第14讲+化学能转化为电能.ppt

1、1,2,1.电池是人类生产和生活中的重要能量来源，各式各样电池的发展是化学对人类的一项重大贡献。下列有关电池的叙述正确的是 A.锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细 B.氢氧燃料电池可将热能直接转变为电能 C.氢氧燃料电池工作时氢气在负极被氧化 D.太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅,3,【解析】以新型电池为载体考查原电池原理的相关知识。 选项A中ZnMn干电池作负极的是Zn，石墨作电池的正极，只 起导电的作用，被腐蚀的是Zn； 选项B中氢氧燃料电池是把化学能直接转化为电能，而不是把热能直接转化为电能； 选项C太阳能电池的主要材料是高纯度的单晶硅，它的能量转化高。,4,2.据报道，我国拥有完全

2、自主产权的氢氧燃料电池车在奥运会期间为运动员提供服务。某种氢氧燃料电池的电解液为KOH溶液。下列有关电池的叙述不正确的是 A.正极反应式为：O2+2H2O+4e-4OH- B.工作一段时间后，电解液中的KOH的物质的量不变 C.该燃料电池的总反应方程式为：2H2+O22H2O D.用该电池电解CuCl2溶液，产生2.24 L Cl2(标准状况)时，有0.1 mol电子转移,5,【解析】以新型电池为载体考查原电池的工作原理。 电池反应式为：2H2+O22H2O， 当电解质溶液为KOH时， 正极反应为：O2+2H2O+4e-4OH-， 负极反应为：2H2+4OH-4e-4H2O； 生成和消耗的OH

3、-相等，KOH的物质的量不变。 根据电子守恒：产生0.1 mol Cl2转移0.2 mol电子。,6,3.依据氧化还原反应：2Ag+(aq) +Cu(s)Cu2+(aq) +2Ag(s)设计的原电池如下图所示。 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。,Cu或铜,AgNO3或硝酸银,正,Ag+e-Ag,Cu2e-Cu 2+,Cu,Ag,7,【解析】考查原电池的工作原理。 根据电池反应2Ag+ (aq) +Cu (s)Cu 2+ (aq) +2Ag (s)

4、， 负极反应为：Cu-2e-Cu 2+， 正极反应为：2Ag+2e-2Ag， 所以负极材料为Cu，正极溶液为含Ag+的电解质溶液, 如AgNO3； 电池工作时外电路中的电子从负极(Cu)流向正极(Ag)。,8,4.镍镉(NiCd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。有一种镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：Cd+2NiOOH+2H2O Cd(OH)2+2Ni(OH)2。 (1)若此蓄电池放电时，该电池某一电极发生还原反应的物质是 A.NiOOH B.Cd C.Cd(OH)2 D.Ni(OH)2 (2)有关该蓄电池的说法正确的是 A.充电时阳极反应：Ni(OH)2 e-+OH-

5、NiOOH+H2O B.充电过程是化学能转化为电能的过程 C.放电时负极附近溶液的pH减小 D.放电时电解质溶液中的OH-向正极移动,放电,充电,9,4.镍镉(NiCd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。有一种镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：Cd+2NiOOH+2H2O Cd(OH)2+2Ni(OH)2。,放电,充电,(3)假如用此蓄电池做电源，电解M(NO3)x溶液(惰性电极)，当该蓄电池消耗0.36 g水时，电解M(NO3)x溶液的某一极析出了a g金属M，则金属M的相对原子质量的计算式为 (用含a、x表示)。,50ax,10,【解析】以蓄电池的有关应用，考查电化学

6、的基本原理。 蓄电池放电时做原电池 正极发生还原反应的物质是NiOOH； 充电时, 阳极反应为：Ni(OH)2-e-+OH-NiOOH+H2O； 阴极反应为：Cd(OH)2+2e-Cd+2OH-； 充电的过程是将电能转化为化学能； 放电时，Cd作负极，Cd-2e-+2OH-Cd(OH)2，Cd周围的 c(OH-)下降，OH-向负极移动。 根据电子守恒原理：当蓄电池消耗0.02 mol H2O时，转移0.02mol电子，电解池阴极反应：Mx+xe-M，n(M)=0.02/x(mol),则M的相对原子质量为50ax。,11,【例1】一种大型蓄电系统的电池总反应为 2Na2S2+NaBr3放电充电N

7、a2S4+3NaBr，电池中的左右两侧为电极，中间为离子选择性膜(在电池放电和充电时该膜允许钠离子通过)；放电前，被膜隔开的电解质为Na2S2和NaBr3，放电后，分别变为Na2S4和NaBr。下列说法正确的是（ ）A.充电过程中，Na+的流向为从右到左B.充电过程中，阳极的电极反应为：3NaBr-2e-NaBr3+2Na+C.放电前，左侧电解质为Na2S2，右侧电解质为NaBr3D.放电过程中，电子由负极通过外电路流向正极,典例精析,典例精析,B D,12,典例精析,【评注】电化学的核心是氧化还原反应，阳极发生氧化，阴极发生还原，分析反应前后化合价的变化，抓住电子得失与化合价升降关系，就能轻

8、松解决此类问题。,【解析】以新型化学电源为载体，考查电化学基本原理。 放电时起原电池作用，图中可知右侧是负极发生氧化反应，左侧是正极发生还原反应，所以 左：NaBr3/NaBr 右：Na2S2/Na2S4(只写一种也可)； 充电时起电解池作用， 阳极：3NaBr -2e-NaBr3+2Na+ (或3Br- -2e-Br3-)； 阴极：Na2S4+2Na+2e-2Na2S2 (或S2-4+2e-2S2-2)； 阳离子向阴极移动，Na+的流向为从左到右。,13,典例精析,变式1,A,14,典例精析,【解析】负极：C3H8-20e-+10O2-3CO2+4H2O； 正极：O2+4e-2O2-； 总式

9、：C3H8+5O23CO2+4H2O； 工作时阴离子O2-由正极向负极移动。,15,【例2】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形管)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.,典例精析,典例精析,C,16,典例精析,【评注】考查原电池工作原理。原电池反应的实质是氧化还原反应，还原剂在负极发生氧化反应，氧化剂在正极发生还原反应，电子由负极流向正极，电流则

10、由正极流向负极。,【解析】Cu作负极，Ag作正极。 负极：Cu-2e-Cu 2+；正极：Ag+e-Ag。 在外电路中，电子由Cu电极流向Ag电极，而电流方向与电子流向相反，所以错。 没有盐桥，原电池不能继续工作，错。 无论是否为原电池，均为氧化还原反应 Cu+2Ag+Cu 2+ +2Ag，对。,17,典例精析,变式2,B,18,典例精析,【解析】a、b均能形成原电池， a中,Fe作负极：Fe-2e-Fe 2+，发生氧化反应， Cu作正极：O2+4e-+2H2O4OH-，发生还原反应，铜丝附近呈现红色； b中,Al作负极：Al-3e-Al 3+，发生氧化反应， Fe作正极：O2+4e-+2H2O

11、4OH-，发生还原反应。,19,【备选题】 下图、图分别是甲、乙两组同学将反应“AsO3-4+2I-+2H+AsO3-3+I2+H2O”设计成的原电池装置，其中C1、C2均为碳棒。甲组同学向图烧杯中逐滴加入适量浓盐酸；乙组同学向图B烧杯中逐滴加入适量40% NaOH溶液。下列叙述中正确的是（ ）A.甲组操作时，微安表(G)指针发生偏转B.甲组操作时，溶液颜色变深C.乙组操作时，C2做正极D.乙组操作时，C1上发生的电极反应为I2+2e-2I-,典例精析,B D,20,【解析】根据氧化还原反应：AsO3-4+2I-+2H+AsO3-3+I2+H2O，当向装置中加入盐酸时，平衡向右移动，生成I2，

12、溶液颜色加深，由于反应在溶液中进行，所以I中C1、C2没有电流通过，G指针不发生偏转； 当向装置的烧杯B中加入烧碱，平衡向左移动，在C2发生氧化反应(负极)和C1还原反应(正极)， 负极反应为：AsO33-+2OH-2e-AsO43-+H2O， 正极反应为：I2+2e-2I-。,【备选题】 C1、C2均为碳棒。甲组同学向图烧杯中逐滴加入适量浓盐酸；乙组同学向图B烧杯中逐滴加入适量40% NaOH溶液。,典例精析,21,方法指导,1.原电池、电解池、电镀池的判定方法： (1)若无外接电源，可能是原电池，然后根据原电池的形成条件 判定是否能构成原电池； (2)若有外接电源，两极插入电解质溶液中，则

13、可能是电解池或电镀池，当阳极金属与电解质溶液中的金属离子相同则为电镀池； (3)若为无明显外接电源的串联电路，则应利用题中信息找出能 发生自发氧化还原反应的装置为原电池，其余装置为电解池或电镀池。,22,方法指导,2.电池电极的判断方法： (1)可充电电池：放电时相当于原电池，负极发生氧化反应， 正极发生还原反应； 充电时相当于电解池，放电时的正极变为电 解池的阳极，与外电源正极相连；负极变为阴极， 与外电源负极相连。 (2)燃料电池：自发进行的氧化还原反应中，通入燃料(发生氧化 反应)的一极为负极； 通入氧化剂(发生还原反应)的一极为正极。,23,方法指导,3.原电池、电解池、电镀池的比较：

14、,不同方面,能量转化,形成特点,电极判断,电极 反应 特点,电子流向,离子移动方向,24,方法指导,3.原电池、电解池、电镀池的比较：,不同方面,能量转化,形成特点,电极判断,电极 反应 特点,电子流向,离子移动方向,25,方法指导,3.原电池、电解池、电镀池的比较：,不同方面,能量转化,形成特点,电极判断,电极 反应 特点,电子流向,离子移动方向,26,方法指导,3.原电池、电解池、电镀池的比较：,不同方面,能量转化,形成特点,电极判断,电极 反应 特点,电子流向,离子移动方向,27,方法指导,3.原电池、电解池、电镀池的比较：,不同方面,能量转化,形成特点,电极判断,电极 反应 特点,电子

15、流向,离子移动方向,28,方法指导,3.原电池、电解池、电镀池的比较：,不同方面,能量转化,形成特点,电极判断,电极 反应 特点,电子流向,离子移动方向,29,方法指导,4.电极反应式书写技巧： 分析氧化还原反应：阳极还原剂失去电子； 阴极氧化剂得到电子。 要注意介质影响：一般来说，一极消耗介质的离子， 另一极则生成介质的离子。 合并两极电极反应式，消去得失电子数及两边的介质离子， 即得到总的氧化还原方程式。 反之，总的氧化还原反应方程式减去一极电极反应式，可得另一极电极反应式。,30,方法指导,5、氧气作为原电池正极反应时的电极反应式： 电解质溶液为中性或碱性：O2+4e-+2H2O4OH-

16、 电解质溶液为酸：O2+4e-+4H+2H2O 固体或熔融电解质：O2+4e-2O2-,31,高考回放,1.(2008广东)LiFePO4电池具有稳定性高、安全、对环境友好等优点，可用于电动汽车。电池反应为： FePO4+Li放电充电LiFePO4， 电池的正极材料是LiFePO4，负极材料是石墨，含U导电固体为电解质。下列有关LiFePO4电池说法正确的是( ) A.可加入硫酸以提高电解质的导电性 B.放电时电池内部Li+向负极移动 C.充电过程中，电池正极材料的质量减少 D.放电时电池正极反应为：FePO4+Li+e-LiFePO4,C D,32,高考回放,【解析】试题以生活中化学电源为载

17、体，考查电化学原理，解题 时抓住氧化还原反应的本质，根据得失电子与氧化反应、还原反应的关系；同时还要考虑电极材料与电解质溶液的性质。 放电时，负极：Li-e-Li+，正极：FePO4+Li+e-LiFePO4； 充电时，阳极：LiFePO4-e-FePO4+Li+ 阴极：Li+e-Li， 所以C、D正确 若加入硫酸，与Li单质(固体发生反应，所以A错； 放电时，Li+应(正电荷)在电池内部(电解质中)向正极移动， 故B错。,33,高考回放,2.(2008宁夏)一种燃料电池中发生的化学反应为： 在酸性溶液中甲醇与氧作用生成水和二氧化碳 该电池负极发生的反应是( ) A.CH3OH(g)+O2(g)H2O(l)+CO2(g)+2H+(aq)+2e- B.O2