高三化学一轮复习 第六章 第3讲 化学能转化为电能 电池课件 鲁科版.ppt

第3讲化学能转化为电能 电池 一 原电池1 概念把转化为的装置 2 形成条件 1 不同的两种金属 或金属与非金属 做两电极 2 两电极插入同一 或用盐桥连通的不同 中 3 两极间形成 4 有自发氧化还原反应 化学能 电能 有金属活性 电解质溶液 闭合回路 3 原电池的电极名称及电极反应 以下图铜 锌原电池为例 氧化反应 负极 正极 还原反应 由负极经导线流向正极 阳离子向正极 阴离子向负极定向移动 1 两个半电池构成的原电池中 盐桥的作用是什么 提示 1 使两个烧杯中的溶液形成一个通路 2 使溶液保持电中性 氧化还原反应能顺利进行产生持续的电流 二 常见的化学电源1 分类 1 一次电池 锌锰干电池 碱性锌锰电池 锂电池等 2 二次电池 铅蓄电池 镉镍电池 锂离子电池等 3 燃料电池 氢氧燃料电池 甲烷燃料电池等 2 常见的化学电源 1 一次电池 锌锰干电池 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 放电时的反应负极反应 pb so42 pbso4 2e 正极反应 pbo2 4h so42 2e pbso4 2h2o电池反应 pb pbo2 2h2so4 2pbso4 2h2o 充电时的反应阴极反应 pbso4 2e pb so42 阳极反应 pbso4 2h2o pbo2 4h so42 2e 电解反应 2pbso4 2h2o pb pbo2 2h2so4 pb pbo2 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 2 根据下列氧化还原反应设计一个原电池 2fecl3 fe 3fecl2 要求 1 画出此原电池的装置图 装置采用烧杯和盐桥 2 注明原电池的正 负极和外电路中电子的流向 提示 1 装置图如下 2 电池的正负极及外电路中电子的流向如图所示 三 金属的腐蚀与防护1 金属的腐蚀 1 化学腐蚀与电化腐蚀比较 电解质溶液 无 有 氧化 氧化 2 电化腐蚀的两种途径比较 以钢铁生锈为例 弱酸性 中性或碱性 酸性较高 2 金属的防护 1 如不锈钢 2 如电镀 喷漆 3 电化学保护法 改变金属的组成结构 在金属表面覆盖保护层 牺牲阳极的阴极保护法 外加电流的阴极保护法 1 2009年广东高考 出土的锡青铜 铜锡合金 文物常有cu2 oh 3cl覆盖在其表面 下列说法正确的是 多选 a 锡青铜的熔点比纯铜高b 在自然环境中 锡青铜中的锡可对铜起保护作用c 锡青铜文物在潮湿环境中的腐蚀比干燥环境中快d 生成cu2 oh 3cl覆盖物是电化学腐蚀过程 但不是化学反应过程 解析 合金的熔点比成分金属的低 a错 金属的电化学腐蚀属于化学反应 d错 答案 bc 2 2009年北京高考 下列叙述不正确的是 a 铁表面镀锌 铁作阳极b 船底镶嵌锌块 锌作负极 以防船体被腐蚀c 钢铁吸氧腐蚀的正极反应 o2 2h2o 4e 4oh d 工业上电解饱和食盐水的阳极反应 2cl cl2 2e 解析 选项a 铁作阳极 铁要溶解 铁应该作阴极 选项b zn的活泼性比fe强 zn失去电子而保护了船体 选项c 钢铁发生吸氧腐蚀时 o2在正极获得电子 选项d cl 的失电子能力强于oh 电解饱和食盐水时 cl 在阴极失去电子变为cl2 答案 a 3 2009年福建高考 控制适合的条件 将反应2fe3 2i 2fe2 i2设计成如下图所示的原电池 下列判断不正确的是 a 反应开始时 乙中石墨电极上发生氧化反应b 反应开始时 甲中石墨电极上fe3 被还原c 电流计读数为零时 反应达到化学平衡状态d 电流计读数为零后 在甲中溶入fecl2固体 乙中的石墨电极为负极 解析 由反应2fe3 2i 2fe2 i2可知 反应开始时甲中fe3 发生还原反应 乙中i 发生氧化反应 电流计读数为零 说明单位时间内由甲流向乙的电子数与由乙流向甲的电子数相等 生成fe3 的物质的量与消耗的fe3 相等 则反应达到了平衡状态 此时在甲中溶入fecl2固体 则平衡向逆反应方向移动 乙中i2发生还原反应 则乙中石墨电极为正极 故选d 答案 d 4 2008年海南高考 关于铅蓄电池的说法正确的是 a 在放电时 正极发生的反应是pb s so42 aq pbso4 s 2e b 在放电时 该电池的负极材料是铅板c 在充电时 电池中硫酸的浓度不断变小d 在充电时 阳极发生的反应是pbso4 s 2e pb s so42 aq 解析 a项中电池放电时正极应发生还原反应 电极反应为 pbo2 4h so42 2e pbso4 2h2o c项中电池充电时硫酸的浓度应不断增大 d项中电池充电时阳极应发生氧化反应 答案 b 一 原电池的工作原理1 原理图示 以 zn cuso4 cu 原电池为例 电池总反应方程式 zn cu2 zn2 cu外电路 电子从负极流出 最后流回正极 电流从正极流出 最后流向负极 内电路 阴离子移向负极 阳离子移向正极 外电路 内电路共同形成闭合电路 形成电流 从而使化学能转化为电能 2 原电池的判断 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 应用指南 1 考查原电池工作原理时误判 阳离子移向负极 阴离子移向正极 是常见的错误 阳离子应移向正极 阴离子移向负极 2 构成原电池的条件之一为 有活泼性不同的金属或非金属导体 燃料电池的电极一般为惰性电极 但两电极通入的气体分别为正 负极电极材料 2010年镇江质检 用铜片 银片 cu no3 2溶液 agno3溶液 导线和盐桥 装有琼脂kno3的u型管 构成一个原电池 以下有关该原电池的叙述正确的是 在外电路中 电流由铜电极流向银电极 正极反应为 ag e ag 实验过程中取出盐桥 原电池仍继续工作 将铜片浸入agno3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同a b c d 思路点拨 依据原电池工作原理 确定电流方向 电极反应和原电池反应 并明确盐桥的作用 尝试解答 该原电池发生的反应是氧化还原反应 cu 2ag cu2 2ag 正确 cu为负极 ag为正极 外电路中电流从银电极流向铜电极 错 正极反应为2ag 2e 2ag 负极反应为 cu cu2 2e 正确 撤掉盐桥 原电池处于断路状态 不能继续工作 错 答案 c 拓展训练 1 关于如右图所示装置的叙述 正确的是 a 铜是阳极 铜片上有气泡产生b 铜片质量逐渐减少c 电流从锌片经导线流向铜片d 氢离子在铜片表面被还原 解析 铜是正极 原电池正极发生还原反应 2h 2e h2 a不正确 d正确 故铜片质量不变 b不正确 电流由正极 铜片 经导线流向锌片 负极 c不正确 答案 d 二 原电池电极的判断及电极反应式的书写1 正 负极判断 如ch4酸性燃料电池中 负极反应式为 ch4 2o2 co2 2h2o 总反应式2o2 8h 8e 4h2o 正极反应式ch4 2h2o co2 8h 8e 负极反应式 应用指南 1 原电池正 负极判断的基础是氧化还原反应 如果给出一个方程式让判断正 负极 可以直接根据化合价的升降变化来判断 发生氧化反应的一极为负极 发生还原反应的一极为正极 2 判断原电池的正 负极时 除考虑电极材料金属活性强弱外 还要注意电解质溶液与两极材料能否自发反应等因素 如mg al naoh溶液 电池中 al为负极材料 2009年海南高考 li socl2电池可用于心脏起搏器 该电池的电极材料分别为锂和碳 电解液是lialcl4 socl2 电池的总反应可表示为 4li 2socl2 4licl s so2 请回答下列问题 1 电池的负极材料为 发生的电极反应为 2 电池正极发生的电极反应为 3 socl2易挥发 实验室中常用naoh溶液吸收socl2 有na2so3和nacl生成 如果把少量水滴到socl2中 实验现象是 反应的化学方程式为 4 组装该电池必须在无水 无氧的条件下进行 原因是 答案 锂li li e 2 2socl2 4e 4cl s so2 3 出现白雾 有刺激性气体生成socl2 h2o 2hcl so2 4 锂是活泼金属 易与h2o o2反应 socl2也可与水反应 拓展训练 2 2009年广东高考 可用于电动汽车的铝 空气燃料电池 通常以nacl溶液或naoh溶液为电解液 铝合金为负极 空气电极为正极 下列说法正确的是 a 以nacl溶液或naoh溶液为电解液时 正极反应都为 o2 2h2o 4e 4oh b 以naoh溶液为电解液时 负极反应为 al 3oh al oh 3 3e c 以naoh溶液为电解液时 电池在工作过程中电解液的ph保持不变d 电池工作时 电子通过外电路从正极流向负极 解析 b项 以naoh为电解液时 不应生成al oh 3沉淀 而应生成 al oh 4 c项 电解液的ph应减小 d项 电子通过外电路从负极流向正极 答案 a3 如图所示装置中 观察到电流计指针偏转 m棒变粗 n棒变细 由此判断表中所列m n p物质 其中可以成立的是 解析 在装置中电流计指针发生偏转 说明该装置构成了原电池 根据正负极的判断方法 溶解的一极为负极 增重的一极为正极 所以m棒为正极 n棒为负极 且电解质溶液能析出固体 则只有c项正确 答案 c 三 原电池原理的应用1 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溶液能使产生h2的速率加快 2 比较金属活动性强弱若有两种金属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a被氧化成阳离子而失去电子作负极 b作正极 则可以断定金属a的金属活动性比b的强 3 用于金属的防护如要保护一个铁闸 可用导线将其与一锌块相连 使锌作原电池的负极 铁闸作正极 4 设计原电池设计原电池时要紧扣原电池的三个条件 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及电解质溶液 电解质溶液的选择电解质溶液一般要能够与负极发生反应 或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反应 如空气中的氧气 但如果两个半反应分别在两个容器中进行 中间连接盐桥 则左右两个容器中的电解质溶液选择与电极材料具有相同金属元素的阳离子 电极材料的选择电池中的负极材料必须能够与电解质溶液反应 容易失去电子 一般是活泼的金属材料 正极材料为金属活泼性较负极弱的材料或氧化性较强的物质 并且 原电池的电极必须导电 3 构成闭合回路 5 寻求和制造干电池和蓄电池等化学能源 应用指南 设计原电池确定正极材料时主要有以下两种情况 1 电解质溶液中的成分发生正极反应时 正极材料只要保证金属活动性比负极材料差即可 2 正极材料发生电极反应时 正极材料的载体一般为惰性电极 如燃料电池中正极材料的载体一般为石墨或铂电极 已知电极材料 铁 铜 银 石墨 锌 铝 电解质溶液 cucl2溶液 fe2 so4 3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 请说明原因 2 用一个离子方程式说明fe3 的氧化性比cu2 的强 用所给材料设计出一个原电池 请画出原电池的装置图 标出正 负极 并写出电极反应式 名师解析 1 铜 铝导线连接一起在潮湿空气中易发生电化学腐蚀 2 用反应2fe3 cu 2fe2 cu2 可证明氧化性fe3 cu2 设计原电池时 应用cu作负极 选择比铜还不活泼的金属或碳棒作为正极 含fe3 的可溶性盐溶液作电解质溶液 答案 1 铜 铝导线连接在一起易形成原电池 加快铝的腐蚀速率 2 2fe3 cu 2fe2 cu2 拓展训练 4 将等质量的两份锌粉a b分别加入过量的稀硫酸 同时向a中加少量的cuso4溶液 如下各图中产生h2的体积v l 与时间t min 的关系 正确的是 解析 zn h2so4 znso4 h2 反应速率较快 若向a中加入少量的cuso4溶液 则有 zn cuso4 cu znso4 消耗一部分zn 生成的cu附于zn上 又构成无数微小的cu zn原电池 加快了zn的反应速率 所以zn与稀硫酸反应时 加入cuso4则反应速率加快 应先反应完 但同时消耗一定量的zn 生成h2的量要小于b 答案 a 四 金属腐蚀快慢的比较1 电解原理引起的腐蚀 原电池原理引起的腐蚀 化学腐蚀 有防护措施的腐蚀 2 同一金属在不同电解质