化学选修鲁科版第节化学能转化为电能电池课件.pptx

一轮复习一轮复习 原电池原电池高考热点高考热点考纲要求：考纲要求：1.了解原电池的工作原理，能写出电极反应了解原电池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。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。了解常见化学电源的种类及其工作原理。3.理解金属发生电化学腐蚀的原因，金属腐理解金属发生电化学腐蚀的原因，金属腐蚀的危害，防止金属腐蚀的措施蚀的危害，防止金属腐蚀的措施 酒精溶液氯化钠溶液酒精溶液氯化钠溶液AA氯化钠溶液氯化钠溶液稀硫酸硫酸铜溶液稀硫酸稀硫酸硫酸铜溶液稀硫酸讨论讨论:由以上装置分析构成原电池的条件由以上装置分析构成原电池的条件问题问题1.下列装置能否在外电路获得电流下列装置能否在外电路获得电流,为什么为什么?AAA硫酸铜溶液硫酸铜溶液稀硫酸稀硫酸A稀稀H2SO4（一）、原电池（一）、原电池1、概念、概念:将化学能转化成电能的将化学能转化成电能的装置装置叫做原电池叫做原电池.2、构成原电池的条件、构成原电池的条件 （1 1）必须必须自发自发进行氧化还原反应进行氧化还原反应 （3 3）两个电极必须插入两个电极必须插入电解质溶液中电解质溶液中或或熔融的电熔融的电 解质中解质中；（4 4）两个电极必须两个电极必须相连相连并形成并形成闭合回路闭合回路。（2 2）一般有一般有两种活泼性不同的两种活泼性不同的导电材料导电材料作电极；作电极；问题问题2：上图中的电流是怎样产生的：上图中的电流是怎样产生的?原电池的工作原理原电池的工作原理溶液中溶液中离子流向离子流向电子流向电子流向电极反应电极反应阴离子阴离子负极负极氧化反应氧化反应电子经外导线电子经外导线正极正极阳离子阳离子还原反应还原反应稀硫酸稀硫酸+：Zn2eZn2：2H+2eH2阴离子向负极移动阴离子向负极移动阳离子向正极移动阳离子向正极移动3.3.原电池的反应原理原电池的反应原理发生氧化还原反应发生氧化还原反应化学能转化为电能化学能转化为电能4.4.原电池的电极及反应原电池的电极及反应负极负极相对相对活泼活泼-失电子失电子-电子流出电子流出-发生氧发生氧化反应化反应正极正极相对不相对不活泼活泼-得电子得电子-电子流入电子流入-发生发生还原反应还原反应5.离子移动方向离子移动方向：阳离子：阳离子 正极，阴离子正极，阴离子 负极负极问题3.如何判断原电池的正负极？1、根据电子流向来判断：电子流出的一极是负、根据电子流向来判断：电子流出的一极是负极；电子流入的一极是正极。极；电子流入的一极是正极。2、根据反应类型来判断：发生氧化反应的一极、根据反应类型来判断：发生氧化反应的一极是负极；发生还原反应的一极是正极。是负极；发生还原反应的一极是正极。3、根据电极活泼性来判断：一般来说，较活泼、根据电极活泼性来判断：一般来说，较活泼的一极是负极；较不活泼的一极是正极。的一极是负极；较不活泼的一极是正极。4、根据离子流向来判断：阴离子移向的一极是、根据离子流向来判断：阴离子移向的一极是负极；阳离子移向的一极是正极。负极；阳离子移向的一极是正极。练习练习1.（08广东）用铜片、银片、广东）用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥（装有琼脂溶液、导线和盐桥（装有琼脂-KNO3的的U型型管）构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正管）构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是（确的是（）在外电路中，电流由铜电极流向银电极在外电路中，电流由铜电极流向银电极 正极反应为：正极反应为：Ag+e-=Ag实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作将铜片浸入将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同原电池反应相同A.B.C.D.C练习练习2.(07山东山东)铁及铁的化合物应用广铁及铁的化合物应用广 泛，如泛，如FeCl3可用作催化剂、印刷电路铜板可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。腐蚀剂和外伤止血剂等。（1）写出）写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式离子方程式 。（2）若将（）若将（1）中的反应设计成原电池，）中的反应设计成原电池，请画出原电池的装置图，标出正、负极，请画出原电池的装置图，标出正、负极，并写出电极反应式。并写出电极反应式。4.书写电极反应时，要将总化学反应与正、负极反应书写电极反应时，要将总化学反应与正、负极反应联系在一起考虑，它们具有加和性：联系在一起考虑，它们具有加和性：电池总反应电池总反应 =正极反应正极反应 +负极反应负极反应3.电极反应同样遵循三大守恒关系。电极反应同样遵循三大守恒关系。2.书写时要考虑氧化还原反应过程中产生的离子与书写时要考虑氧化还原反应过程中产生的离子与电解质溶液的反应电解质溶液的反应1.两极反应物质的判断：分析所给的氧化还原反应，两极反应物质的判断：分析所给的氧化还原反应，依据化合价的变化来确定正负极发生反应的物质。依据化合价的变化来确定正负极发生反应的物质。（二）原电池电极反应的书写（二）原电池电极反应的书写练习练习3：银锌电池（钮扣式电池）的两个电极分别是：银锌电池（钮扣式电池）的两个电极分别是由氧化银与少量石墨组成的活性材料和锌汞合金构成，由氧化银与少量石墨组成的活性材料和锌汞合金构成，电解质为电解质为KOH溶液，总反应为：溶液，总反应为：Ag2OZn 2AgZnO，下列判断正确的（，下列判断正确的（）A、锌为正极，、锌为正极，Ag2O为负极为负极 B、锌为负极：、锌为负极：Zn2OH2e-ZnOH2O；Ag2O为正极：为正极：Ag2OH2O2e-2Ag2OH C、原电池工作时，负极区、原电池工作时，负极区pH减小，正极区减小，正极区pH增大增大 D、原电池工作时，负极区、原电池工作时，负极区pH增大增大BC 练习练习4.（08江苏卷）镍镉（江苏卷）镍镉（Ni-Cd）可充电电池在现代生活）可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，溶液，其充、放电按下式进行：其充、放电按下式进行：Cd+2NiOOH+2H2O Cd(OH)2+2Ni(OH)2有关该电池的说法正确的是（有关该电池的说法正确的是（）A充电时阳极反应：充电时阳极反应：Ni(OH)2 e-+OH-=NiOOH+H2OB充电过程是化学能转化为电能的过程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碱性不变放电时负极附近溶液的碱性不变D放电时电解质溶液中的放电时电解质溶液中的OH-向正极移动向正极移动A练习练习5.（08广东卷）广东卷）LiFePO4电池具有稳定性高、安全、对电池具有稳定性高、安全、对环境友好等优点，可用于电动汽车。电池反应为：环境友好等优点，可用于电动汽车。电池反应为：FePO4+Li LiFePO4，电池的正极材料是，电池的正极材料是LiFePO4，负极材料是石墨，含，负极材料是石墨，含Li+导电固体为电解质。导电固体为电解质。下列有关下列有关LiFePO4电池说法正确的是（电池说法正确的是（）A可加入硫酸以提高电解质的导电性可加入硫酸以提高电解质的导电性 B.放电时电池内部放电时电池内部 Li+向负极移动向负极移动.C充电过程中，电池正极材料的质量减少充电过程中，电池正极材料的质量减少 D放电时电池正极反应为：放电时电池正极反应为：FePO4+Li+e-=LiFePO4 CD（）（）a极是（）极，电极反应式是（极是（）极，电极反应式是（）（）（）b极是（）极，电极反应式是（极是（）极，电极反应式是（）练习练习6.美国阿波罗宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池美国阿波罗宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池是一种新型的化学电源，其结构如右图所示。两是一种新型的化学电源，其结构如右图所示。两个电极均由多孔碳个电极均由多孔碳制成，通入的气体制成，通入的气体在空隙中逸出在空隙中逸出,并并在电极表面放电在电极表面放电.负负2-e-+4OH-=4H2O正正O2+2H2O+e-=4OH-回答：回答：拓展：若将上题中的电解质分别改为（拓展：若将上题中的电解质分别改为（1）硫酸溶液硫酸溶液 （2）可传导）可传导O2-的固体氧化物的固体氧化物 （3）可传导）可传导H+的电解质的电解质分别写出上述三种情况下的电极反应。分别写出上述三种情况下的电极反应。练习练习7：有人设计出利用有人设计出利用CH4和和O2的反应，用的反应，用铂电极在铂电极在KOH溶液中构成原电池。电池的总溶液中构成原电池。电池的总反应类似于反应类似于CH4在在O2中燃烧，则下列说法正确中燃烧，则下列说法正确的是（的是（）每消耗每消耗1molCH4可以向外电路提供可以向外电路提供8mole-负极上负极上CH4失去电子，电极反应式：失去电子，电极反应式：CH4+10OH-8e-=CO32-+7H2O负极上是负极上是O2获得电子，电极反应式为：获得电子，电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-电池放电后，溶液电池放电后，溶液pH不断升高不断升高 A.B.C.D.A 练习练习8.（08宁夏）一种燃料电池中发生的化学反应宁夏）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气作用生成水和二氧化为：在酸性溶液中甲醇与氧气作用生成水和二氧化碳。该电池负极发生的反应是（碳。该电池负极发生的反应是（）A.CH3OH +O2 =H2O+CO2+2H+2e BO2+4H+4e=2H2OCCH3OH+H2O=CO2+6H+6e DO2+2H2O+4e=4OH C1 1、原电池的反应原理、原电池的反应原理2 2、电极反应、电极反应 式的书写式的书写（1 1）找出两极放电的物质找出两极放电的物质（2 2）分析放电后的产物是否分析放电后的产物是否与溶液中的溶质反应与溶液中的溶质反应3 3、原电池电、原电池电 极的判断极的判断负极负极相对相对活泼活泼-失电子失电子-电子流电子流 出出-发生氧化反应发生氧化反应正极正极相对不相对不活泼活泼-得电子得电子-电子流入电子流入-发生还原反应发生还原反应发生氧化还原反应发生氧化还原反应本节课总结本节课总结化学能转化为电能化学能转化为电能负极负极（锌筒）（锌筒）：正极正极（石墨）（石墨）：总反应：总反应：Zn+2MnO2+2H2O=Zn(OH)2+2MnOOH1、锌、锌-锰干电池锰干电池(碱性）碱性）三、常见化学电源三、常见化学电源2、铅蓄电池、铅蓄电池负极负极PbPb：Pb+SO42-2e-=PbSO4正极正极PbO2：PbO2+4H+SO42-+2e-=PbSO4+2H2O钮扣电池：不锈钢制成一个由正钮扣电池：不锈钢制成一个由正极壳和负极盖组成的小圆盒，盒极壳和负极盖组成的小圆盒，盒内靠正极一端填充由内靠正极一端填充由AgAg2 2O O和少量和少量石墨组成的正极活性材料，负极石墨组成的正极活性材料，负极盖一端填充锌汞合金作负极活性盖一端填充锌汞合金作负极活性材料，电解质溶液为浓材料，电解质溶液为浓KOHKOH溶液，溶液，已知电池内已知电池内ZnZn的氧化产物为的氧化产物为ZnOZnO，3、银、银-锌电池锌电池负极：负极：Zn+2OH-2e-=ZnO+H2O 正极：正极：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-总反应：总反应：Ag2O+Zn=ZnO+2Ag5、海水电池（电解质溶液为海水）、海水电池（电解质溶液为海水）负极：负极：4Al-12e=4Al3+，正极：正极：3O2+6H2O+12e=12OH总反应：总反应：4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3跟相同质量的其它金属作负极相比，使用寿命延长，跟相同质量的其它金属作负极相比，使用寿命延长，高能、质轻、电压高、工作效率高、储存寿命长。高能、质轻、电压高、工作效率高、储存寿命长。4、燃料电池、燃料电池化学腐蚀与电化腐蚀化学腐蚀与电化腐蚀化学腐蚀化学腐蚀电化腐蚀电化腐蚀条件条件金属跟非金属单质金属跟非金属单质直接接触直接接触不纯金属或合金不纯金属或合金跟电解质溶液接触跟电解质溶液接触现象现象无电流产生无电流产生有有微弱电流微弱电流产生产生本质本质金属被氧化金属被氧化较活泼金属被氧化较活泼金属被氧化联系联系两者往往同时发生，电化腐蚀更普遍两者往往同时发生，电化腐蚀更普遍金属的腐蚀金属的腐蚀 金属或合金跟周围接触到的气体或液体进行化学反金属或合金跟周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程，即为金属的腐蚀。其本质是金属应而腐蚀损耗的过程，即为金属的腐蚀。其本质是金属原子失去电子被氧化的过程。原子失去电子被氧化的过程。（四）金属的腐蚀及其防护（四）金属的腐蚀及其防护1.金属腐蚀金属腐蚀:(1)化学腐蚀化学腐蚀 (2)电化腐蚀电化腐蚀 a.析氢腐蚀析氢腐蚀 b.吸氧腐蚀吸氧腐蚀2.防护方法防护方法:(1)改变金属内部组织结构改变金属内部组织结构 (2)在金属表面覆盖保护在金属表面覆盖保护 (3)电化学保护法电化学保护法(牺牲阳极的阴极保护法牺牲阳极的阴极保护法)FeCH2SO4FeCNaCl 溶液溶液a.析氢腐蚀：析氢腐蚀：（强或较强酸性条件下强或较强酸性条件下）负极：负极：Fe 2e-=Fe2+正极：正极：2H+2e-=H2总反应式：总反应式：Fe+2H+=Fe2+H2b.吸氧腐蚀：吸氧腐蚀：（中性、碱性或极弱酸性条件下中性、碱性或极弱酸性条件下）负极：负极：Fe 2e-=Fe2+正极：正极：O2+2H2O+4e-=4OH 反应式：反应式：2Fe+2H2O+O2 =2Fe(OH)2 FeZnH2SO4牺牲了牺牲了Zn(负极负极)而保护了而保护了Fe(正极正极)练习练习1.（08广东卷）下列有关金属腐蚀与防护的说广东卷）下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是（法正确的是（）A纯银器表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗纯银器表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗B当镀锡铁制品的镀层破损时，镶层仍能对铁制当镀锡铁制品的镀层破损时，镶层仍能对铁制品起保护作用品起保护作用C在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采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了牺牲阳极的阴极保护法D可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连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以保护它不受腐蚀AC 练习练习2.如图各容器中盛有海水，如图各容器中盛有海水，铁在其中腐蚀时由快到慢的顺序是铁在其中腐蚀时由快到慢的顺序是 A B C D 金属腐蚀的快慢顺序：金属腐蚀的快慢顺序：电解池的阳极电解池的阳极原电池的阴极原电池的阴极化学腐蚀化学腐蚀 原电池的负极原电池的负极电解池的阴极电解池的阴极 练习练习3.（09山东高考）山东高考）Zn-MnO2干电池应用广泛，干电池应用广泛，其电解质溶液是其电解质溶液是ZnCl2-NH4Cl混合溶液。混合溶液。（1）该电池的负极材料是）该电池的负极材料是。电池工作时，电子流。电池工作时，电子流向向（填（填“正极正极”或或“负极负极”）。）。（2）若）若ZnCl2-NH4Cl混合溶液中含有杂质混合溶液中含有杂质Cu2+，会加速某，会加速某电极的腐蚀电极的腐蚀.其主要原因是其主要原因是 。欲除去。欲除去Cu2+,最好选用下列试剂中的最好选用下列试剂中的（填代号）。（填代号）。a.NaOH b.Znc.Fe d.NH3H2O (3)MnO2的生产方法之一是以石墨为电极，电解酸化的的生产方法之一是以石墨为电极，电解酸化的MnSO4溶液。阴极的电极反应式是溶液。阴极的电极反应式是 。若电解电路中通过若电解电路中通过2mol电子，电子，MnO2的理论产量为的理论产量为 g。练习练习4.（09广东高考）可用于电动汽车的铝广东高考）可用于电动汽车的铝-空气空气燃料电池，通常以燃料电池，通常以NaCl溶液或溶液或NaOH溶液为电溶液为电解液，铝合金为负极，空气电极为正极。下列解液，铝合金为负极，空气电极为正极。下列说法正确的是说法正确的是A.以以NaCl溶液或溶液或NaOH溶液为电解液时，溶液为电解液时，正极反应都为：正极反应都为：O22H2O4e4OHB.以以NaOH溶液为电解液时，负极反应为：溶液为电解液时，负极反应为：Al3OH3e-Al(OH)3C.以以NaOH溶液为电解液时，电池在工作过溶液为电解液时，电池在工作过 程程中电解液的中电解液的pH保持不变保持不变D.电池工作时电池工作时,电子通过外电路从正极流向负极电子通过外电路从正极流向负极拓展：变化多端的拓展：变化多端的“Al电极电极”1.指出指出Al电极在上述装置中为正极还是负极电极在上述装置中为正极还是负极？2.写出各装置的电极反应。写出各装置的电极反应。AlMg稀盐酸稀盐酸AlMgNaOH溶液溶液CuAl浓硝酸浓硝酸练习练习5.设计电化学装置完成下列反应：设计电化学装置完成下列反应：CuH2SO4CuSO4H2练练习习6.6.把把锌锌片片和和铁铁片片放放在在有有稀稀食食盐盐水水的的酚酚酞酞溶溶液液的的表表面面皿皿中中，如如图图所所示示经经过过一一段段时时间间后后，最最先观察到变红的区域是先观察到变红的区域是（）A和和 B和和C和和 D和和解析：这是有关金属腐蚀、原电池和电解的微型实验试题，解析：这是有关金属腐蚀、原电池和电解的微型实验试题，左边图示发生的是吸氧腐蚀，其中左边图示发生的是吸氧腐蚀，其中Fe电极作阴极，电极反应电极作阴极，电极反应式是：式是：O2+4e-+2H2O=4OH-；右边图示是电解装置，所以；右边图示是电解装置，所以Zn电极发生还原反应：电极发生还原反应：2H2O+4e-=H2+2OH-。练习练习7.实验室用铅蓄电池作电源电解饱和食盐实验室用铅蓄电池作电源电解饱和食盐 水制取氯气，已知铅蓄电池放电时发生如下反水制取氯气，已知铅蓄电池放电时发生如下反 应：应：负极：负极：Pb+SO42-=PbSO4+2e-正极：正极：PbO2+4H+SO42-+2e-=PbSO4+2H2O 今若制得今若制得Cl2 0.050 mol，这时电池内消耗的，这时电池内消耗的 H2SO4的物质的量至少是的物质的量至少是()A0.025 mol B0.050 mol C0.10 mol D0.20 mol练习练习8（08天津）下列叙述正确的是（天津）下列叙述正确的是（）A在原电池的负极和电解池的阴极上都是发生失电在原电池的负极和电解池的阴极上都是发生失电子的氧化反应子的氧化反应B用惰性电极电解用惰性电极电解Na2SO4溶液，阴阳两极产物的溶液，阴阳两极产物的物质的量之比为物质的量之比为1：2C用惰性电极电解饱和用惰性电极电解饱和NaCl溶液，若有溶液，若有1 mol电子电子转移，则生成转移，则生成1 molNaOHD镀层破损后，镀锡铁板比镀锌铁板更耐腐蚀镀层破损后，镀锡铁板比镀锌铁板更耐腐蚀原电池和电解池的比较原电池和电解池的比较内容内容原电池原电池电解池电解池电极电极规定规定电极电极反应反应电子移电子移动方向动方向能量能量转变转变较活泼金属做负极较活泼金属做负极连接电源负极的一极连接电源负极的一极为阴极为阴极负氧正还负氧正还阳极氧化、阴极还原阳极氧化、阴极还原负极流向正极负极流向正极阳极流向阴极阳极流向阴极化学能变为电能化学能变为电能电能变为化学能电能变为化学能小结小结