江西省吉水一中高考化学 化学能与电能复习试题(1).doc

化学能与电能1、 使化学能向电能转化的基本思路1.化学反应类型：既是氧化还原反应，又是释放能量的反应，二者缺一不可。其中，氧化还原反应是使化学能转化为电能的关键。2.化学物质类型：还原剂和氧化剂。3.能量转化原理：氧化剂与还原剂之间发生电子转移而引起化学键的重新组合，形成新的化学键所放出的能量总和与拆开旧的化学键所吸收的能量总和之差，以电能的形式释放出来。4.能量转化途径：化学能直接转化为电能，而不经过化学能转化为热能这个步骤。5.电子转移途径：在失去电子的物质与得到电子的物质之间设置一个电子流经的通道，使还原剂失去的电子流经这个通道到达氧化剂处被氧化剂得到。这就要求还原反应和氧化反应分别在两个既不同又连通的区域内发生，还要求有一个与之相应的装置（设备）。二、原电池1.化学能与电能的转化：化学能可以转变为电能，但只有释放能量的氧化还原反应才可能通过原电池实现化学能和电能的转化，并非所有释放能量的化学反应均能通过原电池实现和电能的转化。2.原电池概念：借助于氧化还原反应将化学能转变为电能的装置。3.原电池的结构：（1）两种活泼性不同的金属（或金属与非金属单质）作电极（2）电极材料插入电解质溶液中（3）两极相连构成闭合回路 （4）在电极上能自动发生氧化还原反应4. 原电池的工作原理：一般的氧化还原反应是还原剂把电子直接转移给氧化剂，如：zn+h2so4=znso4+h2，反应中锌把电子直接转移给硫酸；原电池装置是把氧化还原反应的氧化剂和还原剂分开，使氧化反应和还原反应在两个不同的区域进行，通过外接导线使电子从还原剂区域流向氧化剂区域，从而在外电路形成电流。原电池的工作原理和电子流向可用下列图示表示：电极总反应：zn + 2h+ = h2 + zn2+电子由负极（发生氧化反应的极）流出，经过外电路流向另一极（多为不活泼电极，离子或物质在该极上得电子，发生还原反应）正极，同时溶液中的阴、阳离子不断移向负极、正极，构成闭合电路。说明：正极的作用是导体，它不参与化学反应。负极反应不一定是负极材料本身的反应，有的原电池的负极既是导体又是负极反应物，有的原电池的负极的作用是导体，它不参与化学反应。 粒子流向：在外电路中，电子由负极流向正极；在电解质溶液中阳离子移向正极，阴离子移向负极。三、原电池正负极的判断方法 1.据组成原电池的两极材料判断：一般活泼性较强的金属为负极，活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极。2据电流方向或电子流动方向判断：电流是由正极流向负极，而电子流动方向是由负极流向正极。3.据原电池内部电解质溶液中离子的定向移动方向判断：在原电池的电解质溶液中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。4.据原电池两极发生的变化判断：原电池的负极总是失电子发生氧化反应，相应元素化合价升高，而正极总是得电子发生还原反应，相应元素化合价降低。5.据反应现象判断：溶解的一极为负极，增重或者有气泡放出的一极为正极。四、原电池化学反应的表示方法总的来说，原电池中的化学反应是氧化还原反应。由于这其中的氧化反应和还原反应分别是在负极和正极上发生的，所以又分别叫做负极反应和正极反应。（1）负极反应：由于负极是电子流出的电极，所以负极上发生的反应是氧化反应。表示负极反应的式子叫做负极反应式。铜、锌和稀h2so4组成的原电池的负极反应式是：zn2e=zn2+（氧化反应）（2）正极反应：由于正极是电子流入的电极，所以正极上发生的反应是还原反应。表示正极反应的式子叫做正极反应式。铜、锌和稀h2so4组成的原电池的正极反应式是：2h+2e=h2（还原反应）说明：（1）写电极反应式要遵从客观事实，写出的电极反应式既要符合质量守恒又要符合电荷守恒：两极得失电子数相等；电极反应式常用“=”或用“”；电极反应式中若有气体生成需加“”。（2）负极反应（氧化反应）和正极反应（还原反应）是对整个原电池反应（氧化还原反应）的分解，二者具有既对立又统一的关系，所以将两个电极反应式进行合并即得电池总反应式。如：铜、锌和稀h2so4的原电池的总反应式：zn+2h+=zn2+h2五、化学电源及处理普通锌锰电池（“干电池”） “干电池”是用锌制圆筒形外壳做负极，位于中央的顶盖有铜帽的石墨作正极，在石墨周围填充有zncl2、nh4cl和淀粉糊作电解质，还填有mno2作去极化剂（吸收正极放出的h2，防止极化现象。）电极反应为：负极-zn= zn2+2e- 正极-2nh4+2e- =2nh3+h2h22mno2 = mn2o3+h2o 正极产生的nh3又和 zncl2作用：zn2+4nh3 = zn（nh3）42 淀粉糊的作用是提高阴、阳离子在两个电极的迁移速度。电池总反应为：zn+2mno2+4nh4cl = zn（nh3）4 cl2zncl2mn2o3+h2o“干电池”的电压通常为1.5伏，不能充电再生。铅蓄电池 铅蓄电池可放电也可充电，是具有双重功能的多次电池。它一般是用硬橡胶或透明塑料制成长方形外壳，在正极板上有一层棕褐色pbo2， 负极板是海绵状金属铅，两级均浸在一定浓度的硫酸中，且两级间用微孔橡胶或微孔塑料隔开。铅蓄电池放电时的电极反应为：负极- pb(s) +so42-（aq）= pbso4(s) +2e-正极-pbo22e4hso42 =pbso42h2o；当放电进行到硫酸溶液密度达1.18时应停止放电，而需将蓄电池进行充电：阳极- pbso42h2o= pbo22e4hso42阴极- pbso4(s) +2e-= pb(s) +so42-（aq）充电时溶液密度增大，当增大至1.28时，应停止放电充电充电。铅蓄电池的充放电总反应为：pbpbo22h2so4 pbso42h2o，氢氧燃料电池 氢氧燃料电池是一种高效低污染的新型电池，主要用于航天领域。它的电极材料一般为活性电极，具有很强的催化活性，如铂电极、活性炭电极等。电解质一般为40%的koh溶液（也可用稀硫酸溶液）。电极反应为：负极-2h2+4oh4e=4h2o正极：o2+2h2o+4e=4oh-电池总反应式为：2h2+ o2 =2h2o2.废旧电池的危害与处理废旧电池中含有多种重金属和酸、碱等有害物质，随意丢弃，对生态环境和公众健康危害很大。废电池渗出的重金属离子如hg2+等，将造成地下水和土壤的污染，威胁人类的健康。另一方面，废电池中的有色金属是宝贵的自然资源，如果能将废电池回收再利用，不仅可以减少对我们生存环境的破坏，而且也是对资源的节约。原 电 池能量转换（实质）化学能电能（两极分别发生氧化还原反应，产生电流）电极正极：电子流入（电流流出）的一极，发生还原反应负极：电子流出（电流流入）的一极，发生氧化反应 构成条件两极、一液、一反应(自发) 两个活泼性不同的电极 电解质溶液 电极用导线相连并插入电解液构成闭合回路 一个自发的氧化还原反应负极（zn）：zn - 2e- = zn2+(氧化反应)离子迁移内电路阳离子正极 阴离子负阳离子向正极作定