原电池原理及其应用 课件8 人教课标版

1、第四节,原电池原理及其应用,1.,了解原电池原理，学会判断原电池的正负极，能正确书写原电池,电极反应式。了解金属腐蚀的一般规律，了解金属的防护方法。,2,掌握原电池原理、正负极的判断、电极反应式的书写以及金属,的腐蚀与保护的应用。此类试题内容主要包括：,(1),原电池、化学电源的概念；,(2),电极反应式的书写；,(3),保护金属的方法及其应用。,此考点属于高考热点，试题的主要形式有：,(1),选择题，主要考,查原电池的基本概念以及原电池电极反应式的书写。,(2),实验,题，主要考查原电池、金属腐蚀等知识的综合运用能力。,复习目标展示,知识点,1,原电池,问题,1,：原电池的有关概念？形成条件

2、？原电池的工作原理？,电极反应式的书写？,【思维延伸】,通常的氧化还原反应中电子直接在氧化剂和还原剂之间进行转,移，相当于短路，反应时有热量放出来，并不能得到电流。而原,电池将氧化反应和还原反应分开在不同区域进行，并用外电路连,接，电子是通过导线由还原剂转移给氧化剂，所以形成了电流,。,知识点,2,化学电源,问题,2,：常见的化学电源举例，其对应的电极反应和总反应式的,表示方法？,2,碱性锌锰干电池一次电池,负极反应：,Zn,2OH,2e,Zn(OH),2,；,正极反应：,2MnO,2,2H,2,O,2e,2MnOOH,2OH,；,总反应式：,Zn,2MnO,2,2H,2,O 2MnOOH,Z

3、n(OH),2,。,3,银锌电池一次电池,负极反应：,Zn,2OH,2e,ZnO,H,2,O,；,正极反应：,Ag,2,O,H,2,O,2e,2Ag,2OH,；,总反应式：,Zn,Ag,2,O ZnO,2Ag,。,4,铅蓄电池二次电池,负极反应：,Pb,2e,+ PbSO,4,；,正极反应：,PbO,2,2e,4H,PbSO,4,2H,2,O,；,总反应式：,Pb,PbO,2,2H,2,SO,4,2PbSO,4,2H,2,O,。,5,氢氧燃料电池,(,酸性介质中,),负极反应：,2H,2,4e,4H,；,正极反应：,O,2,4H,4e,2H,2,O,；,总反应式：,2H,2,O,2,2H,2,

4、O,。,2,4,S,O,?,2,4,S,O,?,放电,充电,知识点,3,原电池原理的应用,问题,3,：原电池原理的主要应用有哪两个方面，金属的腐蚀和防护,方法？制造新型的化学电源。,【思维延伸】,吸氧腐蚀和析氢腐蚀的共同点是负极反应都是铁失电子，,不同的是正极反应，吸氧腐蚀中正极反应为氧气得电子与,水生成氢氧根，而析氢腐蚀则是水中的氢离子得电子,变为,氢气。,考点,1,原电池正负极的判断与电极反应式的书写,1,正负极的判断,在书写原电池的电极反应式时，首先应正确判断原电池的两,个电极哪一个是正极，哪一个是负极。常用的判断方法有：,(1),根据电子流动方向判断。在原电池中，电子流出的一极是,负极

5、；电子流入的一极是正极。,(2),根据两极材料判断。一般活泼性较强金属为负极；活泼性,较弱的金属或能导电的非金属为正极。,(3),根据原电池里电解质溶液内离子的定向流动方向判断。阳,离子向正极移动，阴离子向负极移动。,(4),根据原电池两极发生的变化来判断。负极总是失去电子，,发生氧化反应，正极总是得到电子发生还原反应。,(5),根据现象判断。溶解的一极为负极，质量增加或放出气体,的一极为正极。,2,电极反应式的书写,书写电极反应式时，按照负极发生氧化反应，正极发生还原反,应，首先正确判断出电极反应产物，然后结合反应物及转移电子,数量写出反应式,再结合质量守恒、电荷守恒配平各电极反应式。,两电

6、极反应式相加则得总反应式。,(1),根据两个电极反应式，写出总反应式。使两个电极反应式得,失电子数相等后，将两式相加，消去相同的化学式。,(2),根据总反应式写电极反应式一般分四个步骤：,列物质，标得失；选离子，配电荷；配个数，巧用水；,两式加，验总式。,要点深化,1,关于蓄电池电极反应式的书写,放电时作为原电池，充电时作为电解池，将放电时的负极反,应返回去即是充电时的阴极反应，放电时的正极反应返回去,即是充电时阳极反应。,以放电时为例，书写蓄电池电极反应式的一般步骤：,(1),确定正、负极及其对应电极产物。,方法：化合价升高的为负极，化合价降低的为正极。,(2),根据化合价变化确定电子的得与

7、失。,方法：化合价升高数失电子数,;,化合价降低数得电子数。,(3),确定参与电极反应的其他物质，此步的确定是难点。,2,书写燃料电池电极反应式的步骤类似于蓄电池，书写燃料电,池电极反应式时还要注意以下几点,(1),电池的负极一定是可燃性气体，失电子，发生氧化反应也,称阳极；电池的正极一定是助燃性气体，得电子，发生还原反,应也称为阴极。,(2),电极材料一般不参加化学反应，只起传导电子的作用,(3),电极反应式必须遵循原子守恒、电荷守恒规律。,(4),在碱性电解质中，电极反应式中不能出现,H,，在酸性电解,质溶液中，电极反应式中不能出现,OH,。,(5),正、负两极的电极反应式在得失电子守恒的

8、条件下，相叠,加后的电池反应必是燃料反应和燃料产物与电解质溶液反应的,叠加反应式。,【例,1,】,电瓶车所用电池一般为铅蓄电池，这是一种典型的可充,电电池，电池总反应式为：,Pb,PbO,2,4H,2PbSO,4,2H,2,O,则下列说法正确的是,(,),A,放电时：负极板上发生了还原反应,B,放电时：正极反应是,Pb,2e,PbSO,4,C,充电时：铅蓄电池的负极应与充电器电源的正极相连,D,充电时：阳极反应是,PbSO,4,2e,2H,2,O PbO,2,4H,2,4,2S,O,?,放电,充电,2,4,2S,O,?,2,4,S,O,?,D,解析：,铅蓄电池在放电时，负极为,Pb,，失去电子

9、发生氧化反应，,正极为,PbO,2,，得到电子发生还原反应，故,A,、,B,错误；铅蓄电池在,充电时，是电解池的装置，与充电器电源正极相连的叫阳极，即它,放电时的正极，阳极失去电子转移到充电器电源的正极，故,C,错误，,D,正确。,1,(,广东省高考题,),科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电,池，利用细菌将有机酸转化成氢气，氢气进入以磷酸为电解,质的燃料电池发电。电池负极反应为,(,),A,H,2,2OH,2H,2,O,2e,B,O,2,4H,4e,2H,2,O,C,H,2,2e,2H,D,O,2,2H,2,O,4e,4OH,解析：,H,3,PO,4,是酸性介质，则电极反应式中不能出现,OH

10、,。,答案：,C,变式练习,考点,2,金属的腐蚀与防护,1,化学腐蚀与电化学腐蚀,化学腐蚀,电化学腐蚀,条件,金属跟化学物质直接接触,不纯金属或合金跟电解质溶,液接触,现象,无电流产生,有微弱电流产生,本质,金属被氧化，腐蚀过程没有,电流产生,较活泼金属被氧化，腐蚀过,程有电流产生,联系,两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍,2.,析氢腐蚀与吸氧腐蚀,(,以钢铁腐蚀为例,),析氢腐蚀,吸氧腐蚀,条,件,水膜酸性较强,(pH4.3),水膜酸性很弱或中性,电极,反应,负极,Fe,2e,Fe,2,正极,2H,2e,H,2,O,2,2H,2,O,4e,4OH,总反应式,Fe,2H,Fe,2,H,2,2F

11、e,O,2,2H,2,O 2Fe(OH),2,3,.,金属防护的几种重要方法,(1),改变金属内部的组成结构，将金属制成合金，增强抗腐,蚀能力。,(2),在金属表面覆盖保护层，使金属和周围物质隔离开来。,(3),电化学保护法：利用原电池原理将需要保护的金属作为,电池的正极而受到保护或利用电解池原理将需要保护的金属,作为电解池的阴性而受到保护。,要点深化,金属腐蚀的一般规律,(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),对同一种金属来说，腐蚀的快慢：,强电解质溶液,弱电解质溶液,非电解质溶液。,(3),活泼性不同的两金属，活泼性差别越大，腐蚀越快。,(

12、4),对同一种电解质溶液来说,电解质溶液浓度越大,腐蚀越快。,(5),由于金属表面一般不会遇到酸性较强的溶液，故吸氧腐蚀是,金属腐蚀的主要形式；另外，只有在金属活动性顺序表中位于,氢前面的金属才可能发生析氢腐蚀，而位于氢之后的金属腐蚀,时只能是吸氧腐蚀。,【例,2,】,下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是,(,),纯银器表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗,当镀锡铁制品,的镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保护作用,在海轮外壳,连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法,可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受,腐蚀,A,B,C,D,解析：,项，纯银器在空气中放置，不发生电化学腐蚀

13、，久置会,缓慢生成硫化银而变黑，为化学腐蚀，正确；项，当镀层破,损时，,Sn,Fe,可形成原电池，,Fe,被腐蚀，错；项,Fe,与锌块形,成原电池，,Zn,作负极，从而保护,Fe,正极，所以正确；项外加,电源保护法钢管应该与直流电源的负极相连，若接直流电源的正,极，则会加速其腐蚀，错。,A,2,钢铁在潮湿的空气中会被腐蚀，发生的原电池反应为：,2Fe,2H,2,O,O,2,2Fe(OH),2,。以下说法正确的是,(,),A,负极发生的反应为：,2Fe,4e,2Fe,2,B,正极发生的反应为：,2H,2,O,O,2,2e,4OH,C,原电池是将电能转变为化学能的装置,D,钢柱在水下部分比在空气与

14、水交界处更容易腐蚀,解析：,发生的原电池反应为,:2Fe,2H,2,O,O,2,2Fe(OH),2,。,负极反应为：,2Fe,4e,2Fe,2,，故,A,正确；,B,项，正极,反应：,2H,2,O,O,2,4e,4OH,；,C,项，电池是将化学能转,化成电能的装置；,D,项，在空气与水交界处更容易发生电化学,腐蚀。,答案：,A,客观题,电化学内容是历年高考的重点之一，也是高考的重要创,新点。根据原电池判断金属活动性强弱、原电池的工作,原理、电极产物的判断和计算以及新型电池的电极反应,与应用是该部分的重点内容，也将会是高考的热点。,【考题一】,银锌电池的电极分别是,Ag,2,O,和,Zn,电解质

15、溶液为,KOH,它,的充电和放电过程可以表示为,:,2Ag,Zn(OH),2,Ag,2,O,Zn,H,2,O,，下列叙述中，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，溶液的,pH,逐渐增大,C,在放电过程中，电子由,Ag,2,O,经外电路流向,Zn,极,D,充电时，,Ag,2,O,电极发生氧化反应，,Zn,极发生还原反应,放电,充电,AD,审题视点：,(1),两极的材料,Ag,2,O,和,Zn,，,Zn,为比较活泼的金属，,Ag,2,O,具有氧化性。,(2),电解质溶液为强碱,KOH,。,(3),注意反应式中充电和放电的方向。,(4),注意充电和放电反应

16、的产物。,思路点拨：,本题考查点为原电池的相关知识和运用。对考生的演绎,推理能力有一定要求。对银锌电池,作原电池使用时的电极反应为：,负极,Zn,2e,2OH,Zn(OH),2,正极,Ag,2,O,2e,H,2,O 2Ag,2OH,当银锌电池充电时,(,电解,),，电极反应为：,阴极,Zn(OH),2,2e,Zn,2OH,阳极,2Ag,2e,2OH,Ag,2,O,H,2,O,放电时,负极区,OH,消耗,故,c(OH,),减小,从而溶液的,pH,减小。故,A,正,确；充电时,阳极消耗,OH,而阴极区生成等量的,OH,故溶液中,(OH,),保持不变,溶液的,pH,也保持不变。故,B,不正确,;,放

17、电时,Zn,为负，,Ag,2,O,为正极,电子由,Zn,极经外电路流向,Ag,2,O,极,(,溶液中阳离子由,Zn,极向,Ag,2,O,极运动,阴离子由,Ag,2,O,极向,Zn,极运动，完成电子运动的循环,),。,故,C,不正确,;,充电时,Zn,极为阴极，,Zn(OH),2,发生还原反应；,Ag,2,O,为阳,极,Ag,发生氧化反应，故,D,正确。,高分解密,不能正确理解电极反应与环境的关系，从而不能正确书写电极反,应式，也就无法判断电极附近溶液的,pH,变化。事实上，根据题目给,定的化学方程式，就可以确定该电池的电解质溶液是碱性物质。因,为在酸性条件下，,Zn,、,Zn(OH),2,、,

18、Ag,2,O,都是不能存在的,(,事实上，,高能电池和新型燃料电池一般都选择碱性环境,),。,审题不仔细，将原电池和电解池搞反了，自然也就无法判断电子,运动的方向和电极反应了。,主观题,燃料电池是现代社会中具有发展前景的新型电源。要重点,掌握其工作原理和类型，对这部分知识的考查经常以信息,题的形式出现，只要领会了反应原理，自然融会贯通。,【考题二】,(1),今有,2H,2,O,2,2H,2,O,反应，构成燃料电池，则负极,通的应是,正极通的应是,，电极反应式为,。,KOH,H,2,O,2,负极：,2H,2,4OH,4e,4H,2,O,正极：,O,2,2H,2,O,4e,4OH,(2),如把,K

19、OH,改为稀,H,2,SO,4,作电解质溶液，则电极反应式为,、,。,(1),和,(2),的电解液不同，反应进行后，其溶液的,pH,各有何变化？,负极：,2H,2,4e,4H,+,正极：,O,2,4H,4e,2H,2,O,(3),如把,H,2,改为甲烷、,KOH,作导电物质，则电极反应式为：,、,_ _ _,。,负极：,CH,4,10OH,8e,2,3,C,O,?,(1),变小，,(2),变大,正极：,2O,2,4H,2,O,8e,8OH,高分解密,解答该题时，最容易出现的错误是不能理解溶液的酸碱性对电,极反应式书写的影响。电极反应的配平也因环境的不同而出现,新的变化，如,的出现，导致电极反应

20、式书写电荷不守恒,而错答。,2,3,C,O,?,规律支持,(1),燃料电池的电极不参与反应,有很强的催化活性，起导电作用。,(2),燃料电池在负极上发生氧化反应的是燃料,(,如,H,2,、,CH,4,、,CH,3,OH,等,),，在正极上参与反应的是空气或氧气，电解质溶液一般是,KOH,溶液。,(3),书写电极反应方程式时：酸性条件下可用,H,和,H,2,O,配平；碱性,条件可用,OH,和,H,2,O,配平。,(4)H,2,在不同介质中的电极反应式：,在碱性条件下负极：,H,2,2OH,2e,2H,2,O,；,在酸性或中性条件下负极：,H,2,2e,2H,。,(5)O,2,在不同介质中的电极反

21、应式：,a.,在碱性、中性或弱酸性条件下正极,:O,2,2H,2,O,4e,4OH,；,b.,在较强酸性条件下正极：,O,2,4H,4e,2H,2,O,；,c.,在熔融的金属氧化物中正极：,O,2,4e,2O,2,；,d.,在其他介质中的电极反应式，如：在熔融的碳酸盐中，正极反应物,是,O,2,和,CO,2,时，正极电极反应式为：,O,2,2CO,2,4e,2,。,(6),一般而言，负极失电子被氧化，应该是产生阳离子或消耗阴离,子，是溶液中阴离子移向的一极，其,pH,一般降低；正极得电子被还,原，应该是产生阴离子或消耗阳离子，是溶液中阳离子移向的一极，,其,pH,一般升高。,2,3,C,O,?

22、,1,(5,分,),(,2010,西安期末,),下图所示的装置能够组成原电池产生电,流的是,(,),解析：,依据构成原电池的三个条件分析：,A,中两电极相同；,C,中,没有连通构成闭合回路,;,D,中酒精是非电解质；只有,B,符合条件。,答案：,B,2,(,5,分,),出土的锡青铜,(,铜锡合金,),文物常有,Cu,2,(OH),3,Cl,覆盖在其表,面。下列说法正确的是,(,),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,Cu,2,(OH),3,Cl,覆盖物是由化学腐蚀过程，但不是化学反应,过程,解析：,

23、合金熔点一般比成分金属的熔点低,A,不正确；,B,、,C,正确；,电化学腐蚀过程是化学变化，,D,不正确。,答案：,BC,3,(5,分,),对于锌,铜,稀,H,2,SO,4,组成的原电池装置中，当导线中有,1 mol,电子通过时，理论上的两极变化是,(,),锌片溶解了,32.5 g,锌片增重,32.5 g,铜片上析出,1 g H,2,铜片上析出,1 mol H,2,A,和,B,和,C,和,D,和,解析：,根据反应原理，,Zn,H,2,SO,4,ZnSO,4,H,2,转移,1 mol,电子时，,Zn,溶解了,32.5 g,，铜片作正极，析出,H,2,0.5 mol,。,答案：,A,4,(5,分,

24、),已知空气,锌电池的电极反应为：,锌片：,Zn,2OH,2e,ZnO,H,2,O,，,碳棒：,1/2O,2,H,2,O,2e,2OH,。据此判断，锌片是,(,),A,正极，被还原,B,正极，被氧化,C,负极，被还原,D,负极，被氧化,解析：,此题有多种解法。,解法一：,由,Zn,2OH,2e,ZnO,H,2,O,可知，,Zn,失去电子,被氧化，电子由锌片流出，锌片是负极，得出,D,正确。,解法二：,由活泼金属是负极，排除,A,、,B,选项；由负极,(,或负极上,),发生氧化反应，排除,C,，得出,D,正确。,答案：,D,5,(10,分,)(1),将,Al,片和,Cu,片用导线相连，插入稀,H

25、,2,SO,4,中组成的原,电池，写出电极名称及电极反应式：,Al,片,(,),，,Cu,片,(,),。,(2),若将,Al,片和,Cu,片用导线相连，插入浓,HNO,3,中能否组成原电,池？,(,填“能”或“不能”，“若不能”，则不用回答下,面的,问题,),，若能组成原电池，写出电极名称及电极反应式：,Al,片,(,),，,Cu,片,(,),。,负极,正极,能,正极,负极,2Al,6e,2Al,3,6H,6e,3H,2,2 4H,2e,2NO,2,2H,2,O,3,N,O,?,Cu,2e,Cu,2,解析：,(1)Al,片和,Cu,片用导线相连,插入稀,H,2,SO,4,中时，,Al,比,Cu

26、,活,泼，,Al,为负极，失电子被氧化为,Al,3,，,Cu,为正极，溶液中的,H,得电子被还原为,H,2,。,(2)Al,片和,Cu,片用导线相连，插入浓,HNO,3,中时，由于铝钝化，不,能溶解，,Al,为正极，,Cu,为负极，失电子被氧化为,Cu,2,。,、人的思想是了不起的，只要专注,于某一,项事业,，就一,定会做,出使自,己感到,吃惊的,成绩来,。,、没有播种，何来收获；没有,辛劳，,何来成,功；没,有磨难,，何来,荣耀；,没有挫,折，何,来辉煌,。,、我的最高原则是：不论对任,何困难,，都决,不屈服,。,、天行健，君子以自强不息；,地势坤,，君子,以厚德,载物。,、过去属于死神，现

27、在属于自,己。,、伟大的事业是根源于坚韧不,断地工,作，以,全副精,神去从,事，不,避艰苦,。,、思想上的努力，正如可以长,出大树,的种子,一般，,在眼睛,里是看,不见的,。但，,人类社,会生活,的明显,的变化,正发生,于其中,。,、书山有路勤为径，学海无崖,苦作舟,。,、有志者，事竟成。,10,、我们比较容易承认行为上的,错误、,过失和,缺点，,而对于,思想上,的错误,、过失,和缺点,则不然,。,11,、每个人都有错，但只有愚者,才会执,迷不悟,。,12,、不经一翻彻骨寒，怎得梅花,扑鼻香,。,13,、所有的科学都是错误先真理,而生，,错误在,先比错,误在后,好。,14,、意志坚强的乐观主义者用“,世上无,难事”,人生观,来思考,问题，,越是遭,受悲剧,打击，,越是表,现得坚,强。,15,、一时的