高中化学电池部分.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,.,*,化学能转化为电能电池,1,.,整个装置是如何形成电流的闭合回路的?,电极反应式及总式该如何书写？,Cu,Zn,-,Zn,2+,Zn,2+,Zn,2+,Zn,2+,Zn,2+,Zn,2+,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,Zn,2+,H,+,SO,4,2-,负极,正极,静电作用,2,.,利用Fe+Cu,2+,=Fe,2+,+Cu设计一个原电池，画出示意图，写出电极反应。,负极：Fe 2e,-,=Fe,2+,正极：Cu,2+,+2e,-,=Cu,Cu,Fe,CuSO,4,FeSO,4,Fe,Cu,CuSO,4,原电池的两极是否一定要插入同一池内?,3,.,盐桥的作用是什么？,使Cl-向锌盐方向移动，K+向铜盐方向移动，使Zn盐和Cu盐溶液一直保持电中性，从而使电子不断从Zn极流向Cu极。氧化还原反应得以继续进行,盐桥的作用则是沟通内电路,盐桥：在U型管中装满用饱和KCl溶液和琼胶作成的冻胶。,4,.,二、利用自发的氧化还原反应设计电池,1.利用“,还升失氧，氧降得还,”在已知氧化还原反应拆,分为两个半反应；,根据“,负氧化、正还原,”找出,正、负极材料,3.,选择电极材料的,（,1),电解质溶液一般要能够,与负极发生,反应,（,2),如果两个半反应,分别在两个容器,中进行（中间连,接盐桥），则左右两个容器中的电解质溶液应选,择与,电极材料相同的阳离子,5,.,根据反应设计原电池：,2Fe,3+,+Cu=2Fe,2+,+Cu,2+,6,.,依据氧化还原反应设计的原电池如下图所示：2Ag,+,(aq)+Cu(s)=Cu,2+,(aq)+2Ag(s),。,7,.,(09高考）11.将 设计成如图所示的原电池。下列判断不正确的是,A.反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应,B.反应开始时，甲中石墨电极上Fe,3+,被还原,C.电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态,D.电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl,2,固定，乙中石墨电极为负极,D,8,.,1、燃料电池,以硫酸为电解质溶液时：,负极：,2H,2,4e,-,=4H,+,正极：,O,2,+4H,+,+4e,-,=2H,2,O,总反应：,2H,2,+O,2,=2H,2,O,三、化学电源,9,.,以KOH为电解质溶液时：,负极：,2H,2,+4OH,-,4e,-,=2H,2,O,正极：,O,2,+2H,2,O+4e,-,=4OH,-,总反应：,2H,2,+O,2,=2H,2,O,10,.,氢氧燃料电池电极反应,总反应：,2H,2,+O,2,=2H,2,O,酸性,负极,正极,碱,性,负极,正极,中,性,负极,正极,2H,2,-4e,-,=4H,+,O,2,+4H,+,+4e,-,=2H,2,O,2H,2,-4e,-,=4H,+,O,2,+2H,2,O+4e,-,=4OH,-,2H,2,+4OH,-,-4e,-,=4H,2,O,O,2,+2H,2,O+4e,-,=4OH,-,11,.,练1某海军航空站安装的MCFC型燃料电池，其工作温度为600，所用燃料为H,2,，电解质为,熔融K,2,CO,3,，,电池的总反应为2H,2,O,2,=2H,2,O，,负极反应为H,2,CO,3,2,-2e,=H,2,OCO,2,，,请写出该电池的正极反应式：,12,.,总反应：,CH,4,+2OH,-,+2O,2,=CO,3,2-,+3H,2,O,CH,4,、O,2,、NaOH溶液组成的燃料电池,正极：2O,2,+4H,2,O+8e,=8OH,-,负极：CH,4,+10OH,-,-8e,=CO,3,2-,+7H,2,O,13,.,总反应：,CH,4,+2O,2,=CO,2,+3H,2,O,CH,4,、O,2,、盐酸溶液组成的燃料电池,正极：2O,2,+8H,+,+8e,=8H,2,O,负极：CH,4,-8e,+2H,2,O,=CO,2,+8H,+,14,.,（09江苏）以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。关于该电池的叙述正确的是,A该电池能够在高温下工作,B电池的负极反应为：,C,6,H,12,O,6,6H,2,O24e,6CO,2,24H,C放电过程中，H,从正极区向负极区迁移,D在电池反应中，每消耗,1mol氧气,，理论上能生成标准,状况下CO,2,气体22.4/6 L,15,.,铅蓄电池是以充满,海绵状灰铅,的铅板和另一充满,二氧化铅,的铅板组成，用,H,2,SO,4,作电解液,。,总反应式为：Pb+PbO,2,+2H,2,SO,4,2PbSO,4,+2H,2,O,（1）写出放电时的正、负极反应式,正极:_,负极:_,（2）试写出充电时的阳、阴极反应式,阳极:_,阴极:_,PbO,2,+4H,+,+SO,4,2-,+2e,-,PbSO,4,+2H,2,O,Pb+,SO,4,2-,2e,-,PbSO,4,PbSO,4,+2H,2,O-2e,-,PbO,2,+,4H,+,+SO,4,2-,PbSO,4,+2e,-,Pb+SO,4,2-,2.二次电池(可充电电池),16,.,（10年高考）,11,铅蓄,电池,的工作原理如下，下列判断不正确的是,Pb,PbO,2,2H,2,SO,4,2PbSO,4,2H,2,O,。,A,K,闭合时，,d,电极反应式：,PbSO,4,2H,2,O,2e-,PbO,2,4H,+,SO,4,2-,B,当电路中转移,0.2 mol e-,时,中消耗的,H,2,SO,4,为,0.2 mol,C,K,闭合时，,中,SO,4,2-,向,c,电极迁移,D,K,闭合一段时间后，,可单独作为原电池，,d,电极为正极,C,原电池,正极 负极,阴极 阳极,17,.,关于铅蓄电池的说法正确的是A在放电时，正极发生的反应是 Pb(s)+SO,4,2,(aq)=PbSO,4,(s)+2e,B在放电时，该电池的负极材料是铅板,C在充电时，电池中硫酸的浓度不断变小D在充电时，阳极发生的反应是,PbSO,4,(s)+2e,=Pb(s)+SO,4,2,(aq),18,.,19,.,(1)银,锌电池,负极是Zn：,Zn+2OH,-,-2e,-,=Zn(OH),2,正极是Ag,2,O：,Ag,2,O+H,2,O+2e,-,=2Ag+2OH,-,电池总反应：,Zn+Ag,2,O+H2O=2Ag+Zn(OH),2,pH变化,负极：减小,正极：增大,电极分别为Zn和Ag,2,O，,电解质溶液为KOH溶液。,3.一次电池,20,.,(2)碱性锌锰电池,锌粉和KOH的混合物,MnO,2,金属外壳,负极是Zn：,Zn+2OH,-,-2e,-,=Zn(OH),2,正极是MnO,2,：,2MnO,2,+2H,2,O+2e,-,=2,MnOOH,+2OH,-,电池总反应：,Zn+2MnO,2,+2H,2,O=2MnOOH+Zn(OH),2,21,.,四、原电池的应用,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。,问：实验室用Zn与稀H2SO4反应来制备氢气，如果实验室没有,纯的锌,能否用,粗锌,代替，这样做有没有影响。,22,.,Zn-MnO,2,干电池应用广泛，其电解质溶液是,ZnCl,2,-NH,4,Cl,混合溶液。（,1,）该电池的负极材料是,。电池工作时，电子流向,（填,“,正极,”,或,“,负极,”,）。（,2,）若,ZnCl,2,-NH,4,Cl,混合溶液中含有杂质,Cu,2+,，会加速某电极的腐蚀，其主要原因是,除去,Cu,2+,，最好选用下列试剂中的,（填代号）。,a.NaOH b.Zn,c.Fe d.NH,3,H,2,O,09山东卷：,23,.,2、比较金属的活泼性,迁移应用2,X、Y、Z、W四块金属分别用导线两两相连浸入稀硫酸中组成原电池。X、Y相连时，X为负极；Z、W相连时，电流方向是WZ；X、Z相连时，Z极上产生大量气泡；W、Y相连时，W极发生氧化反应。据此判断四种金属的活动性顺序是(),A.XZWYB.ZXYW,C.XYZWD.YWZX,24,.,练习2.X、Y、Z、W四种金属片浸入稀盐酸中,用导线连接,可以组成原电池,实验结果如下图所示:,则四种金属的活泼性由强到弱的顺序为,_,ZYXW,25,.,3.用于金属的防护,(1),原电池法保护的金属：,制品作原电池,极而得到保护，接一种活泼性更,的金属,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，使锌作原电池的负极。,(2)电解法保护金属：,制品作原电池接电源,极而得到保护,26,.,（3)改变金属的内部结构,，,如：将钢铁制成不锈钢。,（4)在金属表面覆盖保护层，,如：涂油漆、镀Zn、镀Sn、镀Cr等。,27,.,O,2,+2H,2,O+4e,-,析氢腐蚀,吸氧腐蚀,条件,电,极,反,应,负极,正极,总反应式,联系,更普遍,水膜酸性较强,（pH4.3）,水膜酸性很弱或中性,Fe,Fe,2+,+2e,-,2H,+,+2e,-,H,2,4OH,-,Fe+2H,+,Fe,2+,+,H,2,2Fe+O,2,+2H,2,O,2Fe（OH),2,吸氧腐蚀,五.,电化学腐蚀,含义:不纯的金属与电解质溶液接触时,形成原电池反应,较活泼的金属失去电子而被氧化的腐蚀.,28,.,A.B.,C.D.,自我诊断,4.如图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀由,快到慢的顺序为（）,29,.,判断金属腐蚀快慢的规律,（1）电解池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。,（2）对同一种金属来说，腐蚀的快慢：强电解质溶液弱电解质溶液非电解质溶液。,（3）活泼性不同的两金属，活泼性差别越大，腐蚀越快。,（4）对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。,指点迷津,30,.,钢铁表面形成的微小原电池示意图,31,.,(,09,上海卷,13,)右图装置中，,U,型管内为红墨水，,a,、,b,试管内分别盛有,食盐水,和,氯化铵,溶液，各加入,生铁,块，放置一段时间。下列有关描述错误的是（）,A,生铁块中的碳是原电池的正极,B,红墨水柱两边的液面变为左低右高,C,两试管中相同的电极反应式是：,Fe,-,2e,-,=Fe,2+,D,a,试管中发生了吸氧腐蚀，,b,试管中发生了析氢腐蚀,32,.,迁移应用3,如图所示，甲池中电池反应式为,2Fe,3+,+Cu 2Fe,2+,+Cu,2+,，已知B电极质量不,变，C、D为石墨电极，乙池中为200 mL饱和NaCl,溶液。,33,.,回答下列问题：,（1）A极为,极（填“正”或“负”），电,极材料为,，发生,（填“氧,化”或“还原”）反应。,（2）写出乙池的电极反应式：,阳极反应式为,；,阴极反应式为,。,（3）A电极质量减少0.64 g时，此时乙池中电解液的,pH为,（忽略反应过程中溶液体积的变化）,C电极上产生的气体在标准状况下的体积为,L。,34,.,（4）在实验中，欲从甲池反应后的废液中回收铜，,并重新制得纯净的FeCl,3,溶液，简述操作步骤及有关,反应原理（用离子方程式表示）,。,解析,（1）由于B电极质量不变，则A极材料为Cu，,B极为正极。,（2）乙池电解饱和NaCl溶液，且C为阳极，D为阴,极。,（3）A极质量减少0.64 g，电子转移0.02 mol，则乙,池产生0.02 mol OH,-,，生产0.01 mol H,2,。,（4）可利用Fe置换出Cu,再用Cl,2,将Fe,2+,氧化即可。,35,.,思 考,把,铁棒,和,铜棒,用导线连接后放入,稀硫酸,中能否形成原电池,把,铁棒,和,铜棒,用导线连接后放入,氯化钠,中能否形成原电池,36,.,五.电极反应式的书写,1.根据氧化还原反应,2.直接写电极反应式：（产物在,电解质,中要能,稳定存在,）,负极：还原剂-ne,-,氧化产物,正极：氧化剂+ne,-,还原产物,3.复杂燃料电池（,如甲烷燃料电池,）,负极反应式原电池反应式正极反应式（消氧气,）,氧化剂 +还原剂 =还原产物 +氧化产物,+,-,ne,-,37,.,2、将Mg条、Al条平行插入一定浓度的NaOH溶液中，用导线、电器连接成原电池，此电池工作时，下列叙述中正确的是(),AMg比Al活泼，Mg 失去电子被氧化成Mg,2+,B负极反应式为：Al3e,+4OH,AlO,2,+2H,2,O,C该电池的内外电路中，电流均是由电子定,向移动形成的,DAl是电池正极，开始工作时溶液中会立,即有白色沉淀析出,38,.,Mg Al,A,X,溶液,例.右图为Mg与Al与X溶液组成的一原电池。,X为硫酸时，原电池总反应式(离子方程式),_,负极为_,电极反应式为:_,正极为_,电极反应式为_,Mg+2H,+,=H,2,+Mg,2+,Mg,Mg-2e,-,Mg,2+,2H,+,+2e,-,H,2,Al,当X为NaOH时，原电池反应的离子方程式：,_,_为负极,电极反应式:_,_,_,_为正极,电极反应式:_,_,_,2Al+8OH,-,-6e,-,2AlO,2,-,+4H,2,O,2Al+2OH,-,+2H,2,O=2AlO,2,-,+3H,2,6H,2,O+6e,-,3H,2,+6OH,-,Mg,Al,39,.,当X溶液改为浓硝酸,Cu、Al为电极，原电池反应的离子方程式：,_,_为负极,电极反应式:_,_为正极,电极反应式:_,Cu+4H,+,+2NO,3,-,=Cu,2+,+2NO,2,+2H,2,O,Cu,Cu-2e,-,=Cu,2+,Al,4H,+,+2NO,3,-,+2e,-,=2NO,2,+2H,2,O,Mg Al,A,X,溶液,40,.,电解池,原电池,Zn,Ag,NaCl,HCl,阳极 阴极,负极 正极,电极的反应：,阳极,氧化，,阴极,还原,离子的运动：,阴向,阳,靠，阳向,阴,靠,电子的运动：,阳,极正极负极,阴,极,电极的反应：,负,氧化，,正,还原,离子的运动：,正向,正,，负向,负,电子的运动：,负,极导线,正,极,41,.,电解池,原电池,e,-,e,-,e,-,Zn,Ag,NaCl,HCl,42,.,电解池,原电池,Zn,Ag,NaCl,HCl,1、电源一定有,2、两电极,3、电解质溶液,1、电源没有,2、两电极,3、电解质溶液,负极,正极,阳极,阴极,电解池,原电池,村料可相同可不同,村料一定不同,43,.,