池中 al作负极 而若把naoh溶液换为浓hno3 cu作负极 1 关于右图所示的装置的叙述中正确的是 a 铜是正极b 溶液中的fe3 向铜棒移动c 电子从铜片经导线流向碳棒d 碳棒上有红色铜生成 解析 电池中发生反应的化学反应方程式为2fe3 cu 2fe2 cu2 在此反应中铜失电子 作原电池的负极 电子从铜片经导线流向碳棒 在碳棒上溶液中的fe3 得到电子生成fe2 碳棒作正极 溶液中的阳离子向正极移动 即fe3 向碳棒移动 答案 c 1 干电池干电池是一种 电池 放电后不能再充电 2 碱性锌锰电池 将锌锰干电池中的电解质 换成湿的 并在构造上作了改进 一次性 nh4cl koh 2 充电电池充电电池又称 电池 它在放电时所进行的氧化还原反应 在充电时可以 进行 使电池恢复到放电前的状态 1 铅蓄电池正极材料为 负极材料为 电解质为 2 镍镉电池正极材料为 负极材料为 电解质为 二次 逆向 pbo2 pb 硫酸 nio oh cd koh 3 锂离子电池新一代可充电的绿色电池 低功耗电器的主流电源 3 燃料电池 1 原理利用原电池的工作原理将 和 反应所放出的 直接转化为 2 与其他电池的区别反应物由外设装备提供 和 等 燃料 氧化剂 化学能 电能 燃料 氧化剂 1 比较金属的活动性强弱 1 原理 一般原电池中活动性较强的金属作负极 活动性较弱的金属作正极 2 应用 a b两种金属用导线连接后插入稀h2so4中 若a极溶解 b极上冒气泡 则活动性 a b 2 加快化学反应的进行 1 原理 在原电池中 氧化反应和还原反应分别在两极进行 溶液中的粒子运动时相互间的干扰小 使化学反应加快 2 应用 实验室中用zn和稀h2so4制取h2时 通常滴入几滴cuso4溶液 原因是zn与置换出的cu构成原电池 加快了反应的进行 4 制作化学电源在设计原电池时 若给出的是离子反应方程式 如 fe cu2 cu fe2 此时电解质不确定为具体的物质 只要是可溶性铜盐即可 如cucl2 cuso4等 2 有a b c d四块金属片 进行如下实验 a b用导线相连后 同时浸入稀h2so4溶液中 a极为负极 c d用导线相连后 同时浸入稀h2so4溶液中 电流由d 导线 c a c相连后 同时浸入稀h2so4溶液中 c极产生大量气泡 b d相连后 同时浸入稀h2so4溶液中 d极发生氧化反应 据此 判断四种金属的活动性顺序是 a a b c db a c d bc c a b dd b d c a 解析 金属与稀h2so4溶液组成原电池 活泼金属为负极 失去电子发生氧化反应 较不活泼的金属为正极 h 在正极表面得到电子生成h2 电子运动方向由负极 正极 电流方向则由正极 负极 在题述原电池中 a b原电池 a为负极 c d原电池 c为负极 a c原电池 a为负极 b d原电池 d为负极 综上可知 金属活动性 a c d b 答案 b 2011 安徽理综12 研究人员最近发明了一种 水 电池 这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电 在海水中电池总反应可表示为 5mno2 2ag 2nacl na2mn5o10 2agcl 下列 水 电池在海水中放电时的有关说法正确的是 a 正极反应式 ag cl e agclb 每生成1molna2mn5o10转移2mol电子c na 不断向 水 电池的负极移动d agcl是还原产物 解析 本题考查电化学 意在考查电极反应式的书写 电子转移情况和溶液中离子的移动情况 电池的正极得电子 a项错误 阳离子向正极移动 c项错误 ag化合价升高形成agcl agcl是氧化产物 d项错误 答案 b 规律方法 电极方程式是分析很多电化学问题的关键 特别是与计算有关的问题 必须利用电极方程式来完成 因此电极方程式是电化学中的重点 同时也是难点 还是每年各地高考试题的必考内容之一 常涉及到的考查角度有 1 燃料电池中负极及正极电极方程式 2 给出总反应方程式和其中一个电极的电极方程式 两式相减可得另一电极方程式 3 在特殊电解质溶液中的电极方程式 如mg al在naoh溶液中时 al应作负极 电极方程式应为al 3e 4oh alo 2h2o 1 2009 上海高考 茫茫黑夜 航标灯为航海员指明了方向 航标灯的电源必须长效 稳定 我国科技工作者研制出以铝合金 pt fe合金网为电极材料的海水电池 在这种电池中 铝合金是阳极 铝合金是负极 海水是电解液 铝合金电极发生还原反应a b c d 解析 原电池电极被称为正 负极 故 错 其中活泼的一极为负极 即为铝合金的一极 对 电极插入海水中 故海水为电解质溶液 对 铝合金为负极 发生氧化反应 错 答案 a 2010 安徽高考 某固体酸燃料电池以cahso4固体为电解质传递h 其基本结构见下图 电池总反应可表示为 2h2 o2 2h2o 下列有关说法正确的是 a 电子通过外电路从b极流向a极b b极上的电极反应式为 o2 2h2o 4e 4oh c 每转移0 1mol电子 消耗1 12l的h2d h 由a极通过固体酸电解质传递到b极 解析 a极通h2 h2失电子应在负极反应 所以a为负极 这样电子应该是通过外电路由a极流向b极 a错 因为电解质溶液显酸性 所以b极上的电极反应式为 o2 4e 4h 2h2o b错 c项没有告知标准状况 转移0 1mol电子消耗h2的物质的量是0 05mol 但体积不一定是1 12l 所以c错 阳离子向正极移动 所以h 由a极通过固体酸电解质传递到b极 d正确 答案 d 规律方法 近几年高考试题中关于新型化学电源的题目是年年考 年年新 但最终落脚点较低 所考查内容无非是原电池的基本工作原理 解决该类习题的关键环节就是元素化合价的判断 要找出元素的确切化合价 然后依此推导其他元素的化合价变化 牢记原电池负极上发生氧化反应 元素化合价升高 正极上发生还原反应 元素化合价降低 同时还要注意各种元素的存在形式 2 据报道 我国拥有完全自主产权的氢氧燃料电池车将在北京奥运会期间为运动员提供服务 某种氢氧燃料电池的电解液为koh溶液 下列有关该电池的叙述不正确的是 解析 氧气在正极发生还原反应 a项正确 该燃料电池氢气与氧气反应生成水 koh没有消耗 也没有生成 故koh的物质的量不变 b项正确 氢气的燃烧反应是该燃料电池的总反应式 c项正确 2cl 2e cl2 n cl2 2 24l 22 4l mol 1 0 1mol n e 0 2mol d项错 答案 d 热点实验设计原电池 探究举例 实验目的 利用所学知识 设计电池装置实验用品 电极 镁条 铜片 铁片等 电解质 果汁 橙汁 苹果汁 柠檬汁等 其他 导线 金属夹 发光二极管 500ml烧杯 实验方案 cu mg原电池 电解质溶液为橙汁 cu fe原电池 电解质溶液为苹果汁 fe mg原电池 电解质溶液为柠檬汁 实验操作 用导线分别将三种方案中的金属片连接到金属夹上 分别将金属片两两插入到盛有果汁的三个500ml的烧杯中 用发光二极管两端分别接触三种方案中金属活动性不同的金属夹 观察现象 连接方式如图所示 实验现象 三种方案中发光二极管均发光 实验结论 原电池把化学能转变为电能 回答问题 1 连接装置时活泼金属接二极管的 极上 较不活泼金属接二极管的 极上 2 在方案 中铜作电极情况 3 在方案 中镁作电极情况 4 在方案 中铁作电极情况 5 在方案 中负极反应为 正极反应为 总方程式 解析 在原电池中较活泼金属作负极 连接二极管的负极 较不活泼金属作正极 连接二极管的正极 因金属活泼性 mg fe cu 故方案 中cu均作正极 中mg均作负极 方案 中铁作负极 方案 中铁作正极 在方案 中负极反应为mg 2e mg2 正极反应为2h 2e h2 总电池方程式为mg 2h mg2 h2 答案 1 负正 2 cu均作正极 3 镁均作负极 4 方案 中铁作负极 方案 中铁作正极 5 mg 2e mg2 2h 2e h2 mg 2h mg2 h2 1 原创题 2010年6月5日世界环境日中国主题为 低碳减排 绿色生活 下列各种做法中与之相违背的是 a 短时间不用电脑时 启用 睡眠 模式b 200辆燃料电池车服务上海世博会c 使用一次性电池 用完丢入垃圾箱d 素食既健康又抑制地球暖化 对地球贡献大 解析 低碳减排 绿色生活 的涵义是指生产 生活尽量减少耗用的能量 减少碳排放 转变消费观念 崇尚自然 注重环保和节能等 c中 一次性电池利用率低 不分类收集会造成环境污染 与主题相违背 素食消耗资源少 健康环保 减少畜牧业排放的ch4 一个素食的人每年可减少1 5吨碳的排放 应提倡全民素食 答案 c 2 2010 宜宾高一检测 下列装置中 能构成原电池的是 a 只有 甲 b 只有 乙 c 只有 丙 d 除 乙 均可以 解析 甲装置不能构成闭合回路 乙装置两极材料相同 丁装置酒精不是电解质溶液 只有丙装置具备原电池的构成条件 故选c 答案 c 3 锂离子电池是新型高能电池 它以质量轻 能量高而受到了普遍重视 目前已研制成功多种锂离子电池 某种锂离子电池的总反应式为li mno2 limno2 下列说法正确的是 解析 本题根据总反应式可判断li被氧化 应为负极材料 其失电子成为li 正极放电的为mno2 答案 b 4 如图所示装置中 观察到电流计指针偏转 指针顺着电流方向偏转 m棒变粗 n棒变细 由此判断下表中所列m n p三种物质 其中可以成立的是 解析 该原电池中m棒变粗 n棒变细 说明原电池反应时n棒溶解作负极 溶液中有金属析出在m棒上 m棒作正极 a b两项中 电解质溶液分别为稀硫酸和稀盐酸 原电池工作时 不会有金属析出 c项正极反应为ag e ag 符合题意 而d项正极反应为fe3 e fe2 不会有金属析出 答案 c 5 2010 柳州高一检测 由a b c d四种金属按下表中装置进行实验 根据实验现象回答下列问题 1