原电池 化学电源(80).ppt

1、1了解原电池的工作原理，能写出电极反应式和电池反应方程式。 2了解常见化学电源的种类及其工作原理。,第二讲原电池化学电源,1新型电池的原理分析，电极判断，电极和电池反应式的书写。 2原电池在能源危机的作用。,一、原电池 1装置特点： 转化为 。 2原电池的电极 原电池的负极 金属发生 反应向外电路 电子 原电池的正极 金属(或惰性电极如石墨)发生 外电路提供的电子,化学能,电能,活泼,氧化,不活泼,还原反应,接受,提供,3原电池的构成条件 (1)能自发地发生 。 (2)电解质溶液(构成电路或参加反应)。 (3)由还原剂和导体构成 极系统，由氧化剂和导体构成 极系统。 (4)形成 (两电极接触或

2、用导线连接)。,氧化还原反应,负,正,闭合回路,4工作原理(以锌铜原电池为例，如图所示),Zn,Cu,Zn2e=Zn2,Cu22e=Cu,负极,正极,ZnCu2=Zn2Cu,四个观察 原电池的四个判定方法 观察电极两极为导体且存在活泼性差异(燃料电池 的电极一般为惰性电极)； 观察溶液两极插入溶液中； 观察回路形成闭合回路或两极直接接触； 观察本质原电池反应是自发的氧化还原反应。,必考点47 原电池正负极的判断方法和电极反应式的书写 一、原电池的正负极的判断,二、电极反应式的书写 1一般电极反应式的书写,角度3.电池在工农业生产和生活中的应用 4(2012四川理综，11)一种基于酸性燃料电池原

3、理设计的酒精检测仪，负极上的反应为：CH3CH2OH4eH2O=CH3COOH4H。下列有关说法正确的是()。 A检测时，电解质溶液中的H向负极移动 B若有0.4 mol电子转移，则在标准状况下消耗4.48 L氧气 C电池反应的化学方程式为： CH3CH2OHO2=CH3COOHH2O D正极上发生的反应为：O24e2H2O=4OH,解析A项，检测时，电解质溶液中的H移向正极；B项，若反应中有0.4 mol电子转移，则在标况下消耗的O2体积为2.24 L；D项，电解质溶液呈酸性，正极上发生的反应为O24e4H=2H2O。 答案C,4(2011安徽理综，12)研究人员最近发明了一种“水”电池，这

4、种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电，在海水中电池总反应可表示为：5MnO22Ag2NaCl=Na2Mn5O102AgCl，下列“水”电池在海水中放电时的有关说法正确的是 ()。 A正极反应式：AgCle=AgCl B每生成1 mol Na2Mn5O10转移2 mol电子 CNa不断向“水”电池的负极移动 DAgCl是还原产物,解析A项，AgCle=AgCl应为负极反应式，故错误；B项，负极只有Ag失电子，根据电荷守恒，由总反应式可知B项正确；C项，Na向正极移动，故错误；D项，AgCl为氧化产物，故错误。 答案B,二、常见化学电源,Zn2OH2e =Zn(OH)2,Zn2MnO2 2

5、H2O=2MnOOH Zn(OH)2,可充电电池充电时电极与外接电源的正、负极如何连接？ 提示可充电电池充电时的电极接法为：,【样题2】 新型电池的开发和利用 (2012黄冈二模)(1)二甲醚(CH3OCH3)燃料电池的工作原理如图一所示。,该电池正极的电极反应式为_。 电池在放电过程中，b对应的电极周围溶液的pH_(填“增大”、“减小”或“不变”)。 (2)以上述电池为电源，通过导线与图二电解池相连。 X、Y为石墨，a为2 L 0.1 molL1 KCl溶液，写出电解总反应的离子方程式：_。 X、Y分别为铜、银，a为1 L 0.2 molL1 AgNO3溶液，写出Y电极反应式：_。,(3)室

6、温时，按上述(2)电解一段时间后，取25 mL上述电解后的溶液，滴加0.4 molL1醋酸溶液得到图三所示曲线(不考虑能量损失和气体溶于水，溶液体积变化忽略不计)。 结合图三计算，上述电解过程中消耗二甲醚的质量为_。 若图三的B点pH7，则滴定终点在_区间(填“AB”、“BC”或“CD”)。 C点溶液中各离子浓度大小关系是_。,电解后得到KOH溶液，与醋酸恰好中和时显碱性，pH7时溶液显中性，故滴定终点在AB区间。 C点对应的是醋酸和醋酸钾的混合溶液，显酸性，故溶液中的离子浓度大小关系为c(CH3COO)c(K)c(H)c(OH)。,原电池正、负极的判断基础是自发进行的氧化还原反应，如果给出一

7、个化学反应方程式判断正、负极，可以直接根据化合价的升降来判断，发生氧化反应的一极为负极，发生还原反应的一极为正极。 判断电极时，不能简单地依据金属的活泼性来判断，要看反应的具体情况，如：a.Al在强碱性溶液中比Mg更易失电子，Al作负极，Mg作正极；b.Fe、Al在浓HNO3中钝化后，比Cu等金属更难失电子，Cu等金属作负极，Fe、Al作正极。,原电池正负极判断的注意点,【应用1】 (2013保定质检)原电池正、负电极的极性不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列由不同材料组成的原电池，电极反应正确的是 ()。 A由Fe、Cu与稀硫酸组成的原电池，其负极反应式为Fe3e=Fe3 B由

8、Al、Mg与氢氧化钠溶液组成的原电池，其负极反应式为Mg2e2OH=Mg(OH)2 C由Pb、Cu与氯化铁溶液组成的原电池，其正极反应式为Cu2e=Cu2 D由Al、Cu与浓硝酸组成的原电池，其负极反应式为Cu2e=Cu2,答案D,必考点48 原电池原理在化工、农业生产及科研中的应用 1加快氧化还原反应的速率 一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率增大。 例如，在Zn与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液能使产生H2的反应速率加快。 2比较金属活动性强弱 两种金属分别做原电池的两极时，一般做负极的金属比做正极的金属活泼。 例如，有两种金属a、b，用导线连接后插入到稀H2SO4中

9、，观察到a溶解，b极上有气泡产生，则推测a为负极，b为正极，则金属活动性ab。,3用于金属的防护 使被保护的金属制品做原电池正极而得到保护。 例如，要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁等，可用导线将其与一块锌块相连，使锌做原电池的负极。 4设计电池，制造化学电源 如根据以下反应设计的原电池如下表所示：,5.探究金属腐蚀的快慢规律 不同类型的腐蚀规律 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,【典例2】 (2012吉林期末质检)实验发现，298 K时，在FeCl3酸性溶液中加入少量锌粒后，Fe3立即被还原成Fe2。某化学兴趣小组根据该实验事实设计了如图所示的原电池装置。下列有

10、关说法中正确的是 ()。 A该原电池的正极反应是： Zn2e=Zn2 B左烧杯中溶液的红色逐渐褪去 C该电池铂电极上有气泡出现 D该电池总反应为：3Zn2Fe3=2Fe3Zn2,解析正极是得电子的反应，A错误；左烧杯中的电极反应式为Fe3e=Fe2，B正确、C错误；因为在金属活动性顺序中铁排在H的前面，在酸性溶液中不会生成Fe，D错误。 答案B,理论上能自发进行的氧化还原反应都可以设计成原电池。 (1)将氧化还原反应拆成氧化反应和还原反应两个半反应，分别作原电池的负极和正极。 (2)确定电极材料,如发生氧化反应的物质为金属单质，可用该金属直接作负极；如为气体(如H2)或溶液中的还原性离子，可用

11、惰性电极(如Pt、碳棒)作负极。,发生还原反应的电极材料必须不如负极材料活泼。 (3)确定电解质溶液,一般选用反应物中的电解质溶液即可。 (4)构成闭合回路。,首先根据题意写出电池反应。 标出电子转移的方向和数目，指出氧化剂、还原剂。 根据还原剂负极材料，氧化产物负极产物，氧 化剂正极材料，还原产物正极产物来确定原电池的 正、负极和反应产物。根据电池反应中转移电子的数目来确 定电极反应中得失的电子数目。 注意环境介质对反应产物的影响。 写出正确的电极反应式。,1(2012福建理综，9)将下图所示实验装置的K闭合，下列判断正确的是 ()。,答案A,2(2011广东，12)某小组为研究电化学原理，

12、设计如图装置，下列叙述不正确的是 ()。 Aa和b不连接时，铁片上会有金属铜析出 Ba和b用导线连接时，铜片上发生的反应为： Cu22e=Cu C无论a和b是否连接，铁片均会溶解， 溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色 Da和b分别连接直流电源正、负极， 电压足够大时，Cu2向铜电极移动,解析a和b不连接时，铁与CuSO4溶液发生反应：FeCu2=Fe2Cu，A项正确；a和b用导线连接时，组成了原电池，Fe作负极，Cu作正极，铜片上发生还原反应：Cu22e=Cu，铁片上发生氧化反应：Fe2e=Fe2，B项正确；通过以上分析可知，无论a和b是否连接，均发生反应：FeCu2=Fe2Cu，故溶液均从蓝色(Cu

13、2的颜色)逐渐变成浅绿色(Fe2的颜色)，C项正确；a和b分别连接直流电源正、负极时，构成电解池，铜片作阳极，铁片作阴极，Cu2应向阴极(铁电极)移动，D项错误。 答案D,角度2.新型化学电池 3(2011福建，11)研究人员研制出一种锂水电池，可作为鱼雷和潜艇的储备电源。该电池以金属锂和钢板为电极材料，以LiOH为电解质，使用时加入水即可放电。关于该电池的下列说法不正确的是 ()。 A水既是氧化剂又是溶剂 B放电时正极上有氢气生成 C放电时OH向正极移动 D总反应为：2Li2H2O=2LiOHH2 解析在原电池中电解质溶液中的阳离子移向正极，阴离子移向负极。 答案C,1(2012全国，11)

14、四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池。相连时，外电路电流从流向；相连时，为正极；相连时，上有气泡逸出；相连时，的质量减少。据此判断这四种金属活动性由大到小的顺序是 ()。 A B C D,解析相连时，外电路电流从流向，说明为负极，为正极，金属活动性：；相连时，为正极，为负极，金属活动性：；相连时，上有气泡逸出，说明为负极，为正极，金属活动性：；相连时，的质量减小，说明为负极，为正极，金属活动性：。由此可知，金属活动性：，B项正确。 答案B,2(2012山东理综，13)下列与金属腐蚀有关的说法正确的是,A图a中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重 B图b中，开关由M改置于N时，CuZ

15、n合金的腐蚀速率减小 C图c中，接通开关时Zn腐蚀速率增大，Zn上放出气体的速率也增大 D图d中，ZnMnO2干电池自放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的,解析A项，因液面处氧气的浓度大且与海水接触，故在液面处铁棒腐蚀最严重；C项，接通开关后形成原电池，Zn的腐蚀速率增大，H在Pt电极上放电产生H2；D项，干电池自放电腐蚀是NH4Cl产生的H的氧化作用引起的。 答案B,3(2011浙江理综，10)将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后发现液滴覆盖的圆圈中心区(a)已被腐蚀而变暗，在液滴外沿形成棕色铁锈环(b)，如图所示。导致该现象的主要原因是液滴之下氧气含量比边缘处少。下列

16、说法正确的是 ()。,A液滴中的Cl由a区向b区迁移 B液滴边缘是正极区，发生的电极反应为： O22H2O4e=4OH C液滴下的Fe因发生还原反应而被腐蚀，生成的Fe2由a区向b区迁移，与b区的OH形成Fe(OH)2，进一步氧化、脱水形成铁锈 D若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板，在铜铁接触处滴加NaCl溶液，则负极发生的电极反应为：Cu2e=Cu2,解析Cl由b区向a区迁移，A错；正极反应为O22H2O4e=4OH，B正确；由题干知铁板发生吸氧腐蚀，铁作负极，发生氧化反应，因此C项错；铜螺丝钉作正极，因此D错。 答案B,5(2012海南化学，16)新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料，两电极上分

17、别通入CH4和O2，电解质为KOH溶液。某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行饱和氯化钠溶液电解实验，如图所示。,回答下列问题： (1)甲烷燃料电池正极、负极的电极反应分别为_、_； (2)闭合K开关后，a、b电极上均有气体产生，其中b电极上得到的是_，电解氯化钠溶液的总反应方程式为 _。 (3)若每个电池甲烷通入量为1 L(标准状况)，且反应完全，则理论上通过电解池的电量为_(法拉第常数F9.65104 Cmol1，列式计算)，最多能产生的氯气体积为_L(标准状况)。,【常见考点】 原电池原理在新型电池中的应用原电池原理在工农业生产中的应用金属活泼性强弱比较的实验探究金属腐蚀快慢因素的实验探究 【常考题型】 选择题填空题,【样题1】 原电池原理在工农业生产和生活中的应用 我国大力发展清洁能源产业，以太阳能为代表的新能源产业规模发展迅速。试完成下列问题：,(2)为体现节能减排的理念，中国研制出了新型燃料电池汽车，该车装有“绿色心脏”质子交换膜燃料电池。如图是某种质子交换膜