2020_2021学年新教材高中化学第六章化学反应与能量第一节第2课时化学反应与电能课件新人教版必修2 (2)

1、第2课时化学反应与电能 课前自主学习课前自主学习学习任务一化学能转化为电能学习任务一化学能转化为电能任务驱动任务驱动: :将一个铜片和一个铝片按下图用导线与苹果和一个去掉电池的电子表连接将一个铜片和一个铝片按下图用导线与苹果和一个去掉电池的电子表连接, ,发发现电子表重新显示数字现电子表重新显示数字, ,其原理是什么呢其原理是什么呢? ?1.1.间接转化间接转化火力发电火力发电2.2.直接转化直接转化原电池原电池(1)(1)概念概念: :将化学能转变为将化学能转变为_的装置。的装置。(2)(2)工作原理工作原理( (以锌以锌- -铜铜- -稀硫酸原电池为例稀硫酸原电池为例) )。电极材料电极材

2、料锌锌铜铜电极名称电极名称_电子转移电子转移_电子电子_电子电子电极反应式电极反应式_反应类型反应类型_反应反应_反应反应反应本质反应本质氧化还原反应氧化还原反应电池总反应电池总反应_电能电能负极负极正极正极失去失去得到得到zn-2ezn-2e- -=zn=zn2+2+2h2h+ +2e+2e- -=h=h2 2氧化氧化还原还原zn+2hzn+2h+ +=zn=zn2+2+h+h2 2【想一想想一想】如果将上述原电池中的锌换为铁如果将上述原电池中的锌换为铁, ,能否形成原电池能否形成原电池, ,如能如能, ,写出负极写出负极的电极反应式。的电极反应式。提示提示: :能形成原电池。负极的电极反应

3、式为能形成原电池。负极的电极反应式为fe-2efe-2e- -=fe=fe2+2+。学习任务二化学电池学习任务二化学电池任务驱动任务驱动: :日常生活中常用的锌锰干电池的结构如图日常生活中常用的锌锰干电池的结构如图, ,你能判断出它的正负极并指出其工你能判断出它的正负极并指出其工作时电子的流向吗作时电子的流向吗? ?1.1.干电池干电池最早使用的化学电池是最早使用的化学电池是_,_,它是一种它是一种_电池电池, ,放完电后不能再使放完电后不能再使用。用。锌锰电池锌锰电池一次性一次性2.2.充电电池充电电池充电电池又称充电电池又称_电池电池, ,它在放电时所进行的氧化还原反应它在放电时所进行的氧

4、化还原反应, ,在充电时可以在充电时可以_进行进行, ,使电池恢复到放电前的状态。使电池恢复到放电前的状态。常见的充电电池主要有常见的充电电池主要有:_:_、_、_。二次二次逆向逆向铅酸蓄电池铅酸蓄电池镍氢电池镍氢电池锂离子电池锂离子电池3.3.发展中的燃料电池发展中的燃料电池【情境情境思考思考】7 7月月1 1日是中国共产党的生日日是中国共产党的生日, ,从从20192019年起年起, ,每年的每年的7 7月月1 1日还多日还多了一重含义了一重含义: :国际航标协会第国际航标协会第1313届全会确定届全会确定, ,今后将每年的今后将每年的7 7月月1 1日设立为日设立为“世世界航标日界航标日

5、”, ,让更多人了解航标在保障船舶安全航行中起到的重要作用。让更多人了解航标在保障船舶安全航行中起到的重要作用。20192019年的主题是海上航标年的主题是海上航标成功的航行成功的航行, ,可持续发展的地球。青岛庆祝首个可持续发展的地球。青岛庆祝首个“世界航标日世界航标日”首次面向全国启动灯塔开放季。我国首创的海洋电池以铝板、首次面向全国启动灯塔开放季。我国首创的海洋电池以铝板、铂网作电极铂网作电极, ,海水为电解质溶液海水为电解质溶液, ,电池总反应为电池总反应为4al+3o4al+3o2 2+6h+6h2 2o=4al(oh)o=4al(oh)3 3。可。可用作灯塔所需的电池。用作灯塔所需

6、的电池。(1)(1)铝板在该电池中作什么极铝板在该电池中作什么极? ?发生什么变化发生什么变化? ?提示提示: :负极逐渐被消耗根据电池反应可知负极逐渐被消耗根据电池反应可知, ,铝被氧化铝被氧化, ,发生氧化反应发生氧化反应, ,是负是负极极, ,电池工作时铝板逐渐被消耗电池工作时铝板逐渐被消耗, ,转化成氢氧化铝。转化成氢氧化铝。(2)(2)铂电极作什么极铂电极作什么极, ,在该电极上发生反应的物质是什么在该电极上发生反应的物质是什么? ?提示提示: :正极氧气根据电池反应可知正极氧气根据电池反应可知, ,铂电极作正极铂电极作正极, ,本身不参与反应本身不参与反应, ,正极正极发生还原反应

7、的物质是氧气。发生还原反应的物质是氧气。(3)(3)在灯塔的使用过程中存在什么能量的转化在灯塔的使用过程中存在什么能量的转化? ?提示提示: :化学能转化为电能化学能转化为电能, ,电能转化为光能。电能转化为光能。课堂合作探究课堂合作探究探究任务一化学能与电能的转化探究任务一化学能与电能的转化【实验情境实验情境】按下面图示组装装置按下面图示组装装置, ,观察现象并回答问题。观察现象并回答问题。【问题探究问题探究】1.1.现象及解释现象及解释实验实验编号编号现象现象解释解释或或说明说明提示提示: :实验实验编号编号现象现象锌片逐渐溶解锌片逐渐溶解, ,表面有气泡表面有气泡, ,铜铜片表面无气泡片

8、表面无气泡锌片逐渐溶解锌片逐渐溶解, ,铜片表面有气铜片表面有气泡泡, ,电流表指针电流表指针 发生发生 偏转偏转两锌片逐渐溶两锌片逐渐溶解且表面都有解且表面都有气泡气泡, ,电流表指电流表指针不偏针不偏无现象无现象解释解释或或说明说明锌与稀硫酸发锌与稀硫酸发生置换反应产生置换反应产生氢气生氢气, ,而铜则而铜则不能不能锌与稀硫酸反锌与稀硫酸反应应, ,但氢气在铜但氢气在铜片上产生片上产生, ,导线导线中有电流中有电流锌与稀硫酸反锌与稀硫酸反应产生氢气应产生氢气, ,但但导线中无电流导线中无电流乙醇是非电解乙醇是非电解质质, ,与锌、铜都与锌、铜都不反应不反应2.2.改进与探究改进与探究(1)

9、(1)若将中铜片换作石墨棒若将中铜片换作石墨棒, ,能否产生电流能否产生电流 ? ?电极反应有无变化电极反应有无变化 ? ?提示提示: :改为石墨棒后改为石墨棒后, ,仍可形成原电池仍可形成原电池, ,产生电流。更换后锌作负极产生电流。更换后锌作负极, ,石墨棒作石墨棒作正极正极, ,电极反应与电池总反应均不变。电极反应与电池总反应均不变。(2)(2)若将中稀硫酸换成硫酸铜溶液若将中稀硫酸换成硫酸铜溶液, ,能否产生电流能否产生电流 ? ? 电极反应有何不同电极反应有何不同? ?提示提示: :将稀硫酸换成硫酸铜溶液将稀硫酸换成硫酸铜溶液, ,同样能形成原电池同样能形成原电池 , ,产生电流。产

10、生电流。znzn作负极作负极, ,发发生失电子的氧化反应生失电子的氧化反应, ,电极反应式为电极反应式为zn-2ezn-2e- -=zn=zn2+2+; ;铜作正极铜作正极, ,溶液中的溶液中的cucu2+2+在在铜电极上发生得电子的还原反应铜电极上发生得电子的还原反应, ,电极反应式为电极反应式为cucu2+2+2e+2e- -=cu,=cu,总反应式为总反应式为zn+cuzn+cu2+2+=cu+zn=cu+zn2+2+。(3)(3)实验中电子的流向是实验中电子的流向是_。溶液中。溶液中h h+ +移向移向_极极, , 移向移向_极。极。提示提示: :从锌极经外电路流向铜极从锌极经外电路流

11、向铜极cu(cu(或正或正) )zn(zn(或负或负) )24so3.3.结论结论(1)(1)原电池是如何构成闭合回路的原电池是如何构成闭合回路的? ?请从电子流向和离子移动方向分析。请从电子流向和离子移动方向分析。提示提示: :在外电路在外电路, ,电子从负极流出经导线流向正极电子从负极流出经导线流向正极, ,在电解质溶液中在电解质溶液中, ,阳离子向阳离子向正极移动正极移动, ,阴离子向负极移动。阴离子向负极移动。(2)(2)原电池是由哪几部分组成原电池是由哪几部分组成? ?各起什么作用各起什么作用? ?提示提示: :构成原电池需要有两个活泼性不同的电极构成原电池需要有两个活泼性不同的电极

12、, ,将电极插入电解质溶液中将电极插入电解质溶液中, ,两两电极间用导线连接使之构成闭合回路。电极的作用是导电电极间用导线连接使之构成闭合回路。电极的作用是导电, ,有些电池中电极材有些电池中电极材料会参加反应料会参加反应; ;导线的作用是传导电子导线的作用是传导电子; ;电解质溶液的作用是通过自由离子的电解质溶液的作用是通过自由离子的定向移动传导电荷。定向移动传导电荷。4.4.迁移应用迁移应用(1)(1)原电池的电极材料都必须是金属吗原电池的电极材料都必须是金属吗? ?提示提示: :原电池的电极材料可以是两种活泼性不同的金属原电池的电极材料可以是两种活泼性不同的金属 , ,也可以是一种金属与

13、也可以是一种金属与一种可导电的惰性材料一种可导电的惰性材料( (如非金属石墨等如非金属石墨等),),在燃料电池中在燃料电池中, ,电极材料均不发生电极材料均不发生反应反应, ,故两极均可用惰性材料。故两极均可用惰性材料。(2)(2)原电池中作负极的一定是活泼金属原电池中作负极的一定是活泼金属, ,作正极的一定是不活泼金属吗作正极的一定是不活泼金属吗? ?提示提示: :不一定。在原电池中的两极可以都是活泼金属不一定。在原电池中的两极可以都是活泼金属( (如如zn-fe-zn-fe-稀硫酸稀硫酸,zn,zn作负作负极极), ), 也可以都是不活泼金属也可以都是不活泼金属 ( (如如cu-ag-ag

14、nocu-ag-agno3 3溶液溶液,cu,cu作负极作负极), ), 也可以是一种也可以是一种金属和一种能导电的非金属金属和一种能导电的非金属( (如如cu-c-agnocu-c-agno3 3溶液溶液,cu,cu作负极作负极) )。(3)(3)复分解反应复分解反应_(_(填填 “ “能能”或或“不能不能”) ) 设计成原电池设计成原电池, ,原因是原因是_。提示提示: :不能复分解反应没有电子转移不能复分解反应没有电子转移, ,无法形成电流无法形成电流(4)(4)锌与稀硫酸反应时锌与稀硫酸反应时, ,若滴几滴硫酸铜溶液若滴几滴硫酸铜溶液, ,反应速率会加快反应速率会加快, ,试分析其原因

15、。试分析其原因。提示提示: :滴加硫酸铜溶液后滴加硫酸铜溶液后, ,会有少量锌与硫酸铜反应置换出铜会有少量锌与硫酸铜反应置换出铜, ,然后铜、锌分别然后铜、锌分别作为原电池的两个电极与稀硫酸而形成原电池作为原电池的两个电极与稀硫酸而形成原电池, ,从而加快锌与稀硫酸的反应。从而加快锌与稀硫酸的反应。【探究总结探究总结】1.1.铜锌原电池的工作原理铜锌原电池的工作原理电池总反应电池总反应:zn+2h:zn+2h+ +=zn=zn2+2+h+h2 2铜锌原电池记忆口诀铜锌原电池记忆口诀: :铜锌金属插硫酸铜锌金属插硫酸, ,电流针动一线牵电流针动一线牵, ,负极锌氧化腐蚀负极锌氧化腐蚀, ,正正极

16、铜把氢还原。极铜把氢还原。2.2.原电池构成条件原电池构成条件(1)(1)原电池反应必须是自发的氧化还原反应。原电池反应必须是自发的氧化还原反应。(2)(2)具有活动性不同的两个电极具有活动性不同的两个电极( (金属与金属或金属与能导电的非金属金属与金属或金属与能导电的非金属) )。(3)(3)两电极均插入电解质溶液中。两电极均插入电解质溶液中。(4)(4)电解质溶液、电极、导线形成闭合回路。电解质溶液、电极、导线形成闭合回路。3.3.原电池的判断方法原电池的判断方法4.4.原电池正负极的判断方法原电池正负极的判断方法【拓展提升拓展提升】原电池原理的应用原电池原理的应用1.1.比较金属的活动性

17、强弱比较金属的活动性强弱原电池中原电池中, ,一般活动性强的金属为负极一般活动性强的金属为负极, ,活动性弱的金属为正极活动性弱的金属为正极, ,即活动性即活动性: :负负极极( (金属金属)正极正极( (金属金属) )。2.2.加快氧化还原反应速率加快氧化还原反应速率(1)(1)原理原理: :原电池中原电池中, ,氧化反应和还原反应分别在两极进行氧化反应和还原反应分别在两极进行, ,使溶液中离子运动使溶液中离子运动时相互的干扰减小时相互的干扰减小, ,使反应速率增大。使反应速率增大。(2)(2)实例实例: :实验室用实验室用znzn和稀硫酸反应制取氢气时和稀硫酸反应制取氢气时, ,可滴入几滴

18、硫酸铜溶液可滴入几滴硫酸铜溶液, ,形成形成原电池原电池, ,加快反应速率。加快反应速率。5.5.设计原电池设计原电池(1)(1)依据依据: :已知一个氧化还原反应已知一个氧化还原反应, ,首先分析出氧化剂、还原剂首先分析出氧化剂、还原剂, ,一般还原剂为一般还原剂为负极材料负极材料( (或在负极上被氧化或在负极上被氧化),),氧化剂氧化剂( (电解质溶液中的阳离子电解质溶液中的阳离子) )在正极上被还在正极上被还原。原。(2)(2)实例实例: :以以fe+cusofe+cuso4 4=cu+feso=cu+feso4 4为例为例【探究训练探究训练】1.(20201.(2020周口高一检测周口

19、高一检测) )下列装置能形成原电池的是下列装置能形成原电池的是 ( () ) a.a.b.b.c.c.d.d.【解题指南解题指南】解答本题应注意以下两点解答本题应注意以下两点: :(1)(1)原电池的两电极活泼性不同原电池的两电极活泼性不同, ,负极材料一般要和电解质溶液发生反应。负极材料一般要和电解质溶液发生反应。(2)(2)酒精、蔗糖溶液、淀粉溶液不导电酒精、蔗糖溶液、淀粉溶液不导电, ,不能形成闭合回路。不能形成闭合回路。【解析解析】选选a a。根据构成原电池的。根据构成原电池的“两极一液一线一反应两极一液一线一反应”判断判断, ,装置装置不能不能形成闭合回路形成闭合回路; ;装置装置不

20、具有两个活动性不同的电极不具有两个活动性不同的电极, ,只能发生氧化还原反应只能发生氧化还原反应; ;装置装置中酒精不是电解质溶液。中酒精不是电解质溶液。【延伸探究延伸探究】(1)(1)装置中有什么现象装置中有什么现象? ?提示提示: :锌片发生氧化反应锌片发生氧化反应,zn-2e,zn-2e- -=zn=zn2+2+, ,电极溶解电极溶解, ,铜片上发生还原反应铜片上发生还原反应, , 2h2h+ +2e+2e- -=h=h2 2,有气泡产生。有气泡产生。(2)(2)装置中有什么现象装置中有什么现象? ?提示提示: :锌片电极溶解锌片电极溶解, ,铜片上有固体析出电极变粗。铜片上有固体析出电

21、极变粗。 2.(20202.(2020运城高一检测运城高一检测) )某学习小组为研究电化学原理某学习小组为研究电化学原理, ,设计如图设计如图装置。下列叙述不正确的是装置。下列叙述不正确的是( () )a.aa.a和和b b不连接时不连接时, ,铁片上会有金属铜析出铁片上会有金属铜析出b.ab.a和和b b用导线连接时用导线连接时, ,铜片上发生的反应为铜片上发生的反应为cucu2+2+2e+2e- -=cu=cuc.c.无论无论a a和和b b是否用导线连接是否用导线连接, ,铁片均溶解铁片均溶解, ,溶液从蓝色逐渐变成浅绿色溶液从蓝色逐渐变成浅绿色d.ad.a和和b b用导线连接时用导线连

22、接时, ,铁片上发生还原反应铁片上发生还原反应, ,溶液中溶液中 向铜电极移动向铜电极移动24so【解析解析】选选d d。a a和和b b不连接时不连接时, ,由于金属活动性由于金属活动性fecu,fecu,所以在铁片上会发生反所以在铁片上会发生反应应:fe+cu:fe+cu2+2+=fe=fe2+2+cu,+cu,在铁片上有金属铜析出在铁片上有金属铜析出,a,a正确正确;a;a和和b b用导线连接时用导线连接时, ,形形成了原电池成了原电池,cu,cu作原电池的正极作原电池的正极, ,在铜片上发生的反应为在铜片上发生的反应为cucu2+2+2e+2e- -=cu,b=cu,b正确正确; ;无

23、论无论a a和和b b是否连接是否连接,fe,fe都会失去电子都会失去电子, ,变为变为fefe2+2+, ,而而cucu2+2+会得到电子变为会得到电子变为cu,cu,所以所以铁片均会溶解铁片均会溶解, ,溶液从蓝色逐渐变成浅绿色溶液从蓝色逐渐变成浅绿色,c,c正确正确;a;a和和b b用导线连接后用导线连接后, ,铁作负铁作负极极, ,铜作正极铜作正极, ,铁片上发生氧化反应铁片上发生氧化反应, ,溶液中硫酸根离子向铁电极移动溶液中硫酸根离子向铁电极移动,d,d错误。错误。3.(20203.(2020包头高一检测包头高一检测) )某兴趣小组设计的简易原电池装置如图所示。该电某兴趣小组设计的

24、简易原电池装置如图所示。该电池工作时池工作时, ,下列说法正确的是下列说法正确的是( () )a.a.锌片作正极锌片作正极b.b.碳棒上有气泡产生碳棒上有气泡产生c.c.可将电能转化为化学能可将电能转化为化学能d.d.电子由碳棒经滤纸流向锌片电子由碳棒经滤纸流向锌片【解析解析】选选b b。锌片是负极。锌片是负极,a,a错误错误;h;h+ +在碳棒上得电子转化为氢气在碳棒上得电子转化为氢气,b,b项正确项正确; ;原原电池能将化学能转变为电能电池能将化学能转变为电能,c,c错误错误; ;锌片是负极锌片是负极, ,碳棒是正极碳棒是正极, ,则电子由锌片经则电子由锌片经滤纸流向碳棒滤纸流向碳棒,d,

25、d错误。错误。装置装置 现象现象二价金属二价金属a a不断溶解不断溶解c c的质量增加的质量增加a a上有气体产生上有气体产生4.(20194.(2019商丘高一检测商丘高一检测) )由由a a、b b、c c、d d四种金属按下表中装置进行实验。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根据实验现象回答下列问题: :(1)(1)装置甲中负极的电极反应式是装置甲中负极的电极反应式是_。(2)(2)装置乙中正极的电极反应式是装置乙中正极的电极反应式是_ _。(3)(3)装置丙中溶液的酸性装置丙中溶液的酸性_(_(填填“增强增强”“”“减弱减弱”或或“不变不变”) )。(4)(4)四种

26、金属活泼性由强到弱的顺序是四种金属活泼性由强到弱的顺序是_ _。【解析解析】甲、乙、丙均为原电池装置。依据原电池原理甲、乙、丙均为原电池装置。依据原电池原理, ,甲中甲中a a不断溶解不断溶解, ,则则a a为负极、为负极、b b为正极为正极, ,活泼性活泼性ab;ab;乙中乙中c c极增重极增重, ,即析出即析出cu,cu,则则b b为负极为负极, ,活泼性活泼性bc;bc;丙中丙中a a上有气体即上有气体即h h2 2产生产生, ,则则a a为正极为正极, ,活泼性活泼性da,da,随着随着h h+ +的消耗的消耗, ,酸性减弱。酸性减弱。答案答案: :(1)a-2e(1)a-2e- -=

27、a=a2+2+(2)cu(2)cu2+2+2e+2e- -=cu=cu(3)(3)减弱减弱(4)dabc(4)dabc【补偿训练补偿训练】1.1.利用反应利用反应2cu+o2cu+o2 2+2h+2h2 2soso4 4=2cuso=2cuso4 4+2h+2h2 2o o可制备可制备cusocuso4 4, ,若将该反应设计为原若将该反应设计为原电池电池, ,则则: :(1)(1)负极材料是负极材料是_(_(写名称写名称),),电极反应式为电极反应式为_。(2)(2)正极电极反应式为正极电极反应式为_ _。(3)(3)溶液中溶液中 向向_极移动。极移动。24so【解析解析】该氧化还原反应中还

28、原剂为该氧化还原反应中还原剂为cu,cu,故负极是铜故负极是铜, ,电极反应式为电极反应式为cu-2ecu-2e- -=cu=cu2+2+, ,氧化剂是氧化剂是o o2 2, ,故正极反应式为故正极反应式为o o2 2+4h+4h+ +4e+4e- -=2h=2h2 2o,o,溶液中阴离子溶液中阴离子 向负极移动。向负极移动。答案答案: :(1)(1)铜铜cu-2ecu-2e- -=cu=cu2+2+(2)o(2)o2 2+4h+4h+ +4e+4e- -=2h=2h2 2o o(3)(3)负负24so2.2.现有如下两个反应现有如下两个反应: :(a)naoh+hcl=nacl+h(a)na

29、oh+hcl=nacl+h2 2o o(b)cu+2ag(b)cu+2ag+ +=2ag+cu=2ag+cu2+2+(1)(1)根据两反应本质根据两反应本质, ,判断能否设计成原电池判断能否设计成原电池_。(2)(2)如果不能如果不能, ,说明其原因说明其原因_。(3)(3)如果可以如果可以, ,则写出正、负极材料、其电极反应式、反应类型则写出正、负极材料、其电极反应式、反应类型(“(“氧化反应氧化反应”或或“还原反应还原反应”):):负极负极:_,_,_:_,_,_。正极正极:_,_,_:_,_,_。【解析解析】(1)(1)只有自发的氧化还原反应才能设计成原电池只有自发的氧化还原反应才能设计

30、成原电池,(b),(b)是氧化还原反应是氧化还原反应且能自发进行。且能自发进行。(3)(3)根据电池反应式根据电池反应式cu+2agcu+2ag+ +=2ag+cu=2ag+cu2+2+可知可知,cu,cu失电子作负极失电子作负极, ,负极材料是负极材料是cu,cu,正极材料应是比铜不活泼的金属或能导电的非金属正极材料应是比铜不活泼的金属或能导电的非金属;ag;ag+ +得电子得电子, ,所以此电解质所以此电解质溶液只能为溶液只能为agnoagno3 3溶液。溶液。答案答案: :(1)(a)(1)(a)不能不能,(b),(b)可以可以(2)(a)(2)(a)不是氧化还原反应不是氧化还原反应,

31、,没有电子转移没有电子转移(3)cu(3)cucu-2ecu-2e- -=cu=cu2+2+氧化反应碳棒、氧化反应碳棒、agag、铂、金、铂、金( (任选一任选一) )2ag2ag+ +2e+2e- -=2ag=2ag还原反应还原反应探究任务二化学电池探究任务二化学电池【科技情境科技情境】20192019年年5 5月月, ,加拿大滑铁卢大学加拿大滑铁卢大学(university of waterloo)(university of waterloo)研究人员研发出一研究人员研发出一种新型燃料电池种新型燃料电池, ,与目前的电池技术相比与目前的电池技术相比, ,可让电动车的续航增长可让电动车的续

32、航增长1010倍。如果倍。如果可实现大规模生产可实现大规模生产, ,成本也不会太高成本也不会太高, ,可为汽车提供电力。可为汽车提供电力。【问题探究问题探究】1.1.如图是锌锰干电池的示意图如图是锌锰干电池的示意图, ,据图回答下列问题据图回答下列问题: :(1)(1)写出负极发生的电极反应式。写出负极发生的电极反应式。提示提示: :zn-2ezn-2e- -=zn=zn2+2+。(2)(2)其正极发生的电极反应为其正极发生的电极反应为2mno2mno2 2+2 +2e+2 +2e- -=mn=mn2 2o o3 3+2nh+2nh3 3+h+h2 2o o。试分析。试分析锌锰干电池的缺陷。锌

33、锰干电池的缺陷。提示提示: :锌锰干电池电量小锌锰干电池电量小, ,而且在放电过程中容易发生气胀或漏液而且在放电过程中容易发生气胀或漏液, ,会导致电器会导致电器设备的腐蚀。设备的腐蚀。4nh(3)(3)针对缺陷针对缺陷, ,提出你的改进措施。提出你的改进措施。提示提示: :在外壳套上防腐金属筒或塑料筒制成防漏电池在外壳套上防腐金属筒或塑料筒制成防漏电池; ;将电池内的电解质将电池内的电解质进行更换进行更换, ,并在构造上进行改进并在构造上进行改进, ,制成不产生腐蚀性物质的干电池。制成不产生腐蚀性物质的干电池。2.2.铅蓄电池在充电、放电过程中发生的氧化还原反应是可逆反应吗铅蓄电池在充电、放

34、电过程中发生的氧化还原反应是可逆反应吗? ?提示提示: :不是。因为充电和放电过程中氧化还原反应发生的条件不相同。不是。因为充电和放电过程中氧化还原反应发生的条件不相同。3.3.燃料电池燃料电池_(_(填填 “ “是是”或或 “ “不是不是”) ) 通过燃料的燃烧实现能量的转通过燃料的燃烧实现能量的转化。化。提示提示: :不是。燃料电池使可燃物与氧化剂在不同电极上反应不是。燃料电池使可燃物与氧化剂在不同电极上反应, ,并没有发生燃烧。并没有发生燃烧。4.4.结合所学知识总结结合所学知识总结: :干电池与充电电池的本质区别。干电池与充电电池的本质区别。提示提示: :干电池是一次性电池干电池是一次

35、性电池, ,放电之后不能充电放电之后不能充电, ,即内部的氧化还原反应是不可即内部的氧化还原反应是不可逆的逆的; ;充电电池又称二次电池充电电池又称二次电池, ,它在放电时所进行的氧化还原反应在充电时可它在放电时所进行的氧化还原反应在充电时可以逆向进行以逆向进行, , 使电池恢复到放电前的状态。使电池恢复到放电前的状态。【探究总结探究总结】1.1.充电电池可实现化学能与电能的相互转化充电电池可实现化学能与电能的相互转化, ,而一次电池不能。而一次电池不能。2.2.燃料电池不是可充电电池燃料电池不是可充电电池, ,且燃料电池中不发生燃烧。且燃料电池中不发生燃烧。3.3.几种电池的特点几种电池的特

36、点名称名称干电池干电池( (一次电池一次电池) )充电电池充电电池( (二次电池二次电池) )燃料电池燃料电池特点特点活性物质活性物质( (发生发生氧化还原反应的物氧化还原反应的物质质) )消耗到一定程消耗到一定程度后度后, ,不能再使用不能再使用电解质溶液为胶电解质溶液为胶状状, ,不流动不流动放电后可再充电使放电后可再充电使活性物质获得再生活性物质获得再生可以多次充电可以多次充电, ,重重复使用复使用电极本身不包含活性物电极本身不包含活性物质质, ,只是一个催化转换元件只是一个催化转换元件工作时工作时, ,燃料和氧化剂连燃料和氧化剂连续地由外部供给续地由外部供给, ,在电极上在电极上不断地

37、进行反应不断地进行反应, ,生成物不生成物不断地被排出断地被排出举例举例普通的锌锰电池、普通的锌锰电池、碱性锌锰电池、银碱性锌锰电池、银锌电池等锌电池等铅蓄电池、锂电池、铅蓄电池、锂电池、镍镉电池镍镉电池氢氧燃料电池、氢氧燃料电池、chch4 4燃料电燃料电池、池、chch3 3ohoh燃料电池等燃料电池等【拓展提升拓展提升】1.1.燃料电池的优点燃料电池的优点(1)(1)能量转化效率可高达能量转化效率可高达50%50%。还可回收发电过程中产生的余热。还可回收发电过程中产生的余热, ,综合考虑效率综合考虑效率能达到能达到80%80%。(2)(2)排出物主要是水蒸气等洁净的气体排出物主要是水蒸气

38、等洁净的气体, ,不会污染环境。不会污染环境。(3)(3)可开发燃料来源途径可开发燃料来源途径, ,缓解能源紧张。缓解能源紧张。(4)(4)随时补充电网在用电高峰时所需的部分电能。随时补充电网在用电高峰时所需的部分电能。(5)(5)它的体积小它的体积小, ,拆装都很方便拆装都很方便, ,这可节省建电站的时间。这可节省建电站的时间。2.2.氢氧燃料电池氢氧燃料电池氢氧燃料电池氢氧燃料电池( (如图所示如图所示) )电池总反应式电池总反应式: :2h2h2 2+o+o2 2=2h=2h2 2o o(1)(1)电解质溶液为硫酸时电解质溶液为硫酸时: :负极负极:2h:2h2 2-4e-4e- -=4

39、h=4h+ +phph变小变小正极正极:o:o2 2+4h+4h+ +4e+4e- -=2h=2h2 2o ophph变大变大总的溶液被稀释总的溶液被稀释,ph,ph变大。变大。(2)(2)电解质溶液为电解质溶液为kohkoh溶液时溶液时: :负极负极:2h:2h2 2-4e-4e- -+4oh+4oh- -=4h=4h2 2o ophph变小变小正极正极:o:o2 2+2h+2h2 2o+4eo+4e- -=4oh=4oh- -phph变大变大总的溶液被稀释总的溶液被稀释,ph,ph变小。变小。 【探究训练探究训练】1.(20201.(2020锦州高一检测锦州高一检测) )下图是汽车的启动电

40、源常用铅蓄电池下图是汽车的启动电源常用铅蓄电池, ,其放电时的原其放电时的原电池反应如下电池反应如下:pbo:pbo2 2+pb+2h+pb+2h2 2soso4 4=2pbso=2pbso4 4+2h+2h2 2o,o,根据此反应判断根据此反应判断, ,下列叙述中下列叙述中正确的是正确的是( () )a.pba.pb是正极是正极b.pbob.pbo2 2得电子得电子, ,被氧化被氧化c.c.负极反应是负极反应是pb+ -2epb+ -2e- -=pbso=pbso4 4d.d.电池放电时电池放电时, ,溶液的酸性增强溶液的酸性增强24so【解题探究解题探究】解答本题需注意以下三点解答本题需注

41、意以下三点: :(1)(1)根据总反应式分析铅蓄电池的工作原理。根据总反应式分析铅蓄电池的工作原理。(2)(2)铅蓄电池正负极的判断。铅蓄电池正负极的判断。(3)(3)根据总反应式书写铅蓄电池电极反应式。根据总反应式书写铅蓄电池电极反应式。【解析解析】选选c c。由图及电极反应式可得铅蓄电池负极材料是。由图及电极反应式可得铅蓄电池负极材料是pb,pb,正极材料是正极材料是pbopbo2 2, ,电解质溶液是硫酸溶液。从铅蓄电池的放电反应可以看出电解质溶液是硫酸溶液。从铅蓄电池的放电反应可以看出: :放电过程中放电过程中pbpb失去失去电子变为电子变为pbpb2+2+, ,发生氧化反应发生氧化反

42、应, ,因而因而pbpb是负极是负极;pbo;pbo2 2得到电子发生还原反应得到电子发生还原反应, ,被还被还原原; ;反应过程中消耗了反应过程中消耗了h h2 2soso4 4, ,使溶液的酸性减弱。使溶液的酸性减弱。2.(20192.(2019银川高一检测银川高一检测) )普通锌锰干电池的简图如图普通锌锰干电池的简图如图所示所示, ,它是用锌皮制成的锌筒作电极兼作容器它是用锌皮制成的锌筒作电极兼作容器, ,中央插中央插一根石墨棒一根石墨棒, ,石墨棒顶端加一铜帽。在石墨棒周围填满石墨棒顶端加一铜帽。在石墨棒周围填满二氧化锰和炭黑的混合物二氧化锰和炭黑的混合物, ,并用离子可以通过的长纤维

43、并用离子可以通过的长纤维纸包裹作隔膜纸包裹作隔膜, ,隔膜外是用氯化铵和淀粉等调成糊状作电解质溶液。该电池工隔膜外是用氯化铵和淀粉等调成糊状作电解质溶液。该电池工作时的总反应为作时的总反应为zn+2 +2mnozn+2 +2mno2 2=zn(nh=zn(nh3 3) )2 2 2+2+mn+mn2 2o o3 3+h+h2 2o,o,关于锌锰干电池的关于锌锰干电池的下列说法中正确的是下列说法中正确的是( () )4nha.a.当该电池电压逐渐下降后当该电池电压逐渐下降后, ,能重新充电复原能重新充电复原b.b.电池工作一段时间后电池工作一段时间后, ,石墨棒会逐渐变细石墨棒会逐渐变细c.c.

44、电池工作时电池工作时, ,电子由正极通过外电路流向负极电子由正极通过外电路流向负极d.d.外电路中每通过外电路中每通过0.1 mol0.1 mol电子电子, ,锌的质量理论上减小锌的质量理论上减小3.25 g3.25 g【解析解析】选选d d。干电池是一次电池。干电池是一次电池, ,一次电池不能重复使用一次电池不能重复使用, ,因此不能重新充电因此不能重新充电复原复原, ,故故a a错误错误; ;该原电池放电时该原电池放电时, ,石墨棒作正极石墨棒作正极, ,不被消耗不被消耗, ,故故b b错误错误; ;原电池工原电池工作时作时, ,负极上失电子发生氧化反应负极上失电子发生氧化反应, ,正极上

45、得电子发生还原反应正极上得电子发生还原反应, ,电子从负极沿电子从负极沿导线流向正极导线流向正极, ,故故c c错误错误; ;外电路中每通过外电路中每通过0.1 mol0.1 mol电子电子, ,消耗锌的物质的量为消耗锌的物质的量为0.05 mol,0.05 mol,锌的质量理论上减小锌的质量理论上减小3.25 g,3.25 g,故故d d正确。正确。3.3.微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用, ,有一种银锌电池有一种银锌电池, ,其电极分别是其电极分别是agag2 2o o和和zn,zn,电解质溶液为电解质溶液为kohkoh溶液溶液, ,总反应为总反应为ag

46、ag2 2o+zn=zno+2ag,o+zn=zno+2ag,其中一个电极反应其中一个电极反应为为agag2 2o+ho+h2 2o+2eo+2e- -=2ag+2oh=2ag+2oh- -。(1)(1)判断正负极的材料。判断正负极的材料。提示提示: :根据电池总反应可知根据电池总反应可知,zn,zn失电子被氧化而溶解失电子被氧化而溶解,ag,ag2 2o o得电子被还原发生还得电子被还原发生还原反应。因此原反应。因此znzn为负极材料为负极材料,ag,ag2 2o o为正极材料。为正极材料。(2)(2)写出另一电极的电极反应式写出另一电极的电极反应式, ,并判断反应类型。并判断反应类型。提示

47、提示: :zn+2ohzn+2oh- -2e-2e- -=zno+h=zno+h2 2o,o,氧化反应。利用总的电池反应式减去一极的电氧化反应。利用总的电池反应式减去一极的电极反应式极反应式, ,就可以得到另一极的电极反应式。就可以得到另一极的电极反应式。(3)(3)判断电池工作时判断电池工作时, ,电子的流动方向和电解质溶液中离子的流动方向。电子的流动方向和电解质溶液中离子的流动方向。提示提示: :电池工作时电池工作时, ,电子由负极经外电路到正极电子由负极经外电路到正极, ,即电子从即电子从znzn极经外电路到极经外电路到agag2 2o o极。溶液中的阳离子流向电池的正极极。溶液中的阳离

48、子流向电池的正极(ag(ag2 2o),o),阴离子流向电池的负极阴离子流向电池的负极(zn)(zn)。(4)(4)在电池使用的过程中在电池使用的过程中, ,电解质溶液中电解质溶液中kohkoh的物质的量怎样变化的物质的量怎样变化? ?提示提示: :不变。电池中不变。电池中kohkoh只起增强导电的作用只起增强导电的作用, ,不参与反应不参与反应, ,故电池使用过程中故电池使用过程中kohkoh的物质的量不变。的物质的量不变。(5)(5)当电池工作时通过电路对外提供了当电池工作时通过电路对外提供了1 mol1 mol电子电子, ,计算消耗的负极的质量。计算消耗的负极的质量。提示提示: :32.

49、5 g32.5 g。根据电极反应式。根据电极反应式,1 mol zn,1 mol zn失失2 mol2 mol电子电子, ,因此当通过因此当通过1 mol1 mol电子电子时时, ,负极消耗负极消耗znzn的物质的量为的物质的量为0.5 mol,0.5 mol,其质量为其质量为32.5 g32.5 g。【补偿训练补偿训练】1.(20191.(2019大连高一检测大连高一检测)led)led产品的使用为城市增添色彩。下图是氢氧燃料电产品的使用为城市增添色彩。下图是氢氧燃料电池驱动池驱动ledled发光的一种装置示意图。下列有关叙述正确的是发光的一种装置示意图。下列有关叙述正确的是( () )a.

50、aa.a处通入氧气处通入氧气,b,b处通入氢气处通入氢气b.b.通入通入h h2 2的电极发生反应的电极发生反应:h:h2 2-2e-2e- -=2h=2h+ +c.c.通入通入o o2 2的电极为电池的正极的电极为电池的正极d.d.该装置将化学能最终转化为电能该装置将化学能最终转化为电能【解析解析】选选c c。由电子流向可知。由电子流向可知a a为负极为负极,b,b为正极为正极, ,负极上发生氧化反应负极上发生氧化反应, ,通入通入的是氢气的是氢气, ,正极上发生还原反应正极上发生还原反应, ,通入的是氧气通入的是氧气, ,故故a a错误错误;a;a为负极为负极, ,通入氢气通入氢气, ,电

51、解质溶液为碱性电解质溶液为碱性, ,因此发生的电极反应为因此发生的电极反应为h h2 2-2e-2e- -+2oh+2oh- -=2h=2h2 2o,o,故故b b错误错误; ;氧气氧气得电子得电子, ,因此通入氧气的电极为电池的正极因此通入氧气的电极为电池的正极, ,故故c c正确正确; ;该装置的能量转换是化该装置的能量转换是化学能学能电能电能光能光能, ,故故d d错误。错误。2.(20192.(2019常州高一检测常州高一检测)“)“盐水动力盐水动力”玩具车的电池以镁片、活性炭为电极玩具车的电池以镁片、活性炭为电极, ,向极板上滴加食盐水后电池便可工作向极板上滴加食盐水后电池便可工作,

52、 ,电池反应为电池反应为2mg+o2mg+o2 2+2h+2h2 2o=2mg(oh)o=2mg(oh)2 2。下列关于该电池的说法错误的是下列关于该电池的说法错误的是( () )a.a.镁片作为负极镁片作为负极b.b.食盐水作为电解质溶液食盐水作为电解质溶液c.c.电池工作时镁片逐渐被消耗电池工作时镁片逐渐被消耗d.d.电池工作时实现了电能向化学能的转化电池工作时实现了电能向化学能的转化【解析解析】选选d d。根据原电池反应式知。根据原电池反应式知, ,镁元素化合价由镁元素化合价由0 0变为变为+2,+2,所以所以mgmg失电子失电子作负极作负极, ,故故a a正确正确; ;该原电池中该原电

53、池中, ,电解质溶液是食盐水电解质溶液是食盐水, ,故故b b正确正确; ;负极电极反应式负极电极反应式为为mg-2emg-2e- -+2oh+2oh- -=mg(oh)=mg(oh)2 2, ,所以电池工作时镁片逐渐被消耗所以电池工作时镁片逐渐被消耗, ,故故c c正确正确; ;该装置该装置是将化学能转化为电能的装置是将化学能转化为电能的装置, ,为原电池为原电池, ,故故d d错误。错误。3.3.铁镍蓄电池又称爱迪生电池铁镍蓄电池又称爱迪生电池, ,放电时的总反应为放电时的总反应为fe+nife+ni2 2o o3 3+3h+3h2 2o=fe(oh)o=fe(oh)2 2+2ni(oh)

54、+2ni(oh)2 2。下列有关该电池的说法不正确的是下列有关该电池的说法不正确的是( () )a.a.电池的电解液为碱性溶液电池的电解液为碱性溶液, ,正极为正极为nini2 2o o3 3、负极为、负极为fefeb.b.电池放电时电池放电时, ,负极反应为负极反应为fe+2ohfe+2oh- -2e-2e- -=fe(oh)=fe(oh)2 2c.c.电池放电过程中电池放电过程中, ,阴离子向负极移动阴离子向负极移动d.d.电池放电时电池放电时, ,正极发生氧化反应正极发生氧化反应【解析解析】选选d d。根据电池总反应。根据电池总反应, ,电解液为碱性溶液电解液为碱性溶液, ,根据原电池的

55、工作原理根据原电池的工作原理, ,正极上得到电子正极上得到电子, ,化合价降低化合价降低, ,负极上失去电子负极上失去电子, ,化合价升高化合价升高, ,因此因此fefe为负为负极极,ni,ni2 2o o3 3为正极为正极, ,故故a a正确正确; ;根据电池总反应根据电池总反应, ,负极反应式为负极反应式为fe-2efe-2e- -+2oh+2oh- -=fe(oh)=fe(oh)2 2, ,故故b b正确正确; ;根据原电池的工作原理根据原电池的工作原理, ,阴离子向负极移动阴离子向负极移动, ,阳离子向正阳离子向正极移动极移动, ,故故c c正确正确; ;根据根据a a项分析项分析,

56、,正极上得到电子正极上得到电子, ,化合价降低化合价降低, ,发生还原反应发生还原反应, ,故故d d错误。错误。1.(20201.(2020怀化高一检测怀化高一检测) )一种氢能的制取、贮存及利用如图所示一种氢能的制取、贮存及利用如图所示, ,图示中能量图示中能量转化方式不涉及转化方式不涉及( () ) a.a.电能电能化学能化学能b.b.光能光能化学能化学能c.c.化学能化学能电能电能d.d.电能电能机械能机械能课堂素养达标【解析解析】选选a a。氢能的制取、贮存及利用未涉及电能转化为化学能。氢能的制取、贮存及利用未涉及电能转化为化学能, ,故选故选a;a;太阳太阳光照射光照射, ,贮存氢

57、气贮存氢气, ,为光能转化为化学能为光能转化为化学能, ,故不选故不选b;b;氢气燃料电池的使用氢气燃料电池的使用, ,为化学为化学能转化为电能能转化为电能, ,故不选故不选c;c;氢气燃料电池车的运动氢气燃料电池车的运动, ,为电能转化为机械能为电能转化为机械能, ,故不选故不选d d。2.2.如图为某兴趣小组制作的番茄电池如图为某兴趣小组制作的番茄电池, ,下列说法正确的是下列说法正确的是( () )a.a.电子由铜通过导线流向锌电子由铜通过导线流向锌b.b.该装置是将电能转化为化学能的装置该装置是将电能转化为化学能的装置c.c.锌电极发生氧化反应锌电极发生氧化反应d.d.电流由锌通过导线

58、流向铜电流由锌通过导线流向铜【解析解析】选选c c。铜作正极。铜作正极, ,锌作负极锌作负极, ,因此电子由锌流向铜因此电子由锌流向铜, ,故故a a错误错误; ;该装置将化该装置将化学能转化为电能学能转化为电能, ,故故b b错误错误; ;锌作负极失去电子锌作负极失去电子, ,发生氧化反应发生氧化反应, ,故故c c正确正确; ;电子与电子与电流的方向相反电流的方向相反, ,因此电流由铜极流向锌极因此电流由铜极流向锌极, ,故故d d错误。错误。3.3.下列关于原电池的叙述下列关于原电池的叙述, ,正确的是正确的是( () )a.a.构成原电池的正极和负极材料必须是两种活泼性不同的金属构成原

59、电池的正极和负极材料必须是两种活泼性不同的金属b.b.原电池是将化学能转变为电能的装置原电池是将化学能转变为电能的装置c.c.在原电池中在原电池中, ,电子流出的一极是负极电子流出的一极是负极, ,该电极被还原该电极被还原d.d.原电池放电时原电池放电时, ,电流的方向是从负极到正极电流的方向是从负极到正极【解析解析】选选b b。构成原电池的正极和负极可以是两种活泼性不同的金属。构成原电池的正极和负极可以是两种活泼性不同的金属, ,也可以也可以是导电的非金属是导电的非金属( (如石墨棒如石墨棒) )和金属和金属,a,a错误错误; ;原电池是将化学能转变为电能的装原电池是将化学能转变为电能的装置

60、置,b,b正确正确; ;在原电池中在原电池中, ,负极上发生失去电子的氧化反应负极上发生失去电子的氧化反应, ,正极上发生得到电子正极上发生得到电子的还原反应的还原反应, ,所以电子从负极沿导线流向正极所以电子从负极沿导线流向正极,c,c错误错误; ;原电池放电时原电池放电时, ,电子从负电子从负极沿导线流向正极极沿导线流向正极, ,则电流的方向是从正极到负极则电流的方向是从正极到负极,d,d错误。错误。【补偿训练补偿训练】对原电池的电极名称对原电池的电极名称, ,下列叙述中错误的是下列叙述中错误的是( () )a.a.电子流入的一极为正极电子流入的一极为正极b.b.比较不活泼的一极为正极比较