高中化學 主題3 課題1合理利用化學能源精品課件 魯科版選修1.ppt

主題3合理利用化學能源 課題1電池探秘 課程標準導(dǎo)航1 通過實驗探究 理解電池的工作原理及構(gòu)成條件 2 通過市場調(diào)查等活動 了解生活中常用電池的種類 性能 知道根據(jù)需要合理選擇電池 3 初步學會應(yīng)用所學知識分析生活中所使用的各種電池 4 通過查閱資料 了解新型電池及電池的發(fā)展趨勢 自主學習一 電池是怎樣工作的1 原電池 把 的裝置 其實質(zhì)是發(fā)生了 反應(yīng) 2 實際應(yīng)用 常見的紐扣電池一般為鋅 氧化汞電池 以 為負極 以 為正極 選用 化學能轉(zhuǎn)化為電能 氧化還原 鋅 氧化汞 為電解質(zhì) 發(fā)生的反應(yīng)為hgo h2o zn hg zn oh 2 想一想1 將鋅片 銅片用導(dǎo)線連接插入乙醇中能形成原電池嗎 為什么 提示 不能 因為乙醇是非電解質(zhì) 不導(dǎo)電 所以不能形成原電池 氫氧化鉀 二 認識幾種電池幾種電池的比較 負極 正極 二氧化錳 鋅皮 下降 可充電 二氧化鉛 鉛 稀硫酸 濃度 燃料 氧氣 燃料和氧氣 化學能 電能 長 想一想2 是不是所有的電池負極都參與原電池反應(yīng) 提示 燃料電池中兩電極都不參加反應(yīng) 通入燃料的電極是負極 燃料失去電子被氧化 發(fā)生氧化反應(yīng) 通入氧化劑的電極是正極 氧化劑得到電子被還原 發(fā)生還原反應(yīng) 自主體驗1 2012 黑龍江學業(yè)水平測試模擬 以zn ag為電極 以稀h2so4為電解質(zhì)溶液 以銅絲為導(dǎo)線構(gòu)成原電池 下列敘述正確的是 a zn為正極b ag為負極c zn極發(fā)生氧化反應(yīng)d ag極發(fā)生氧化解析 選c 活潑金屬做負極 負極發(fā)生氧化反應(yīng) 不活潑金屬做正極 正極發(fā)生還原反應(yīng) 2 在銅 鋅 稀硫酸構(gòu)成的原電池中 經(jīng)過一段時間的工作后 下列說法正確的是 a 鋅片是正極 銅片上有氣泡冒出b 電流方向是從鋅片流向銅片c 溶液中稀硫酸的物質(zhì)的量不斷減小d 電解液的ph保持不變 解析 選c 在銅 鋅 稀硫酸構(gòu)成的原電池中 鋅片為負極 在銅片上有氣泡冒出 電流方向是從正極 銅片 流向負極 鋅片 由于發(fā)生反應(yīng) zn h2so4 znso4 h2 所以溶液中稀硫酸的物質(zhì)的量不斷減小 電解液的ph不斷增大 故選c項 要點1原電池的工作原理和構(gòu)成條件要點1原電池的工作原理和構(gòu)成條件探究導(dǎo)引1如何判斷某種裝置是否為原電池 提示 原電池的工作原理是要有電子的定向移動形成電流 是否為原電池就要看這一裝置能否滿足構(gòu)成原電池的四個條件 探究導(dǎo)引2電池是如何將化學能轉(zhuǎn)化為電能的 提示 借助一個氧化還原反應(yīng) 將氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分別放在原電池的負極和正極上發(fā)生 負極上失去的電子沿導(dǎo)線轉(zhuǎn)移到正極 溶液中的陽離子在正極上得電子發(fā)生還原反應(yīng) 因而在外電路上形成電流 要點歸納1 工作原理以鋅 銅 硫酸組成的原電池為例說明 鋅失電子逐漸溶解變成zn2 進入溶液 電子從鋅極經(jīng)導(dǎo)線流入銅極 溶液中h 在銅極上得到電子形成氫氣在銅片上冒出 兩極上的電極反應(yīng)式為 負極 鋅極 zn 2e zn2 氧化反應(yīng) 正極 銅極 2h 2e h2 還原反應(yīng) 發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應(yīng)是原電池產(chǎn)生電流的實質(zhì) 通過原電池裝置將化學能轉(zhuǎn)化為電能 外電路中電子從負極流向正極 電流從正極流向負極 內(nèi)電路中陰離子移向負極 陽離子移向正極 內(nèi)外電路共同形成閉合電路 形成電流 特別提醒1 在內(nèi)電路中陽離子向正極移動 陰離子向負極移動 2 電子只流經(jīng)外電路 流向為 負極 導(dǎo)線 正極 3 電流方向與電子流向相反 4 只有根據(jù)能自發(fā)進行且放出能量的氧化還原反應(yīng)才能設(shè)計原電池 2 構(gòu)成原電池的條件 1 能自發(fā)發(fā)生氧化還原反應(yīng) 2 活潑性不同的兩極材料 3 有電解質(zhì)溶液 4 形成閉合回路 即時應(yīng)用1 下列裝置能夠組成原電池的是 解析 選a 構(gòu)成原電池要有四個基本條件 電解質(zhì)溶液 兩種活潑性不同的電極并插入電解質(zhì)溶液中 構(gòu)成閉合回路 可以自發(fā)進行氧化還原反應(yīng) 四個條件相互聯(lián)系 不能孤立 b項中電極均為cu d項中所用乙醇為非電解質(zhì) c項中所用蔗糖溶液是非電解質(zhì)溶液 故b c d項都不能構(gòu)成原電池 要點2原電池正負極判斷方法及電極反應(yīng)式的書寫探究導(dǎo)引3依據(jù)反應(yīng)cu 2fe3 2fe2 cu2 原理 設(shè)計一原電池 寫出兩電極材料的名稱 電極反應(yīng)式 畫出簡易圖 提示 正極 石墨 2fe3 2e 2fe2 負極 銅 cu 2e cu2 裝置如圖 探究導(dǎo)引4對于氫氧燃料電池 當使用h2so4做電解質(zhì)或選用koh做電解質(zhì)時 所發(fā)生的電極反應(yīng)與總反應(yīng)一樣嗎 提示 1 選稀h2so4做電解質(zhì)溶液時 正極 o2 4e 4h 2h2o 負極 2h2 4e 4h 電池反應(yīng) 2h2 o2 2h2o 2 選koh溶液做電解質(zhì)溶液時 正極 o2 2h2o 4e 4oh 負極 2h2 4oh 4e 4h2o 電池反應(yīng) 2h2 o2 2h2o 故選用不同電解質(zhì) 電極反應(yīng)不同而電池總反應(yīng)相同 要點歸納1 原電池正負極的判斷方法 1 由組成原電池兩極的電極材料判斷 一般是活潑性強的金屬為負極 活潑性較弱的金屬或能導(dǎo)電的非金屬為正極 2 根據(jù)電流方向或電子流動方向判斷 在外電路上 電流是由正極流向負極 電子流動方向是由負極流向正極 3 根據(jù)原電池里電解質(zhì)溶液內(nèi)離子的移動方 向判斷 在原電池的電解質(zhì)溶液內(nèi) 陽離子移向的極是正極 陰離子移向的極是負極 4 根據(jù)原電池兩極發(fā)生的變化來判斷 原電池的負極總是失電子發(fā)生氧化反應(yīng) 其正極總是得電子發(fā)生還原反應(yīng) 5 依據(jù)現(xiàn)象判斷 溶解的一極為負極 增重或者有氣體放出的一極為正極 特別提醒在判斷原電池正負極時 有時活潑金屬不一定做負極 如mg al和naoh形成的原電池 鋁做負極 鎂做正極 2 原電池電極反應(yīng)式的書寫原電池反應(yīng)的實質(zhì)是自發(fā)的氧化還原反應(yīng) 因此書寫時 1 先判斷出正負極 正極上發(fā)生還原反應(yīng) 負極上發(fā)生氧化反應(yīng) 根據(jù)氧化還原反應(yīng)原理進行書寫 但要注意介質(zhì)環(huán)境 2 可以先寫出總反應(yīng)方程式 然后減去某一極的電極反應(yīng)式就可以得到另一極的電極反應(yīng)式 即時應(yīng)用2 2010 高考課標全國卷 根據(jù)下圖 可判斷出下列離子方程式中錯誤的是 a 2ag s cd2 aq 2ag aq cd s b co2 aq cd s co s cd2 aq c 2ag aq cd s 2ag s cd2 aq d 2ag aq co s 2ag s co2 aq 解析 選a 由圖中兩個電池的電極可以判斷出三種金屬的活潑性關(guān)系為 cd co ag 則氧化性關(guān)系為 cd2 co2 ag 根據(jù)氧化還原反應(yīng)規(guī)律可知a項錯誤 題型1原電池的構(gòu)成和工作原理氫氧燃料電池是符合綠色化學理念的新型發(fā)電裝置 如圖為電池示意圖 該電池電極表面鍍一層細小的鉑粉 鉑吸附氣體的能力強 性質(zhì)穩(wěn)定 請回答 1 氫氧燃料電池的能量轉(zhuǎn)化 主要形式是 在導(dǎo)線中電子流動方向為 用a b表示 2 電極表面鍍鉑粉的原因為 3 該電池工作時 h2和o2連續(xù)由外部供給 電池可連續(xù)不斷提供電能 因此 大量安全儲氫是關(guān)鍵技術(shù)之一 金屬鋰是一種重要的儲氫材料 吸氫和放氫原理如下 思路點撥 解答此題注意以下兩點 1 正確理解原電池的工作原理 2 正確判斷氧化劑和還原劑 解析 1 原電池的工作原理是將化學能轉(zhuǎn)化成電能 由于燃料電池的電池反應(yīng)式就是它燃燒的化學方程式 所以該燃料電池的電池反應(yīng)式為 2h2 o2 2h2o 其中氫元素從零價升至 1價 失去電子 即電子從a流向b 2 鉑粉的接觸面積大 可以加快化學反應(yīng)速率 3 li從零價升至 1價 做還原劑 h2o中的h從 1價降至h2中的零價 做氧化劑 答案 1 由化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔苡蒩到b 2 增大電極單位面積吸附h2或o2的分子數(shù) 加快電極反應(yīng)速率 3 lih2o 名師點睛 正確理解并熟記原電池原理是解題的基礎(chǔ) 1 電極名稱規(guī)定 活潑金屬是負極 相對不活潑的金屬或非金屬是正極 2 在外電路中 電子由負極流向正極 電流由正極流向負極 3 電極反應(yīng)式中 負極 還原劑 ne 氧化產(chǎn)物 正極 氧化劑 ne 還 原產(chǎn)物 正極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)的物質(zhì)可能是溶液中的陽離子 也可能是電解質(zhì)溶液中溶解的o2 而正極本身不損耗 負極上失電子的物質(zhì)可能是電極本身 也可能是其他物質(zhì)發(fā)生氧化反應(yīng) 題型2原電池原理的應(yīng)用和常見電池 2011 高考福建卷 研究人員研制出一種鋰水電池 可作為魚雷和潛艇的儲備電源 該電池以金屬鋰和鋼板為電極材料 以lioh為電解質(zhì) 使用時加入水即可放電 關(guān)于該電池的下列說法不正確的是 a 水既是氧化劑又是溶劑b 放電時正極上有氫氣生成c 放電時oh 向正極移動d 總反應(yīng)為 2li 2h2o 2lioh h2 思路點撥 解答此題注意以下兩點 1 正確理解并熟記原電池原理 2 正確理解電解質(zhì)溶液導(dǎo)電的實質(zhì) 解析 根據(jù)題給信息知鋰水電池的總反應(yīng)為 2li 2h2o 2lioh h2 d正確 在反應(yīng)中氫元素的化合價降低 因此h2o做氧化劑 同時又起到溶劑的作用 a正確 放電時正極反應(yīng)為 2h2o 2e 2oh h2 b正確 正極周圍聚集大量oh 因此溶液中的陽離子li 向正極移動 負極周圍聚集大量 li 因此溶液中的陰離子oh 向負極移動 c錯誤 答案 c 1 下列關(guān)于原電池的敘述正確的是 a 原電池是化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置b 構(gòu)成原電池的正極和負極必須是兩種不同的金屬c 原電池工作時 溶液中的陽離子向負極移動d 原電池放電時 電流的方向是從負極到正極 解析 選a a為原電池定義 b錯誤 電極可以為金屬 也可以是導(dǎo)電的非金屬 c中陽離子應(yīng)向正極移動 d中電流的方向應(yīng)由正極到負極 2 對于鋅 銅和稀硫酸組成的原電池 如右圖 下列有關(guān)說法正確的是 zn是負極 cu是正極 負極上發(fā)生氧化反應(yīng) 正極上發(fā)生還原反應(yīng)a b c d 解析 選d 活潑金屬做負極 負極發(fā)生氧化反應(yīng) 不活潑金屬做正極 正極發(fā)生還原反應(yīng) 3 2012 山東泰安第一中學高二質(zhì)檢 鎘鎳 cd ni 可充電電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應(yīng)用 它的充放電反應(yīng)按下式進行 cd oh 2 2ni oh 2cd 2nio oh 2h2o 由此可知 該電池放電時的負極材料是 a cd oh 2b ni oh 2c cdd nio oh 4 氫氧燃料電池總反應(yīng)為2h2 o2 2h2o 電解質(zhì)溶液為koh溶液 其電極反應(yīng)式分別為 負極 正極 若電解質(zhì)溶液改為稀h2so4 其電極反應(yīng)式分別為 負極 正極 解析 書寫氫氧燃料電池電極反應(yīng)一定要看清楚電解質(zhì)溶液的酸堿性 如電解質(zhì)溶液為堿性 負極附近不能出現(xiàn)h 如電解質(zhì)溶液為酸性 正極附近不能出現(xiàn)oh 答案 h2 2oh 2e 2h2oo2 2h2o 4e 4oh h2 2e 2h o2 4h 4e 2h2o 5 現(xiàn)有如下兩個反應(yīng) a naoh hcl nacl h2o b zn h2so4 znso4 h2 1 根據(jù)兩反應(yīng)本質(zhì) 判斷能否設(shè)計成原電池 2 如果不能 說明其原因 3 如果可