高三化學(xué)一輪復(fù)習(xí)精品課件化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能電池

1、第3節(jié) 化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能電池 三年三年2626考高考指數(shù)考高考指數(shù): : 1 1了解原電池的工作原理，能寫出電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式。了解原電池的工作原理，能寫出電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式。 2.2.了解常見的化學(xué)電源的種類及其工作原理。了解常見的化學(xué)電源的種類及其工作原理。 3.3.理解金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因、金屬腐蝕的危害、防止金理解金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因、金屬腐蝕的危害、防止金 屬腐蝕的措施。屬腐蝕的措施。 一、原電池一、原電池 1.1.概念：把概念：把_轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為_的裝置。的裝置。 2.2.構(gòu)成條件構(gòu)成條件 (1)(1)有兩個(gè)有兩個(gè)_的電極的電極( (常見為金屬或石墨常見為金屬或石

2、墨) )。 (2)(2)將電極插入將電極插入_中。中。 (3)(3)兩電極間構(gòu)成兩電極間構(gòu)成_。 化學(xué)能化學(xué)能電能電能 活潑性不同活潑性不同 電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液 閉合回路閉合回路 3 3工作原理工作原理“兩電極兩反應(yīng)三方向兩電極兩反應(yīng)三方向” 如圖是如圖是Cu-ZnCu-Zn原電池，請(qǐng)?zhí)羁眨涸姵?，?qǐng)?zhí)羁眨?(1)(1)兩個(gè)電極。兩個(gè)電極。 負(fù)極為負(fù)極為_，正極為，正極為_。 (2)(2)兩個(gè)電極反應(yīng)。兩個(gè)電極反應(yīng)。 負(fù)極：負(fù)極：_，正極：，正極：_。 (3)(3)三個(gè)方向。三個(gè)方向。 電子方向：電子從電子方向：電子從_流出經(jīng)外電路流入流出經(jīng)外電路流入_； 電流方向：電流從電流方向：電流從_

3、流出經(jīng)外電路流入流出經(jīng)外電路流入_。 離子的遷移方向：電解質(zhì)溶液中，陰離子向離子的遷移方向：電解質(zhì)溶液中，陰離子向_遷移，陽(yáng)遷移，陽(yáng) 離子向離子向_遷移。遷移。 ZnZnCuCu Zn-2eZn-2e- -=Zn=Zn2+ 2+ CuCu2+ 2+2e +2e- -=Cu=Cu 負(fù)極負(fù)極正極正極 正極正極負(fù)極負(fù)極 負(fù)極負(fù)極 正極正極 (4)(4)兩種裝置的比較。兩種裝置的比較。 裝置裝置中還原劑中還原劑ZnZn與氧化劑與氧化劑CuCu2+ 2+直接接觸，易造成能量損耗； 直接接觸，易造成能量損耗； 裝置裝置能避免能量損耗，裝置能避免能量損耗，裝置中鹽橋的作用是提供離子遷中鹽橋的作用是提供離子遷

4、 移通路。移通路。 二、化學(xué)電源的種類及其工作原理二、化學(xué)電源的種類及其工作原理 1.1.一次電池一次電池( (堿性鋅錳干電池堿性鋅錳干電池) ) 堿性鋅錳干電池的工作原理如下：堿性鋅錳干電池的工作原理如下： 2.2.二次電池二次電池( (以鉛蓄電池為例以鉛蓄電池為例) ) 可概括為：可概括為：“放負(fù)充陰，放正充陽(yáng)，充放相逆放負(fù)充陰，放正充陽(yáng)，充放相逆” (1)(1)放電時(shí)的反應(yīng)。放電時(shí)的反應(yīng)。 負(fù)極反應(yīng)：負(fù)極反應(yīng)：_ 正極反應(yīng)：正極反應(yīng)：_ _ 總反應(yīng)：總反應(yīng)：Pb(s)+PbOPb(s)+PbO2 2(s)+2H(s)+2H2 2SOSO4 4(aq)=2PbSO(aq)=2PbSO4 4

5、(s)+2H(s)+2H2 2O(l)O(l) (2)(2)充電時(shí)的反應(yīng)。充電時(shí)的反應(yīng)。 陰極反應(yīng)：陰極反應(yīng)：_ 陽(yáng)極反應(yīng)：陽(yáng)極反應(yīng)：_ _ _ 總反應(yīng)：總反應(yīng)：2PbSO2PbSO4 4(s)+2H(s)+2H2 2O(l)=Pb(s)+PbOO(l)=Pb(s)+PbO2 2(s)+2H(s)+2H2 2SOSO4 4(aq)(aq) Pb(s)+ (aq)-2ePb(s)+ (aq)-2e- -=PbSO=PbSO4 4(s)(s) 2 4 SO PbOPbO2 2(s)+4H(s)+4H+ +(aq)+ (aq)+2e(aq)+ (aq)+2e- -= PbSO= PbSO4 4(s)

6、(s) 2 4 SO +2H+2H2 2O(l)O(l) 2 44 PbSOs2ePb sSO (aq) PbSOPbSO4 4(s)+2H(s)+2H2 2O(l)-2eO(l)-2e- -= 2 24 PbOs4HaqSO (aq) 3.3.燃料電池燃料電池 氫氧燃料電池是目前最成熟的燃料電池，可分為酸性和堿性氫氧燃料電池是目前最成熟的燃料電池，可分為酸性和堿性 兩種。兩種。 酸性酸性堿性堿性 負(fù)極反應(yīng)式負(fù)極反應(yīng)式_ 正極反應(yīng)式正極反應(yīng)式_ _ 電池總反應(yīng)電池總反應(yīng)2H2H2 2+O+O2 2=2H=2H2 2O O 2H2H2 2-4e-4e- -=4H=4H+ +2H2H2 2+4OH

7、+4OH- -4e-4e- -=4H=4H2 2O O O O2 2+4H+4H+ +4e+4e- -=2H=2H2 2O O O O2 2+2H+2H2 2O+4eO+4e- -=4OH=4OH- - 三、金屬的腐蝕和防護(hù)三、金屬的腐蝕和防護(hù) 1.1.化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕 類型類型化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕 反應(yīng)物反應(yīng)物 _ _ _ _ 反應(yīng)類型反應(yīng)類型_ 有無(wú)電流產(chǎn)生有無(wú)電流產(chǎn)生_ 實(shí)質(zhì)實(shí)質(zhì)_ 金屬、干燥氣體或非金屬、干燥氣體或非 電解質(zhì)液體電解質(zhì)液體 不純金屬、電解不純金屬、電解 質(zhì)溶液質(zhì)溶液 直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)原電池反應(yīng)原電池反應(yīng) 無(wú)無(wú)有有

8、金屬原子失去電子被氧化金屬原子失去電子被氧化 2.2.鋼鐵的析氫腐蝕與吸氧腐蝕鋼鐵的析氫腐蝕與吸氧腐蝕 類型類型析氫腐蝕析氫腐蝕吸氧腐蝕吸氧腐蝕 水膜性質(zhì)水膜性質(zhì)_ 負(fù)極反應(yīng)負(fù)極反應(yīng)_ 正極反應(yīng)正極反應(yīng)_ _ Fe-2eFe-2e- -=Fe=Fe2+ 2+ 2H2H+ +2e+2e- -=H=H2 2 2H2H2 2O+OO+O2 2+4e+4e- -=4OH=4OH- - 酸性較強(qiáng)酸性較強(qiáng)酸性很弱或呈中性酸性很弱或呈中性 類型類型析氫腐蝕析氫腐蝕吸氧腐蝕吸氧腐蝕 其他其他 反應(yīng)反應(yīng) 及產(chǎn)及產(chǎn) 物物 4Fe(OH)4Fe(OH)2 2+O+O2 2+2H+2H2 2O=4Fe(OH)O=4F

9、e(OH)3 3 2Fe(OH)2Fe(OH)3 3=Fe=Fe2 2O O3 3xHxH2 2O+(3-x)HO+(3-x)H2 2O O 普遍普遍 性性 _更普遍更普遍 吸氧腐蝕吸氧腐蝕 FeFe2+ 2+2OH +2OH- -=Fe(OH)=Fe(OH)2 22Fe+O2Fe+O2 2+2H+2H2 2O=2Fe(OH)O=2Fe(OH)2 2 3.3.金屬的防護(hù)金屬的防護(hù) (1)(1)加防護(hù)層。加防護(hù)層。 如在金屬表面加上耐腐蝕的油漆、搪瓷、陶瓷、瀝青、塑料、如在金屬表面加上耐腐蝕的油漆、搪瓷、陶瓷、瀝青、塑料、 橡膠及電鍍、噴鍍或表面鈍化等方法。橡膠及電鍍、噴鍍或表面鈍化等方法。 (

10、2)(2)電化學(xué)防護(hù)。電化學(xué)防護(hù)。 犧牲陽(yáng)極保護(hù)法犧牲陽(yáng)極保護(hù)法原電池原理原電池原理 被保護(hù)的金屬設(shè)備作被保護(hù)的金屬設(shè)備作_，比被保護(hù)的金屬活潑的金屬作，比被保護(hù)的金屬活潑的金屬作 _。 陰極電保護(hù)法陰極電保護(hù)法電解原理電解原理 被保護(hù)的金屬設(shè)備作被保護(hù)的金屬設(shè)備作_，廢鐵作，廢鐵作_。 (3)(3)改變內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如制成不銹鋼等。改變內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如制成不銹鋼等。 正極正極 負(fù)極負(fù)極 陰極陰極陽(yáng)極陽(yáng)極 1.1.不是所有化學(xué)反應(yīng)都可以設(shè)計(jì)成原電池。不是所有化學(xué)反應(yīng)都可以設(shè)計(jì)成原電池。( )( ) 【分析分析】正確。只有氧化還原反應(yīng)才可以設(shè)計(jì)成原電池。正確。只有氧化還原反應(yīng)才可以設(shè)計(jì)成原電池。 2.2

11、.原電池的兩電極中，較活潑的電極一定為負(fù)極。原電池的兩電極中，較活潑的電極一定為負(fù)極。( )( ) 【分析分析】錯(cuò)誤。不一定，如鋁、鎂和錯(cuò)誤。不一定，如鋁、鎂和NaOHNaOH溶液構(gòu)成的原電池，溶液構(gòu)成的原電池， 鋁作原電池的負(fù)極，鎂作原電池的正極。鋁作原電池的負(fù)極，鎂作原電池的正極。 3.3.燃料電池的反應(yīng)條件是燃燒。燃料電池的反應(yīng)條件是燃燒。( )( ) 【分析分析】錯(cuò)誤。燃料電池利用的是可燃物燃燒這一氧化還原錯(cuò)誤。燃料電池利用的是可燃物燃燒這一氧化還原 反應(yīng)，但絕不是燃燒。反應(yīng)，但絕不是燃燒。 4.4.可充電電池中的電極反應(yīng)是可逆反應(yīng)?？沙潆婋姵刂械碾姌O反應(yīng)是可逆反應(yīng)。( )( ) 【分

12、析分析】錯(cuò)誤?？沙潆婋姵氐某潆娕c放電不是在相同條件下錯(cuò)誤。可充電電池的充電與放電不是在相同條件下 發(fā)生的，故它不是可逆反應(yīng)。發(fā)生的，故它不是可逆反應(yīng)。 5.5.金屬的陰極電保護(hù)法是利用原電池原理將被保護(hù)金屬作陰金屬的陰極電保護(hù)法是利用原電池原理將被保護(hù)金屬作陰 極。極。( )( ) 【分析分析】利用原電池原理保護(hù)金屬是將被保護(hù)金屬作原電池正利用原電池原理保護(hù)金屬是將被保護(hù)金屬作原電池正 極極( (也稱陰極也稱陰極) )，將更活潑的金屬作負(fù)極，將更活潑的金屬作負(fù)極( (也稱陽(yáng)極也稱陽(yáng)極) )。叫作犧牲。叫作犧牲 陽(yáng)極保護(hù)法。而陰極電保護(hù)法是利用電解原理，將被保護(hù)金屬陽(yáng)極保護(hù)法。而陰極電保護(hù)法是利

13、用電解原理，將被保護(hù)金屬 作電解池的陰極。作電解池的陰極。 原電池的構(gòu)成及電極反應(yīng)式的書寫原電池的構(gòu)成及電極反應(yīng)式的書寫 1.1.原電池的構(gòu)成原電池的構(gòu)成“兩極一液一回路兩極一液一回路” 電極電極 兩極為導(dǎo)體且存在活潑性差異兩極為導(dǎo)體且存在活潑性差異( (燃料電池燃料電池 的電極一般為惰性電極的電極一般為惰性電極) ) 兩極插入電解質(zhì)溶液中兩極插入電解質(zhì)溶液中 形成閉合回路或兩極直接接觸形成閉合回路或兩極直接接觸 有無(wú)氧化還原反應(yīng)發(fā)生有無(wú)氧化還原反應(yīng)發(fā)生 原電池構(gòu)成原電池構(gòu)成 溶液溶液 回路回路 本質(zhì)本質(zhì) 2.2.正、負(fù)極的判斷正、負(fù)極的判斷 3.3.電極反應(yīng)式的書寫電極反應(yīng)式的書寫 (1)(

14、1)一般電極反應(yīng)式書寫的三步驟。一般電極反應(yīng)式書寫的三步驟。 列物質(zhì)列物質(zhì) 標(biāo)得失標(biāo)得失 看環(huán)境看環(huán)境 配守恒配守恒 兩式加兩式加 驗(yàn)總式驗(yàn)總式 負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng) 正極發(fā)生還原反應(yīng)正極發(fā)生還原反應(yīng) 參加反應(yīng)的微粒和得參加反應(yīng)的微粒和得 失電子數(shù)失電子數(shù) 在電解質(zhì)溶液的環(huán)境中要生成穩(wěn)定的電極產(chǎn)物，在電解質(zhì)溶液的環(huán)境中要生成穩(wěn)定的電極產(chǎn)物， 即即H H+ +、OHOH- -、H H2 2O O等是否參加反應(yīng)等是否參加反應(yīng) 遵守電荷守恒、質(zhì)量守恒、電子守恒遵守電荷守恒、質(zhì)量守恒、電子守恒 兩電極反應(yīng)式相加，與總反應(yīng)式對(duì)照驗(yàn)證兩電極反應(yīng)式相加，與總反應(yīng)式對(duì)照驗(yàn)證 (2)(2)復(fù)雜電極反

15、應(yīng)式的書寫。復(fù)雜電極反應(yīng)式的書寫。 = =- - 如如CHCH4 4酸性燃料電池中，電極反應(yīng)式為：酸性燃料電池中，電極反應(yīng)式為： CHCH4 4+2O+2O2 2=CO=CO2 2+2H+2H2 2OO總反應(yīng)式總反應(yīng)式 2O2O2 2+8H+8H+ +8e+8e- -=4H=4H2 2OO正極反應(yīng)式正極反應(yīng)式 CHCH4 4+2H+2H2 2O-8eO-8e- -=CO=CO2 2+8H+8H+ +負(fù)極反應(yīng)式負(fù)極反應(yīng)式 復(fù)雜電極復(fù)雜電極 反應(yīng)式反應(yīng)式 總反應(yīng)式總反應(yīng)式 較簡(jiǎn)單一極的較簡(jiǎn)單一極的 電極反應(yīng)式電極反應(yīng)式 【高考警示鐘高考警示鐘】 (1)(1)負(fù)極本身不一定都參加反應(yīng)，如燃料電池中，

16、作為負(fù)極的材料負(fù)極本身不一定都參加反應(yīng)，如燃料電池中，作為負(fù)極的材料 本身并不參加反應(yīng)。本身并不參加反應(yīng)。 (2)(2)不注意電解質(zhì)溶液的成分，容易誤寫電極反應(yīng)式，如不注意電解質(zhì)溶液的成分，容易誤寫電極反應(yīng)式，如AlAl負(fù)極，負(fù)極， 在酸性溶液中生成在酸性溶液中生成AlAl3+ 3+，在堿性溶液中生成 ，在堿性溶液中生成Al(OH)Al(OH)4 4- -。 (3)(3)在原電池中離子移動(dòng)方向容易誤判。陽(yáng)離子移向正極，陰離子在原電池中離子移動(dòng)方向容易誤判。陽(yáng)離子移向正極，陰離子 移向負(fù)極。移向負(fù)極。 【拓展延伸拓展延伸】原電池正負(fù)極的其他判斷方法原電池正負(fù)極的其他判斷方法 (1)(1)根據(jù)原電

17、池中電解質(zhì)溶液內(nèi)離子的定向移動(dòng)判斷。在原電根據(jù)原電池中電解質(zhì)溶液內(nèi)離子的定向移動(dòng)判斷。在原電 池的電解質(zhì)溶液中，陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)。池的電解質(zhì)溶液中，陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)。 (2)(2)根據(jù)電池總反應(yīng)判斷。反應(yīng)中的還原劑是負(fù)極的活性物質(zhì)，根據(jù)電池總反應(yīng)判斷。反應(yīng)中的還原劑是負(fù)極的活性物質(zhì)， 對(duì)應(yīng)的電極為負(fù)極；氧化劑則是正極上得電子的活性物質(zhì)，對(duì)應(yīng)的電極為負(fù)極；氧化劑則是正極上得電子的活性物質(zhì)， 對(duì)應(yīng)的電極為正極。對(duì)應(yīng)的電極為正極。 【典例典例1 1】生物燃料電池生物燃料電池(BFC)(BFC)是以有機(jī)物為燃料，直接或間是以有機(jī)物為燃料，直接或間 接利用酶作為催化劑

18、的一類特殊的燃料電池，其能量轉(zhuǎn)化效接利用酶作為催化劑的一類特殊的燃料電池，其能量轉(zhuǎn)化效 率高，是一種真正意義上的綠色電池，其工作原理如圖所示。率高，是一種真正意義上的綠色電池，其工作原理如圖所示。 已知已知C C1 1極的電極反應(yīng)式為：極的電極反應(yīng)式為：C C2 2H H5 5OH+3HOH+3H2 2O O12e12e =2CO =2CO2 2+12H+12H+ +。 下列有關(guān)說法不正確的是下列有關(guān)說法不正確的是( )( ) A AC C1 1極為電池負(fù)極，極為電池負(fù)極，C C2 2極為電池正極極為電池正極 B B電子由電子由C C2 2極經(jīng)外電路導(dǎo)線流向極經(jīng)外電路導(dǎo)線流向C C1 1極極

19、C CC C2 2極的電極反應(yīng)式為極的電極反應(yīng)式為O O2 2+4H+4H+ +4e+4e =2H =2H2 2O O D D該生物燃料電池的總反應(yīng)式為：該生物燃料電池的總反應(yīng)式為： C C2 2H H5 5OH+3OOH+3O2 2=2CO=2CO2 2+3H+3H2 2O O 【解題指南解題指南】解答本題時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：解答本題時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn)： (1)(1)燃料電池中通入燃料的一極一定為負(fù)極；燃料電池中通入燃料的一極一定為負(fù)極； (2)(2)正極產(chǎn)生的正極產(chǎn)生的OHOH- -要與溶液中的要與溶液中的H H+ +反應(yīng)。反應(yīng)。 【解析解析】選選B B。燃料電池中，通入燃料的一極為負(fù)極，發(fā)生

20、氧。燃料電池中，通入燃料的一極為負(fù)極，發(fā)生氧 化反應(yīng)，通入氧氣的一極為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，化反應(yīng)，通入氧氣的一極為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，A A、C C項(xiàng)正項(xiàng)正 確；電子由負(fù)極經(jīng)外電路流向正極，確；電子由負(fù)極經(jīng)外電路流向正極，B B項(xiàng)錯(cuò)誤。項(xiàng)錯(cuò)誤。 【技巧點(diǎn)撥技巧點(diǎn)撥】燃料電池的電極判斷及電極反應(yīng)式的書寫燃料電池的電極判斷及電極反應(yīng)式的書寫 (1)(1)作為燃料電池，充入氧氣的一極一定是正極，另外一極為作為燃料電池，充入氧氣的一極一定是正極，另外一極為 負(fù)極。負(fù)極。 (2)(2)書寫正負(fù)電極反應(yīng)時(shí)，要先寫簡(jiǎn)單的一極，如燃料電池，書寫正負(fù)電極反應(yīng)時(shí)，要先寫簡(jiǎn)單的一極，如燃料電池， 一般先寫正極反應(yīng)。

21、當(dāng)介質(zhì)為堿性時(shí)，電極反應(yīng)式為一般先寫正極反應(yīng)。當(dāng)介質(zhì)為堿性時(shí)，電極反應(yīng)式為 2H2H2 2O+OO+O2 2+4e+4e- -=4OH=4OH- -，當(dāng)介質(zhì)為酸性溶液時(shí)，電極反應(yīng)式為，當(dāng)介質(zhì)為酸性溶液時(shí)，電極反應(yīng)式為 4H4H+ +O+O2 2+4e+4e- -=2H=2H2 2O O，然后用總反應(yīng)減去該電極反應(yīng)，即可得，然后用總反應(yīng)減去該電極反應(yīng)，即可得 出另一極反應(yīng)出另一極反應(yīng)( (前提是電量守恒前提是電量守恒) )。 【變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練】(2011(2011海南高考改編海南高考改編) )根據(jù)如圖，下列判斷中根據(jù)如圖，下列判斷中 正確的是正確的是( )( ) A AFeFe極作負(fù)極極作負(fù)極

22、 B B燒杯燒杯b b中發(fā)生氧化反應(yīng)中發(fā)生氧化反應(yīng) C C燒杯燒杯a a中發(fā)生的反應(yīng)為中發(fā)生的反應(yīng)為2H2H+ +2e+2e =H =H2 2 D D燒杯燒杯b b中發(fā)生的反應(yīng)為中發(fā)生的反應(yīng)為2Cl2Cl 2e2e =Cl =Cl2 2 【解析解析】選選B B。ZnZn比比FeFe活潑，所以活潑，所以ZnZn作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)， 電極反應(yīng)式為：電極反應(yīng)式為：ZnZn2e2e =Zn =Zn2+ 2+，故 ，故A A、D D錯(cuò)誤；錯(cuò)誤；FeFe作正極，作正極， 氧氣在該電極上發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：氧氣在該電極上發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：2H2H2 2O+OO+O2

23、 2+4e+4e =4OH=4OH ， ，C C錯(cuò)。錯(cuò)。 【變式備選變式備選】MCFCMCFC型燃料電池可同時(shí)供應(yīng)電和水蒸氣，其工型燃料電池可同時(shí)供應(yīng)電和水蒸氣，其工 作溫度為作溫度為600600700 700 ，所用燃料為，所用燃料為H H2 2，電解質(zhì)為熔融的，電解質(zhì)為熔融的K K2 2COCO3 3。 該電池的總反應(yīng)式為：該電池的總反應(yīng)式為：2H2H2 2+O+O2 2=2H=2H2 2O O，負(fù)極反應(yīng)為：，負(fù)極反應(yīng)為： H H2 2+ -2e+ -2e- -=H=H2 2O+COO+CO2 2。則下列推斷中，正確的是。則下列推斷中，正確的是( )( ) A A正極反應(yīng)為正極反應(yīng)為4OH

24、4OH- -4e-4e- -=2H=2H2 2O+OO+O2 2 B B當(dāng)電池生成當(dāng)電池生成1 mol1 mol水時(shí)，轉(zhuǎn)移水時(shí)，轉(zhuǎn)移4 mol4 mol電子電子 C C放電時(shí)放電時(shí) 向負(fù)極移動(dòng)向負(fù)極移動(dòng) D D通通H H2 2的一極為負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng)的一極為負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng) 2 3 CO 2 3 CO 【解析解析】選選C C。A A項(xiàng)，正極反應(yīng)應(yīng)有項(xiàng)，正極反應(yīng)應(yīng)有O O2 2參加，故參加，故A A錯(cuò)誤；錯(cuò)誤；B B項(xiàng)，項(xiàng)， 根據(jù)總電極反應(yīng)式可知，當(dāng)生成根據(jù)總電極反應(yīng)式可知，當(dāng)生成1 mol1 mol水時(shí)，轉(zhuǎn)移水時(shí)，轉(zhuǎn)移2 mol2 mol電電 子，子，B B錯(cuò)誤；錯(cuò)誤；C C項(xiàng)，因負(fù)極上氫

25、氣失電子，從而負(fù)極帶上了正項(xiàng)，因負(fù)極上氫氣失電子，從而負(fù)極帶上了正 電荷，故放電時(shí)電荷，故放電時(shí) 向負(fù)極移動(dòng)，向負(fù)極移動(dòng)，C C正確；正確；D D項(xiàng)，通項(xiàng)，通H H2 2的一極的一極 為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，D D錯(cuò)誤。錯(cuò)誤。 2 3 CO 原電池工作原理的應(yīng)用原電池工作原理的應(yīng)用 1 1比較金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱比較金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱“負(fù)強(qiáng)正弱負(fù)強(qiáng)正弱” 原電池中，一般活動(dòng)性強(qiáng)的金屬作負(fù)極，而活動(dòng)性弱的金屬原電池中，一般活動(dòng)性強(qiáng)的金屬作負(fù)極，而活動(dòng)性弱的金屬 ( (或非金屬或非金屬) )作正極。作正極。 如有兩種金屬如有兩種金屬A A和和B B，用導(dǎo)線將，用導(dǎo)線將A A和和B B

26、連接后，插入到稀硫酸中，連接后，插入到稀硫酸中， 一段時(shí)間后，若觀察到一段時(shí)間后，若觀察到A A極溶解，而極溶解，而B B極上有氣體放出，則說極上有氣體放出，則說 明明A A作負(fù)極，作負(fù)極，B B作正極，則可以斷定金屬活動(dòng)性作正極，則可以斷定金屬活動(dòng)性A AB B。 2 2加快化學(xué)反應(yīng)速率加快化學(xué)反應(yīng)速率 由于形成了原電池，導(dǎo)致反應(yīng)速率加快。如由于形成了原電池，導(dǎo)致反應(yīng)速率加快。如ZnZn與稀硫酸反應(yīng)與稀硫酸反應(yīng) 制氫氣時(shí)，可向溶液中滴加少量制氫氣時(shí)，可向溶液中滴加少量CuSOCuSO4 4溶液，形成溶液，形成Cu-ZnCu-Zn原電原電 池，加快反應(yīng)進(jìn)行。池，加快反應(yīng)進(jìn)行。 3 3用于金屬的

27、防護(hù)用于金屬的防護(hù)“損負(fù)護(hù)正損負(fù)護(hù)正” 使需要保護(hù)的金屬制品作原電池正極而受到保護(hù)。例如要保使需要保護(hù)的金屬制品作原電池正極而受到保護(hù)。例如要保 護(hù)一個(gè)鐵質(zhì)的輸水管道或鋼鐵橋梁，可用導(dǎo)線將其與一塊鋅護(hù)一個(gè)鐵質(zhì)的輸水管道或鋼鐵橋梁，可用導(dǎo)線將其與一塊鋅 塊相連，使鋅作原電池的負(fù)極。塊相連，使鋅作原電池的負(fù)極。 4.4.設(shè)計(jì)制作化學(xué)電源設(shè)計(jì)制作化學(xué)電源 設(shè)計(jì)原電池要緊扣構(gòu)成原電池的三個(gè)條件。設(shè)計(jì)原電池要緊扣構(gòu)成原電池的三個(gè)條件。 (1)(1)首先將已知氧化還原反應(yīng)拆分為兩個(gè)半反應(yīng)。首先將已知氧化還原反應(yīng)拆分為兩個(gè)半反應(yīng)。 (2)(2)根據(jù)原電池的電極反應(yīng)特點(diǎn)，結(jié)合兩個(gè)半反應(yīng)找出正負(fù)極根據(jù)原電池的電

28、極反應(yīng)特點(diǎn)，結(jié)合兩個(gè)半反應(yīng)找出正負(fù)極 材料材料( (負(fù)極就是失電子的物質(zhì)，正極用比負(fù)極活潑性差的金屬負(fù)極就是失電子的物質(zhì)，正極用比負(fù)極活潑性差的金屬 即可，也可以用石墨即可，也可以用石墨) )及電解質(zhì)溶液。及電解質(zhì)溶液。 電極材料的選擇電極材料的選擇“強(qiáng)負(fù)弱正強(qiáng)負(fù)弱正” 在原電池中，選擇活潑性較強(qiáng)的金屬作為負(fù)極；活潑性較弱在原電池中，選擇活潑性較強(qiáng)的金屬作為負(fù)極；活潑性較弱 的金屬或非金屬作為正極，并且原電池的電極必須導(dǎo)電。一的金屬或非金屬作為正極，并且原電池的電極必須導(dǎo)電。一 般來(lái)說，負(fù)極應(yīng)該跟電解質(zhì)溶液發(fā)生反應(yīng)。般來(lái)說，負(fù)極應(yīng)該跟電解質(zhì)溶液發(fā)生反應(yīng)。 電解質(zhì)溶液的選擇電解質(zhì)溶液的選擇 電解

29、質(zhì)溶液一般要能夠與負(fù)極發(fā)生反應(yīng)，或者電解質(zhì)溶液中電解質(zhì)溶液一般要能夠與負(fù)極發(fā)生反應(yīng)，或者電解質(zhì)溶液中 溶解的其他物質(zhì)能與負(fù)極發(fā)生反應(yīng)溶解的其他物質(zhì)能與負(fù)極發(fā)生反應(yīng)( (如溶解于溶液中的空氣如溶解于溶液中的空氣) )。 但如果兩個(gè)半反應(yīng)分別在兩個(gè)容器中進(jìn)行但如果兩個(gè)半反應(yīng)分別在兩個(gè)容器中進(jìn)行( (中間連接鹽橋中間連接鹽橋) )， 則左右兩個(gè)容器中的電解質(zhì)溶液選擇與電極材料相同的陽(yáng)離則左右兩個(gè)容器中的電解質(zhì)溶液選擇與電極材料相同的陽(yáng)離 子。如在子。如在Cu-Zn-Cu-Zn-硫酸構(gòu)成的原電池中，負(fù)極硫酸構(gòu)成的原電池中，負(fù)極ZnZn浸泡在含有浸泡在含有ZnZn2+ 2+ 的電解質(zhì)溶液中，而正極的電解

30、質(zhì)溶液中，而正極CuCu浸泡在含有浸泡在含有CuCu2+ 2+的電解質(zhì)溶液中。 的電解質(zhì)溶液中。 (3)(3)按要求畫出原電池裝置圖。按要求畫出原電池裝置圖。 如根據(jù)如根據(jù)2Fe2Fe3+ 3+Cu=2Fe +Cu=2Fe2+ 2+Cu +Cu2+ 2+設(shè)計(jì)原電池： 設(shè)計(jì)原電池： 負(fù)極：負(fù)極：Cu-2eCu-2e- -=Cu=Cu2+ 2+ 正極：正極：2Fe2Fe3+ 3+2e +2e- -=2Fe=2Fe2+ 2+ 【高考警示鐘高考警示鐘】 (1)(1)能設(shè)計(jì)成原電池的反應(yīng)一定是放熱的氧化還原反應(yīng)，吸熱能設(shè)計(jì)成原電池的反應(yīng)一定是放熱的氧化還原反應(yīng)，吸熱 反應(yīng)不可能將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。反應(yīng)不

31、可能將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。 (2)(2)利用原電池原理可加快制氫氣的速率，但可能影響生成氫利用原電池原理可加快制氫氣的速率，但可能影響生成氫 氣的量。需注意生成氫氣的總量是取決于金屬的量還是取決氣的量。需注意生成氫氣的總量是取決于金屬的量還是取決 于酸的量。于酸的量。 (3)(3)設(shè)計(jì)原電池時(shí)，負(fù)極材料確定之后，正極材料的選擇范圍設(shè)計(jì)原電池時(shí)，負(fù)極材料確定之后，正極材料的選擇范圍 較廣，只要合理都可以。較廣，只要合理都可以。 【典例典例2 2】某?；瘜W(xué)研究性學(xué)習(xí)小組欲設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證某?；瘜W(xué)研究性學(xué)習(xí)小組欲設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證FeFe、CuCu的的 金屬活動(dòng)性，他們提出了以下兩種方案。請(qǐng)你幫助他們完成金屬活

32、動(dòng)性，他們提出了以下兩種方案。請(qǐng)你幫助他們完成 有關(guān)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：有關(guān)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目： 方案方案I I：有人提出將大小相等的鐵片和銅片，分別同時(shí)放入稀：有人提出將大小相等的鐵片和銅片，分別同時(shí)放入稀 硫酸硫酸( (或稀鹽酸或稀鹽酸) )中，觀察產(chǎn)生氣泡的快慢，據(jù)此確定它們的中，觀察產(chǎn)生氣泡的快慢，據(jù)此確定它們的 活動(dòng)性。該原理的離子方程式為。活動(dòng)性。該原理的離子方程式為。 方案方案：有人利用：有人利用FeFe、CuCu作電極設(shè)計(jì)成原電池，以確定它們作電極設(shè)計(jì)成原電池，以確定它們 的活動(dòng)性。試在下面的方框內(nèi)畫出原電池裝置圖，標(biāo)出原電的活動(dòng)性。試在下面的方框內(nèi)畫出原電池裝置圖，標(biāo)出原電 池的電極材料和電解質(zhì)

33、溶液，并寫出電極反應(yīng)式。池的電極材料和電解質(zhì)溶液，并寫出電極反應(yīng)式。 正極：；正極：； 負(fù)極：。負(fù)極：。 方案方案：結(jié)合你所學(xué)的知識(shí)，幫助他們?cè)僭O(shè)計(jì)一個(gè)驗(yàn)證：結(jié)合你所學(xué)的知識(shí)，幫助他們?cè)僭O(shè)計(jì)一個(gè)驗(yàn)證FeFe、 CuCu活動(dòng)性的簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)方案活動(dòng)性的簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)方案( (與方案與方案、不能雷同不能雷同) ) _， 用離子方程式表示其反應(yīng)原理：用離子方程式表示其反應(yīng)原理： 。 【解析解析】方案方案：鐵可以和稀硫酸：鐵可以和稀硫酸( (或稀鹽酸或稀鹽酸) )反應(yīng)生成反應(yīng)生成H H2 2，而，而 CuCu在金屬活動(dòng)性順序表中位于在金屬活動(dòng)性順序表中位于H H的后面，不能置換出酸中的氫。的后面，不能置換出酸中

34、的氫。 方案方案：利用原電池原理證明金屬活動(dòng)性：利用原電池原理證明金屬活動(dòng)性FeFeCuCu，可以把鐵片，可以把鐵片 作為原電池的負(fù)極，銅片作為原電池的正極，稀硫酸作電解質(zhì)作為原電池的負(fù)極，銅片作為原電池的正極，稀硫酸作電解質(zhì) 溶液，按要求組成閉合回路，畫出裝置圖，并寫出相應(yīng)的電極溶液，按要求組成閉合回路，畫出裝置圖，并寫出相應(yīng)的電極 反應(yīng)式。也可以設(shè)計(jì)鹽橋組成原電池。反應(yīng)式。也可以設(shè)計(jì)鹽橋組成原電池。 方案方案：可以利用金屬與鹽溶液的置換反應(yīng)驗(yàn)證金屬的活潑性。：可以利用金屬與鹽溶液的置換反應(yīng)驗(yàn)證金屬的活潑性。 把鐵片插入把鐵片插入CuSOCuSO4 4溶液中觀察現(xiàn)象。溶液中觀察現(xiàn)象。 答案：

35、答案：FeFe2H2H+ +=Fe=Fe2+ 2+ H H2 2 ： 正極：正極：2H2H+ +2e2e- -=H=H2 2或或 CuCu2+ 2+ 2e2e- -=Cu=Cu 負(fù)極：負(fù)極：FeFe2e2e- -=Fe=Fe2+ 2+ ：把一個(gè)光潔的鐵片插入到：把一個(gè)光潔的鐵片插入到CuSOCuSO4 4溶液中，觀察現(xiàn)象溶液中，觀察現(xiàn)象 FeFeCuCu2+ 2+=Fe =Fe2+ 2+ CuCu 【互動(dòng)探究互動(dòng)探究】在以上題目中，是通過設(shè)計(jì)原電池，利用原電在以上題目中，是通過設(shè)計(jì)原電池，利用原電 池的工作原理，驗(yàn)證了鐵的金屬活動(dòng)性強(qiáng)于銅。但是，是否池的工作原理，驗(yàn)證了鐵的金屬活動(dòng)性強(qiáng)于銅。但

36、是，是否 鐵與銅分別作電極構(gòu)成的原電池中，鐵一定作為原電池的負(fù)鐵與銅分別作電極構(gòu)成的原電池中，鐵一定作為原電池的負(fù) 極呢？極呢？ 提示：不一定，用鐵、銅和濃硝酸構(gòu)成的原電池中，因鐵在提示：不一定，用鐵、銅和濃硝酸構(gòu)成的原電池中，因鐵在 常溫下和濃硝酸發(fā)生鈍化，故它不再繼續(xù)發(fā)生氧化反應(yīng)，而常溫下和濃硝酸發(fā)生鈍化，故它不再繼續(xù)發(fā)生氧化反應(yīng)，而 銅則容易和濃硝酸發(fā)生氧化反應(yīng)，表現(xiàn)為失電子，故銅成為銅則容易和濃硝酸發(fā)生氧化反應(yīng)，表現(xiàn)為失電子，故銅成為 了原電池的負(fù)極，鐵成為了原電池的正極。了原電池的負(fù)極，鐵成為了原電池的正極。 1.1.下列圖示裝置屬于原電池的是下列圖示裝置屬于原電池的是( )( )

37、【解析解析】選選B B。原電池的形成條件之一就是存在活動(dòng)性不同的。原電池的形成條件之一就是存在活動(dòng)性不同的 兩種金屬或金屬、非金屬，故兩種金屬或金屬、非金屬，故A A錯(cuò)誤；另一條件是存在電解質(zhì)錯(cuò)誤；另一條件是存在電解質(zhì) 溶液或兩電極直接接觸，故溶液或兩電極直接接觸，故C C錯(cuò)誤；再者就是構(gòu)成閉合回路，錯(cuò)誤；再者就是構(gòu)成閉合回路， D D項(xiàng)，沒有構(gòu)成閉合回路，項(xiàng)，沒有構(gòu)成閉合回路，D D錯(cuò)誤。錯(cuò)誤。 2.X2.X、Y Y、Z Z、W 4W 4塊金屬分別用導(dǎo)線兩兩相連浸入稀硫酸中組塊金屬分別用導(dǎo)線兩兩相連浸入稀硫酸中組 成原電池。成原電池。X X、Y Y相連時(shí)，相連時(shí)，X X為負(fù)極；為負(fù)極；Z Z

38、、W W相連時(shí)，電流方向是相連時(shí)，電流方向是 W ZW Z；X X、Z Z相連時(shí)，相連時(shí)，Z Z極上產(chǎn)生大量氣泡；極上產(chǎn)生大量氣泡；W W、Y Y相連時(shí)，相連時(shí)，W W極極 發(fā)生氧化反應(yīng)。據(jù)此判斷發(fā)生氧化反應(yīng)。據(jù)此判斷4 4種金屬的活動(dòng)性順序是種金屬的活動(dòng)性順序是( )( ) A.XA.XZ ZW WY YB.ZB.ZX XY YW W C.XC.XY YZ ZW WD.YD.YW WZ ZX X 【解析解析】選選A A。由。由“X X、Y Y相連時(shí)，相連時(shí)，X X為負(fù)極；為負(fù)極；Z Z、W W相連時(shí)，電相連時(shí)，電 流方向是流方向是W WZ Z”得出金屬活動(dòng)性順序?yàn)榈贸鼋饘倩顒?dòng)性順序?yàn)閄 XY

39、 Y，Z ZW W；再由；再由“X X、 Z Z相連時(shí)，相連時(shí)，Z Z極上產(chǎn)生大量氣泡；極上產(chǎn)生大量氣泡；W W、Y Y相連時(shí)，相連時(shí)，W W極發(fā)生氧化反極發(fā)生氧化反 應(yīng)應(yīng)”得出金屬活動(dòng)性順序?yàn)榈贸鼋饘倩顒?dòng)性順序?yàn)閄 XZ Z，W WY Y。 3.20113.2011年年8 8月美國(guó)海軍海底戰(zhàn)事中心與麻月美國(guó)海軍海底戰(zhàn)事中心與麻 省理工大學(xué)共同研制成功了用于潛航器省理工大學(xué)共同研制成功了用于潛航器 的鎂的鎂- -過氧化氫燃料電池系統(tǒng)。電池總過氧化氫燃料電池系統(tǒng)。電池總 反應(yīng)是：反應(yīng)是：Mg+HMg+H2 2O O2 2+2H+2H =Mg =Mg2 2 +2H +2H2 2O O，其，其 工作

40、原理如圖所示：工作原理如圖所示： 以下說法中錯(cuò)誤的是以下說法中錯(cuò)誤的是( )( ) A A電池的負(fù)極反應(yīng)為：電池的負(fù)極反應(yīng)為：Mg-2eMg-2e =Mg =Mg2 2 B B電池工作時(shí)，電池工作時(shí)，H H 向負(fù)極移動(dòng) 向負(fù)極移動(dòng) C C電池工作一段時(shí)間后，溶液的電池工作一段時(shí)間后，溶液的pHpH增大增大 D DH H2 2O O2 2的還原產(chǎn)物為的還原產(chǎn)物為H H2 2O O 【解析解析】選選B B。電池工作時(shí)，。電池工作時(shí)，H H 應(yīng)向正極移動(dòng)， 應(yīng)向正極移動(dòng)，B B錯(cuò)誤；錯(cuò)誤；C C項(xiàng)，項(xiàng)， 由電極總反應(yīng)式由電極總反應(yīng)式Mg+HMg+H2 2O O2 2+2H+2H =Mg =Mg2 2 +2H +2H2 2O O可知，可知，H H+ +被消耗，被消耗， 故故pHpH變大，變大，C C正確。正確。 4.