一轮复习原电池原理完整省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第八单元化学反应及能量第八单元化学反应及能量原原 电电 池池第1页知识框图第八单元第八单元 电化学知识框图电化学知识框图第2页第八单元第八单元 电化学知识框图电化学知识框图第3页考纲导学考考纲纲要求要求命命题预测题预测1.了解原电池工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。了解常见化学电源种类及其工作原理。2.了解金属发生电化学腐蚀原因、金属腐蚀危害、预防金属腐蚀方法。1.原电池工作原理。利用原电池工作原理书写电极方程式或正误判断，以及金属腐蚀类型判断与防护是近几年高考重点，常以选择或填空形式进行考查，难度中等。2.对新型化学电源考查。近年来这一考点成为高考命题必考点和区分点，通常是以新型(燃料电池、固体熔融电解质等)电池，对其工作原理分析及电极方程式书写为主，难度较大。第4页一原电池工作原理一原电池工作原理【知识梳理】1原电池原电池把把_转化为转化为_装置。装置。2形成条件形成条件(1)两个电极由两种两个电极由两种_不一样金属或由不一样金属或由_材料材料(非金属或一些氧化物等非金属或一些氧化物等)组成。组成。(2)电解质溶液。电解质溶液。(3)形成闭合回路。形成闭合回路。化学能化学能电能电能金属活动性金属活动性金属和其它导电金属和其它导电 本质条件：能自发进行氧化还原反应本质条件：能自发进行氧化还原反应探究点一原电池探究点一原电池第5页ABCDEFMN1.以下哪几个装置能形成原电池？以下哪几个装置能形成原电池？VXVVXXXV习题：习题：第6页3原电池两极原电池两极负极：活泼性负极：活泼性_金属，发生金属，发生_反应。反应。正极：活泼性正极：活泼性_金属或导体，发生金属或导体，发生_反应。反应。4电极反应式书写和电子移动方向电极反应式书写和电子移动方向(如图如图201)强强氧化氧化弱弱还原还原第7页(1)电极反应式电极反应式负极：负极：_，电极反应式：，电极反应式：_。正极：正极：_，电极反应式：，电极反应式：_。电池反应：电池反应：_。(2)电子移动方向电子移动方向电子由电子由_释放，经释放，经_沿导线流入沿导线流入_，电解质溶液中电解质溶液中_移向正极，在其表面得电子被移向正极，在其表面得电子被_，形成一个闭合回路。，形成一个闭合回路。Zn片片Cu片片ZnCu2=Zn2Cu负负极极外外电电路路正极正极阳离子阳离子还还原原此电池优点：此电池优点：能产生连续、稳定电流。能产生连续、稳定电流。盐桥作用：盐桥作用：（1 1）使整个装置组成通路，）使整个装置组成通路，代替两溶液直接接触。代替两溶液直接接触。（2）平衡电荷。）平衡电荷。第8页在整个装置电流回路中，在整个装置电流回路中，溶液中电流通路是溶液中电流通路是靠离靠离子迁移完成子迁移完成。ZnZn失去电失去电子形成子形成ZnZn2+2+进入进入ZnSOZnSO4 4溶液，溶液，ZnSOZnSO4 4溶液因溶液因ZnZn2+2+增多而带增多而带正电荷。同时，正电荷。同时，CuSOCuSO4 4则则因为因为CuCu2+2+变为变为Cu Cu，使得，使得 SOSO4 42-2-相对较多而带负电荷相对较多而带负电荷。溶液不保持电中性，。溶液不保持电中性，这两种原因均会阻止电这两种原因均会阻止电子从锌片流向铜片，造子从锌片流向铜片，造成电流中止。成电流中止。第9页 因为盐桥（如因为盐桥（如KClKCl）存在，其中阴离子存在，其中阴离子ClCl-向向ZnSOZnSO4 4溶液扩散和迁移，溶液扩散和迁移，阳离子阳离子K K+则向则向CuSOCuSO4 4溶液溶液扩散和迁移，分别中和扩散和迁移，分别中和过剩电荷，保持溶液电过剩电荷，保持溶液电中性，因而放电作用不中性，因而放电作用不间断地进行，一直到锌间断地进行，一直到锌片全部溶解或片全部溶解或 CuSO CuSO4 4溶液溶液中中 Cu Cu2+2+几乎完全沉淀下几乎完全沉淀下来。来。若电解质溶液与若电解质溶液与KClKCl溶液反应产生沉淀，可溶液反应产生沉淀，可用用NHNH4 4NONO3 3代替代替KClKCl作盐桥。作盐桥。第10页电解质溶液和电极材料选择电解质溶液和电极材料选择活泼性不一样活泼性不一样 两种金属。两种金属。如锌铜原电池，锌作负极，铜作正极如锌铜原电池，锌作负极，铜作正极金属和非金属。金属和非金属。如锌锰干电池，锌作负极，石墨棒作正极如锌锰干电池，锌作负极，石墨棒作正极金属和化合物。金属和化合物。如铅蓄电池，铅版作负极，如铅蓄电池，铅版作负极，PbO2作正极作正极惰性电极。惰性电极。如氢氧燃料电池中，两根电极均可用如氢氧燃料电池中，两根电极均可用Pt（电池电极必须导电）（电池电极必须导电）电解质溶液普通要能够与负极发生反应。但若是两个电解质溶液普通要能够与负极发生反应。但若是两个半反应分别在两个烧杯中进行，半反应分别在两个烧杯中进行，则左右两个烧杯中电则左右两个烧杯中电解质溶液应解质溶液应 与电极材料含有相同阳离子。与电极材料含有相同阳离子。第11页与与原原 电电 池池 相关概念相关概念1.电路：电路：外电路外电路内电路内电路电子流向：电子流向：电流方向：电流方向：阴离子：阴离子：阳离子阳离子；2.电极：电极：正极：正极：负极：负极：3.电极反应式：电极反应式：正极：正极：负极：负极：4.总反应式：总反应式：Zn+2H+Zn2+H2负极流向正极负极流向正极正极流向负极正极流向负极向负极移动向负极移动向正极移动向正极移动电子流出一极电子流出一极电子流入一极电子流入一极Zn2e-Zn2+2H+2e-H2第12页请依据氧化还原反应请依据氧化还原反应:Cu+2 Fe3+=Cu2+2Fe2+设计成原电池。设计成原电池。你有哪些可行方案你有哪些可行方案?Cu Cu 2e =Cu2+比比Cu不活泼金属或石墨不活泼金属或石墨2Fe3+2e =2Fe2+Fe2(SO4)3、FeCl3等等负极：负极：正极：正极：电解质溶液：电解质溶液：若是采取烧杯和盐桥装置图，采取电解质溶液又是什若是采取烧杯和盐桥装置图，采取电解质溶液又是什么？试画出原电池装置简图。么？试画出原电池装置简图。第13页以下关于原电池叙述正确是（以下关于原电池叙述正确是（）A、组成原电池正极和负极必须是两种不、组成原电池正极和负极必须是两种不一样金属一样金属B、原电池是将化学能转变为电能装置、原电池是将化学能转变为电能装置C、原电池中电子流出一极是负极，该极、原电池中电子流出一极是负极，该极被还原被还原D、原电池放电时，电流方向是从负极到、原电池放电时，电流方向是从负极到正极正极B B第14页原电池电极判断和电极方程式书写原电池电极判断和电极方程式书写原电池正负极判断原电池正负极判断第15页原电池正负极判断方法原电池正负极判断方法 微观判断微观判断 （依据电子（依据电子 流动方向流动方向）电子流出极电子流出极电子流入极电子流入极负极负极正极正极 较活泼电极材料较活泼电极材料较不活泼电极材料较不活泼电极材料 质量增加电极质量增加电极工作后工作后 质量降低电极质量降低电极负极负极正极正极正极正极负极负极工作后，有气泡冒出电极为正极工作后，有气泡冒出电极为正极发生氧化反应极发生氧化反应极发生还原反应极发生还原反应极宏观判断宏观判断：依据电极材料依据电极材料依据原电池电极依据原电池电极 发生反应发生反应依据电极增重还是减重依据电极增重还是减重依据电极有气泡冒出：依据电极有气泡冒出：负极负极正极正极第16页第17页第18页 拓展练习拓展练习（1）若烧杯中溶液为稀硫酸，则观察到）若烧杯中溶液为稀硫酸，则观察到 现象。现象。两极反应式为：正极两极反应式为：正极 ；负极负极 。该装置将该装置将 能转化为能转化为 能。能。（2）若烧杯中溶液为氢氧化钠溶液，）若烧杯中溶液为氢氧化钠溶液，则负极为则负极为 ，总反应方程为总反应方程为 。镁逐步溶解，铝极上有气泡冒出，电流表指针发生偏转；镁逐步溶解，铝极上有气泡冒出，电流表指针发生偏转；Al+4OH3e=AlO2-+2H2OMg2e=Mg2+化学能化学能电能电能Al2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2第19页例例1广东卷广东卷铜锌原电池铜锌原电池(如图如图204)工作时，以下工作时，以下叙述正确是叙述正确是()【典例精析】【典例精析】BCA正极反应为正极反应为Zn2e=Zn2B电池反应为电池反应为ZnCu2=Zn2CuC在外电路中，电子从负极流向正极在外电路中，电子从负极流向正极D盐桥中盐桥中K移向移向ZnSO4溶液溶液第20页宁夏卷宁夏卷依据图依据图205可判断出以下离子方程可判断出以下离子方程式中错误是式中错误是()A第21页探究点二化学电源探究点二化学电源【知识梳理】1一次一次电电池池碱性碱性锌锌锰锰干干电电池池电电池反池反应应：Zn2MnO22H2O=2MnOOHZn(OH)2负负极：极：_，正极：，正极：_，电电解解质质：KOH。负负极反极反应应：_。正极反正极反应应：_。ZnMnO2Zn2OH2e=Zn(OH)2第22页第23页 3燃料电池燃料电池 (1)燃料电池与前几个电池差异：燃料电池与前几个电池差异：氧化剂与还原剂氧化剂与还原剂在工作时在工作时 ；反应产物反应产物 ；能量能量转化率高转化率高(超出超出80%)，普通只有，普通只有30%，有利于节约能源。，有利于节约能源。(2)氢氧燃料电池氢氧燃料电池 酸性电解质酸性电解质 负极：负极：；正极：正极：；总反应：总反应：。不停补充不停补充不停排出不停排出 第24页碱性电解质碱性电解质负极：负极：；正极：正极：；总反应：总反应：。第25页【关键点深化】【关键点深化】1二次二次电电池和燃料池和燃料电电池几个注意事池几个注意事项项 (1)可充可充电电电电池池(二次二次电电池池)充充电时电时，电电池正极接池正极接电电源正源正极，极，电电池池负负极接极接电电源源负负极。极。(2)可充可充电电电电池池(二次二次电电池池)放放电时负电时负极极发发生氧化反生氧化反应应，充充电时该电时该极极(阴极阴极)发发生生还还原反原反应应；放；放电时电时正极正极发发生生还还原反原反应应，充，充电时该电时该极极(阳极阳极)发发生氧化反生氧化反应应。(3)燃料燃料电电池池负负极极为为通入燃料一极通入燃料一极，正极正极为为通入助燃通入助燃剂剂一极一极(普通普通为为氧气氧气)，电电极材料普通不参加化学反极材料普通不参加化学反应应，只，只起起传导电传导电子作用。子作用。第26页例例2浙江卷浙江卷LiAl/FeS电池是一个正在开发车载电池是一个正在开发车载电池，该电池中正极电极反应式为：电池，该电池中正极电极反应式为：2LiFeS2e=Li2SFe。相关该电池以下说法中，正确是相关该电池以下说法中，正确是()【典例精析】【典例精析】B第27页一、金属腐蚀：一、金属腐蚀：一、金属腐蚀：一、金属腐蚀：是金属或合金与周围接触到气体或液体物质发生是金属或合金与周围接触到气体或液体物质发生氧化还原反应而引发损耗现象。氧化还原反应而引发损耗现象。M-ne-=Mn+二、金属腐蚀类型：二、金属腐蚀类型：二、金属腐蚀类型：二、金属腐蚀类型：（1）化学腐蚀）化学腐蚀 金属跟接触到物质直接发生化学反应而引发腐蚀金属跟接触到物质直接发生化学反应而引发腐蚀叫做叫做化学腐蚀化学腐蚀。（2）电化学腐蚀）电化学腐蚀 不纯金属跟电解质溶液接触时，会发生原电池反不纯金属跟电解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较活泼金属失电子而被氧化，这种腐蚀叫做应，比较活泼金属失电子而被氧化，这种腐蚀叫做电电化学腐蚀化学腐蚀。探究点三金属腐蚀与防护探究点三金属腐蚀与防护 第28页化学腐蚀和电化学腐蚀比较化学腐蚀和电化学腐蚀比较相互相互关系关系反应反应现象现象条件条件电化学腐蚀电化学腐蚀化学腐蚀化学腐蚀化学腐蚀和电化学腐蚀同时发生，化学腐蚀和电化学腐蚀同时发生，但电化学腐蚀更普遍但电化学腐蚀更普遍较活泼金属被氧化较活泼金属被氧化金属被氧化金属被氧化有微弱电流产生有微弱电流产生不产生电流不产生电流不纯金属或合金跟不纯金属或合金跟电解质溶液接触电解质溶液接触金属跟接触物质金属跟接触物质反应反应第29页正极：正极：2H+2e=H2 负极：负极：Fe 2e=Fe2+总反应总反应Fe+2H+=Fe2+H2 析氢腐蚀析氢腐蚀：当钢铁处于：当钢铁处于酸性酸性气氛中气氛中第30页负极：负极：Fe 2e=Fe2+正极：正极：O2+2H2O+4e=4OH总反应：总反应：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2吸氧腐蚀吸氧腐蚀：中性中性或或酸性很弱酸性很弱条件下发生。条件下发生。后续反应：后续反应：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4 Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3nH2O+(3n)H2O第31页钢铁析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较钢铁析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较Fe2O3 nH2O（铁锈）（铁锈）水膜呈水膜呈酸性酸性水膜呈水膜呈中性或酸性很弱中性或酸性很弱Fe2e=Fe2+2Fe4e=2Fe2+2H+2e=H2O2+2H2O+4e=4OHFe+2H+=Fe2+H22Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3金属腐蚀以电化腐蚀为主，金属腐蚀以电化腐蚀为主，电化腐蚀又以吸氧腐蚀为主电化腐蚀又以吸氧腐蚀为主析氢腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀吸氧腐蚀条件条件电电极极反反应应负极负极Fe(-)正极正极C(+)后续反应后续反应联络第32页牺牲阳极保护法牺牲阳极保护法 三、金属防护方法三、金属防护方法(1)加防护层加防护层，如在金属表面加上耐腐蚀油漆、搪瓷、，如在金属表面加上耐腐蚀油漆、搪瓷、沥青、塑料、橡胶及电镀、喷镀或表面钝化等方法。沥青、塑料、橡胶及电镀、喷镀或表面钝化等方法。或制成合金。或制成合金。(2)电化学防护电化学防护 原电池原理。原电池原理。(阴极阴极)：被保护金属设备。：被保护金属设备。(阳极阳极)：比被保护金属活泼金属。：比被保护金属活泼金属。电解原理。电解原理。：被保护金属设备。：被保护金属设备。：惰性电极。：惰性电极。正极正极 负极负极外加电流阴极保护法外加电流阴极保护法 阴极阴极 阳极阳极 第33页例例3上海卷上海卷铁铁是用途最广金属材料之是用途最广金属材料之一。一。为为探究探究铁铁化学性化学性质质，某同学将盛有生，某同学将盛有生铁铁屑屑试试管塞上蓬松棉花，然后倒置在水中管塞上蓬松棉花，然后倒置在水中(如如图图207所表示所表示)。数天后，他。数天后，他观观察到察到现现象是象是()A铁屑不生锈，试管内液面上升铁屑不生锈，试管内液面上升 B铁屑不生锈，试管内液面高度不变铁屑不生锈，试管内液面高度不变 C铁屑生锈，试管内液面上升铁屑生锈，试管内液面上升 D铁屑生锈，试管内液面高度不变铁屑生锈，试管内液面高度不变【典例精析】【典例精析】图图207 C第34页1.利用原电池原理设计新型化学电池；利用原电池原理设计新型化学电池；2.改改变学反应速率，如试验室用粗锌与硫酸改改变学反应速率，如试验室用粗锌与硫酸反应制取氢气；反应制取氢气；3.进行金属活动性强弱比较；进行金属活动性强弱比较；4.电化学保护法，即将金属作为原电池正极而电化学保护法，即将金属作为原电池正极而受到保护。如在铁器表面镀锌。受到保护。如在铁器表面镀锌。原电池主要应用：原电池主要应用：5.解释一些化学现象解释一些化学现象第35页(1)比较金属活动性强弱。比较金属活动性强弱。例例1：以下叙述中，能够说明金属甲比乙活泼性强是以下叙述中，能够说明金属甲比乙活泼性强是C.将甲乙作电极组成原电池时甲是负极；将甲乙作电极组成原电池时甲是负极；A.甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙溶解，甲甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙溶解，甲 上有上有H2气放出气放出；B.在氧化在氧化还原反应中，甲比乙失去电子多还原反应中，甲比乙失去电子多；D.同价态阳离子，甲比乙氧化性强；同价态阳离子，甲比乙氧化性强；（C）原电池原理应用：原电池原理应用：第36页(2)比较反应速率比较反应速率例例2：以下制氢气反应速率最快是以下制氢气反应速率最快是粗锌和粗锌和 1mol/L 盐酸；盐酸；B.A.纯锌和纯锌和1mol/L 硫酸；硫酸；纯锌和纯锌和18 mol/L 硫酸；硫酸；C.粗锌和粗锌和1mol/L 硫酸反应中加入几滴硫酸反应中加入几滴CuSO4溶液。溶液。D.（D）原电池原理应用：原电池原理应用：第37页(3)比较金属腐蚀快慢比较金属腐蚀快慢例例3：以下各情况，在其中以下各情况，在其中Fe片腐蚀由片腐蚀由快快到到慢慢次序是次序是(5)(2)(1)(3)(4)原电池原理应用：原电池原理应用：第38页 2.金属腐金属腐蚀蚀快慢次序快慢次序普通来普通来说说可用以下可用以下标标准准进进行判断：行判断：(1)电电解原理引解原理引发发腐腐蚀蚀(金属作阳极金属作阳极)原原电电池原理引池原理引发发腐腐蚀蚀化学腐化学腐蚀蚀有防有防护办护办法腐法腐蚀蚀。(2)对对同一金属来同一金属来说说：强强电电解解质质溶液中腐溶液中腐蚀蚀弱弱电电解解质质溶液中腐溶液中腐蚀蚀非非电电解解质质溶液中腐溶液中腐蚀蚀。(3)对对同一同一电电解解质质溶液来溶液来说说：普通：普通浓浓度越大，金属腐度越大，金属腐蚀蚀越快。越快。第39页(4)判断溶液判断溶液pH值改变值改变例例5：在在CuZn原电池中，原电池中，200mLH2SO4 溶液浓度为溶液浓度为0.125mol/L,若工作一段时间后，从装置中共搜集到若工作一段时间后，从装置中共搜集到 0.168L升气体，则流过导线电子为升气体，则流过导线电子为 mol,溶液溶液pH值变值变_？（溶液体积改变忽略不计）？（溶液体积改变忽略不计）0.2解得：解得：y 0.015(mol)x 0.015(mol)3.75 10 4(mol/L)pH lg3.75 1044 lg3.75 答：答：0.015依据电极反应：依据电极反应：正极：正极：负极：负极：Zn2eZn2+2H+2e H2得：得：2 2 22.4x y 0.168解：解：0.20.1252c(H+)余余2H+2eH2大大0.015原电池原理应用：原电池原理应用：第40页(5)原电池原理综合应用原电池原理综合应用例例6：市场上出售：市场上出售“热敷袋热敷袋”主要成份为铁屑、炭粉、主要成份为铁屑、炭粉、木屑、少许氯化钠和水等。木屑、少许氯化钠和水等。“热敷袋热敷袋”启用之前启用之前用塑料袋使其与空气隔绝，启用时，打开塑料袋用塑料袋使其与空气隔绝，启用时，打开塑料袋轻轻揉搓就会放出热量。使用完后，会发觉有大轻轻揉搓就会放出热量。使用完后，会发觉有大量铁锈存在。量铁锈存在。1)“热敷袋热敷袋”是利用是利用 放出热量。放出热量。2)炭粉主要作用是炭粉主要作用是 。3)加入氯化钠主要作用是加入氯化钠主要作用是 。4)木屑作用是木屑作用是 。铁被氧化铁被氧化与铁屑、氯化钠溶液组成原电池，加速铁屑氧化与铁屑、氯化钠溶液组成原电池，加速铁屑氧化氯化钠溶于水、形成电解质溶液氯化钠溶于水、形成电解质溶液使用使用“热敷袋热敷袋”时受热均匀时受热均匀原电池原理应用：原电池原理应用：第41页第42页已知反应已知反应AsO43+2I+2H+AsO3+I2+H2O是可逆反应设计如图装置，进行下述操作：是可逆反应设计如图装置，进行下述操作：()向向(B)烧杯中逐滴加入浓盐酸，发觉微安培表烧杯中逐滴加入浓盐酸，发觉微安培表指针偏转；指针偏转；()若改往若改往(B)烧杯中滴加烧杯中滴加40NaOH溶液，发觉微安培表指针向前述相反方向偏转溶液，发觉微安培表指针向前述相反方向偏转试回答：试回答：(1)两次操作过程中指针为何会发生偏转两次操作过程中指针为何会发生偏转?答：答：。(2)两次操作过程中指针偏转方向为何会相反两次操作过程中指针偏转方向为何会相反?试用平衡移动试用平衡移动原了解释此现象原了解释此现象答：答：_。(3)()操作过程中操作过程中C1棒上发生反应为棒上发生反应为 。(4)()操作操作过过程中程中C2棒上棒上发发生反生反应为应为 。这这是原是原电电池，指池，指针针偏偏转转是因是因为电为电子流子流过电过电流表流表 B中加盐酸，中加盐酸，AsO43发生得电子反应为正极；而当加入发生得电子反应为正极；而当加入NaOH后，后，AsO33发生失电子反应，为负极；发生失电子反应，为负极；2I2e=I2 AsO332e+2OH=AsO43+H2O 第43页