高中化学第一节 原电池原理及应用课件.ppt

人教版2009届高三化学第一轮复习 湖南省邵东一中高三化学备课组 第十二单元电化学胶体 第一节原电池原理及应用 一 原电池 概念 把化学能转变为电能的装置叫原电池 1 化学能 指一切自发进行的氧化还原反应都可设置为原电池 氧化剂 还原剂 还原产物 氧化产物 2 构成原电池的条件 电极 活泼性不同的两种金属 或金属与非金属 作电极 较活泼的金属作负极 电解质溶液 帮助实现能量转化 形成闭合回路 导线 在条件缺一不可 3 原电池工作原理 3 原电池的工作原理 以zn h2so4 cu原理池为例 现象 锌片逐渐溶解 铜片上有大量气泡产物生 zn 2e zn2 氧化反应 2h 2e h2 还原反应 原电池反应 2h zn h2 zn2 负极 正极 外电路 内电路 结论 工作原理 将化学能转变为电能 在负极发生氧化反应 正极发生还原反应 在外电路 电子由负极流向正极 在内电路 阴离子向负极移动 阳离子向正极移动 问题1 原电池的正负极判断方法 利用原电池总反应判断 负极 还原剂作负极或在负极反应 失电子 发生氧化反应的一极 电子流出的一极 正极 氧化剂作正极或在正极反应 得电子 发生还原反应的一极 电子流入的一极 利用电流方向判断 电流由正极流向负极 根据离子定向移动判断 阳离子移向正极 阴离子移向负极 根据电极材料判断 一般是活泼的金属作负极 不活泼的金属或能导电非金属作正极 根据实验现象判断 能溶解的一极为负极 有气体析出或金属单质析出的一极为正极 活泼金属作负极 酸或不活泼的金属盐溶液作电解质溶液 2 原电池的设计 例1 利用反应zn 2fecl3 2fecl2 zncl2 设计一个单液原电池 一个双液原电池 使用盐桥 画出原电池的示意图 并写出电极反应 参考答案 负极 zn zn 2e zn2 氧化反应 正极 pt或c 2fe3 2e 2fe2 还原反应 能产生持续 稳定电流的原电池装置 练习1 依据氧化还原反应 2ag aq cu s cu2 aq 2ag s 设计的原电池如图所示 请回答下列问题 1 电极x的材料是 电解质溶液y是 2 银电极为电池的 极 发生的电极反应为 x电极上发生的电极反应为 3 外电路中的电子是从 电极流向 电极 铜 或cu agno3溶液 正 ag e ag cu 2e cu2 负 cu 正 ag 一帆风顺 117页思考题1 3 电极反应式的书写 原电池反应 离子方程式 电极反应式 负极 还原剂 ne 氧化产物 正极 氧化剂 ne 还原产物 原电池反应式 正极反应式 负极反应式 原则 符合事实 质量守恒 电荷守恒 电子守恒 例2 右图为mg与al与x溶液组成的一原电池 试按要求回答问题 x为硫酸时 原电池总反应式 离子方程式 负极为 电极反应式为 正极为 电极反应式为 mg 2h h2 mg2 mg mg 2e mg2 2h 2e h2 al 2al 8oh 6e 2alo2 4h2o 2al 2oh 2h2o 2alo2 3h2 6h2o 6e 3h2 6oh 当x为naoh时 原电池反应的离子方程式 为负极 电极反应式 为正极 电极反应式 mg al 当x溶液改为浓硝酸 mg改为cu 原电池反应的离子方程式 为负极 电极反应式 为正极 电极反应式 cu 4h 2no3 cu2 2no2 2h2o cu cu 2e cu2 al 4h 2no3 2e 2no2 2h2o 2h2 4e 4h o2 2h2o 4e 4oh 2h2 4e 4h o2 4h 4e 4h2o 2h2 4oh 4e 4h2o o2 2h2o 4e 4oh 例2 氢氧燃料电池反应为 2h2 2h2o 以铂为电极 写出在酸性 中性 碱性环境中工作时的电极反应式于下表中 锌 锰干电池 电解质溶液为nh4cl 总反应式 zn 2mno 2nh4 zn2 mn2o3 2nh3 h2o 负极 zn 2e zn2 正极 2mno 2e 2nh4 mn2o3 2nh3 h2o 铅蓄电池 pb h2so4 pbo2 总反应式 pb pbo2 2h2so4 2pbso4 2h2o 负极 pb so42 2e pbso4 正极 pbo2 4h so42 2e pbso4 2h2o 熔融盐燃料电池具有高的发电效率 因而受到重视 可用li2co3和na2co3的熔融盐混合物做电解质 co为阳极燃气 空气与co2的混合气为阴极助燃气 制得在650 下工作的燃料电池 完成有关的电池反应式 阳极反应式 2co 2co32 4co2 4e 阴极反应式 总电池反应 2co2 o2 4e 2co32 2co o2 2co2 练习题 1 常见几种化学电源的电极反应式及总反应的书写 银锌电池 koh溶液 总反应 zn ag2o h2o zn oh 2 2ag 负极 zn 2oh 2e zn oh 2 正极 ag2o h2o 2e 2ag 2oh 氢氧燃料电池 koh溶液 如图右 总反应 2h2 o2 2h2o 负极 2h2 4oh 4e 4h2o 正极 o2 2h2o 4e 4oh 氢氧燃料电池 硫酸溶液 如图右下 总反应式 2h2 o2 2h2o 负极 2h2 4e 4h 正极 o2 4e 4h 2h2o 新型燃料电池 结构为铂作电极 两极分别通入甲烷 氧气 负极 ch4 10oh 8e co32 7h2o正极 2o2 4h2o 8e 8oh 总反应 ch4 2o2 2oh co32 3h2o 海水电池 电解质溶液为海水 负极 4al 12e 4al3 正极 3o2 6h2o 12e 12oh 总反应 4al 3o2 6h2o 4al oh 3 锂电池 非水有机溶剂电解液 总反应 2li i2 2lii 负极 2li 2e 2li 正极 i2 2e 2i 二 原电池原理的应用 金属的腐蚀与防护 1 金属的腐蚀 定义 金属或合金与周围接触到的气体或液体进行化学反应而被腐蚀损耗的过程 其本质为 m ne mn 金属腐蚀的类型 金属腐蚀 化学腐蚀 次 电化学腐蚀 主 直接与氧化剂反应如o2 cl2等 析氢腐蚀 次 吸氧腐蚀 主 含义 不纯的金属与电解质溶液接触时 发生原电池反应 较活波的金属失去电子而被氧化的腐蚀 钢铁的腐蚀 o2 2h2o 4e 4oh 2h 2e h2 fe 2e fe2 fe 2e fe2 fe2 2oh fe oh 24fe oh 2 2h2o o2 4fe oh 3fe oh 3失去部分水转化为铁锈 fe2o3 nh2o 腐蚀快慢比较 见 一帆风顺 117页 一帆风顺 117页思考题2 思考题3 运用原电池工作原理解答有关问题 1 运用原电池工作原理分析 例1 银锌原电池的电极分别是ag2o和zn 电解质溶液为koh 它的充电和放电过程可以表示为 2ag zn oh 2ag2o zn h2o下列叙述正确的是 a 在放电过程中 电池负极区溶液ph减小b 在充电过程中 溶液ph逐渐增大c 在放电过程中 电子由ag2o经外线路流向zn极d 充电时 ag2o电极发生氧化反应 zn极发生还原反应 ad 2 运用电子守恒进行有关计算 例2 铅蓄电池放电时发生下列变化 负极 pb so42 2e pbso4 正极 pbo2 2e 4h so42 pbso4 2h2o 使用该电池电解硫酸铜溶液 得到1 6克铜要消耗硫酸的物质的量为 mol 0 05 课堂练习 1 下列装置能形成原电池的 a b c d e f m n cuso4 abde 2 由铜锌和稀硫酸组成的原电池工作时 电解质溶液的ph a 不变b先变大后变小c逐渐变大d 逐渐变小 c 3 下列各情况 在其中fe片腐蚀由快到慢的顺序是 5 2 1 3 4 4 2006年 科学家们发明了一种能够给电子设备提供动力的生物燃料电池 该电池包括两个涂覆着酶的电极 它们处于充满空气和少量氢气的玻璃槽中 由于气体可以混合从而省去了昂贵的燃料隔离膜 其工作原理如图所示 下列说法正确的是a 左边为该电池的负极b 该电池可在高温环境下使用c 该电池负极反应为 h2 2e 2h d 该电池正极反应为o2 4e 2o2 c 5 1999年全国高考化学题 氢镍电池是近年开发出来的可充电电池 它可以取代会产生污染的铜镍电池 氢镍电池的总反应式是 1 2 h2 nio oh ni oh 2根据此反应式判断下列叙述中正确的是 a 电池放电时 电池负极周围溶液的ph不断增大b 电池放电时 镍元素被氧化c 电池充电时 氢元素被还原d 电池放电时 h2是负极 cd 6 2007天津卷 天津是我国研发和生产锂离子电池的重要基地 锂离子电池正极材料是含锂的二氧化钴 licoo2 充电时licoo2中li被氧化 li 迁移并以原子形式嵌入电池负极材料碳 c6 中 以lic6表示 电池反应为licoo2 c6coo2 lic6 下列说法正确的是a 充电时 电池的负极反应为lic6 e li c6b 放电时 电池的正极反应为coo2 li e licoo2 c 羧酸 醇等含活泼氢的有机物可用作锂离子电池的电解质d 锂离子电池的比能量 单位质量释放的能量 低 b 7 市场上出售的 热敷袋 其主要成分是 铁屑 炭粉 木屑与少量nacl 水等 它在使用之前 需要塑料袋与空气隔绝 使用时开启塑料袋上的小孔 轻轻揉搓就会有热量放出 当使用完后