（北京專用）高考化學一輪復習 第18講 原電池 化學電源課件-人教版高三全冊化學課件

1、第18講原電池 化學電源一、原電池工作原理及應用一、原電池工作原理及應用1.概念概念把化學能化學能轉化為電能電能的裝置。2.構成條件構成條件(1)有兩個活潑性不同活潑性不同的電極;(2)將電極插入電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液中并形成閉合回路閉合回路。(3)能自發(fā)進行的氧化還原氧化還原反應。教材研讀教材研讀3.工作原理工作原理如圖是Cu-Zn原電池示意圖名師點睛名師點睛在原電池內(nèi)電路中,陽離子移向正極,陰離子移向負極(包括鹽橋中的陰、陽離子)。這是因為負極發(fā)生的是失電子的反應,致使該極附近有大量正電荷,所以溶液中的陰離子要移向負極;正極發(fā)生的是得電子的反應,致使該極附近有大量負電荷,所以溶液中的陽離子要

2、移向正極?？梢院営洖椤罢撠摗?即帶正電荷的移向正極,帶負電荷的移向負極。4.原電池原理的應用原電池原理的應用(1)比較金屬的活動性強弱原電池中,一般活動性相對較強的金屬作負極,而活動性相對較弱的金屬(或?qū)щ姷姆墙饘?作正極。(2)加快化學反應速率由于形成了原電池,導致反應速率加快。如Zn與稀硫酸反應制氫氣時,可向溶液中滴加少量CuSO4溶液,形成Cu-Zn原電池,加快反應速率。(3)用于金屬的防護使需要保護的金屬制品作原電池正極而受到保護。例如要保護一個鐵質(zhì)的輸水管道或鋼鐵橋梁,可將其與一塊鋅塊相連,使鋅鋅作原電池的負極。(4)設計制作原電池設計原電池要緊扣構成原電池的三個條件:a.必須是

3、能自發(fā)進行的氧化還原反應。b.根據(jù)氧化還原反應找出正、負極材料(一般,負極就是失電子的物質(zhì),正極用比負極活動性差的金屬即可,也可以用石墨)及電解質(zhì)溶液。c.形成閉合回路。名師點睛名師點睛(1)電極材料的選擇在原電池中,一般選擇活動性相對較強的金屬作負極;活動性相對較弱的金屬或?qū)щ姷姆墙饘僮髡龢O。(2)電解質(zhì)溶液的選擇電解質(zhì)溶液一般要能夠與負極材料發(fā)生反應,或者電解質(zhì)溶液中溶解的其他物質(zhì)能與負極材料發(fā)生反應(如溶于溶液中的氧氣)。如果兩個半反應分別在兩個容器中進行(中間連接鹽橋),則兩個容器中的電解質(zhì)溶液應含有相應電極材料的陽離子。如在Cu-Zn原電池中,負極Zn浸泡在含有Zn2+的電解質(zhì)溶液中

4、,而正極Cu浸泡在含有Cu2+的電解質(zhì)溶液中。自測自測1判斷正誤,正確的劃“”,錯誤的劃“”。(1)在原電池中,發(fā)生氧化反應的一極是負極()(2)在原電池中,正極材料一定不參與電極反應,負極材料一定會發(fā)生氧化反應()(3)其他條件均相同,帶有“鹽橋”的原電池比不帶“鹽橋”的原電池電流持續(xù)時間長()(4)在銅鋅原電池中,因為有電子通過電解質(zhì)溶液形成閉合回路,所以有電流產(chǎn)生()(5)原電池的兩極中較活潑的金屬一定為負極( )(6)銅鋅原電池工作時,外電路電子由負極流向正極()(7)在原電池中,電子流出的一極是負極,被還原()自測自測2請運用原電池原理設計實驗,驗證Cu2+、Fe3+氧化性的強弱。請

5、寫出電極反應式:負極,正極,并畫出實驗裝置圖,要求用燒杯和鹽橋,并標出外電路電子流向。答案答案Cu-2e-Cu2+2Fe3+2e-2Fe2+2.鉛蓄電池鉛蓄電池一種二次電池,其負極是鉛鉛(或或Pb),正極是二氧化鉛二氧化鉛(或或PbO2),電解質(zhì)溶液是H2SO4溶液,它的電池反應式為Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O。3.堿性氫氧燃料電池的電極反應負極反應式:2H2+4OH-4e-4H2O;正極反應式:O2+2H2O+4e-4OH-;電池反應式:2H2+O22H2O。二、化學電源二、化學電源1.分類分類化學電源是能夠?qū)嶋H應用的原電池。作為化學電源的電池有一次一次電池電池、二次電

6、池二次電池(或充電電池或充電電池)和燃料電池燃料電池等。自測自測3充電電池充電時電極與外接電源的正、負極如何連接?答案答案充電時,充電電池的正極與外接電源的正極相連接,充電電池的負極與外接電源的負極相連接。自測自測4(1)氫氧燃料電池以KOH溶液作電解質(zhì)溶液時,工作一段時間后,電解質(zhì)溶液的濃度將減小減小,溶液的pH減小減小。(填“減小”“增大”或“不變”)(2)氫氧燃料電池以H2SO4溶液作電解質(zhì)溶液時,工作一段時間后,電解質(zhì)溶液的濃度將減小減小,溶液的pH增大增大。(填“減小”“增大”或“不變”)考點突破考點突破考點考點 原電池正、負極的判斷及電極反應式的書寫原電池正、負極的判斷及電極反應式

7、的書寫1.原電池正、負極的判斷原電池正、負極的判斷負極正極電極材料一般是活動性較強的金屬一般是活動性較弱的金屬或能導電的非金屬電子流向電子流出的一極電子流入的一極離子移動方向陰離子移向的一極陽離子移向的一極發(fā)生的反應氧化反應還原反應反應現(xiàn)象一般質(zhì)量減小質(zhì)量增大或不變考點考點 原電池正、負極的判斷及電極反應式的書寫原電池正、負極的判斷及電極反應式的書寫注意注意原電池的正、負極不僅跟電極材料有關,還與電解質(zhì)溶液的性質(zhì)有關,如Mg、Al在稀硫酸中構成原電池時,Mg作負極,Al作正極,但若以NaOH溶液為電解質(zhì)溶液,則Al為負極,Mg為正極。2.電極反應式的書寫電極反應式的書寫(1)一般電極反應式的書

8、寫(2)復雜電極反應式的書寫總體思路:復雜電極反應式=總反應式-較簡單一極電極反應式(3)燃料電池電極反應式的書寫.正極反應式的書寫正極通入的氣體一般是氧氣,根據(jù)電解質(zhì)的不同,分以下幾種情況:在酸性溶液中生成水:O2+4H+4e-2H2O;在堿性溶液中生成氫氧根離子:O2+2H2O+4e-4OH-;在固體電解質(zhì)(高溫下能傳導O2-)中生成O2-:O2+4e-2O2-;在熔融碳酸鹽(如熔融K2CO3)中生成碳酸根離子:O2+2CO2+4e-2C。23O.負極反應式的書寫負極通入的是燃料,發(fā)生氧化反應,負極生成的離子一般與正極產(chǎn)物結合,有以下幾種情況:若負極通入的氣體是氫氣,則a.酸性溶液中:H2

9、-2e-2H+;b.堿性溶液中:H2-2e-+2OH-2H2O;c.熔融氧化物中:H2-2e-+O2-H2O。若負極通入的氣體為含碳的化合物,如CO、CH4、CH3OH等,碳元素均轉化為正四價碳的化合物,在酸性溶液中生成CO2;在堿性溶液中生成C;熔融碳酸鹽中生成CO2;熔融氧化物中生成C。如CH3OH燃料電池負極反應式在酸性溶液中為CH3OH-6e-+H2OCO2+6H+,在堿性溶液中為CH3OH-6e-+8OH-C+6H2O。3.書寫電極反應式時應注意的問題書寫電極反應式時應注意的問題(1)兩電極得失電子數(shù)目相等。(2)電極反應式常用“”而不用“”表示。(3)書寫電極反應式時要保證電荷守恒

10、、原子守恒。23O23O23O典例典例1Li-SOCl2電池可用于心臟起搏器。該電池的電極材料分別為鋰和碳,電解質(zhì)是LiAlCl4-SOCl2。電池的總反應可表示為4Li+2SOCl24LiCl+S+SO2。請回答下列問題:(1)電池的負極材料為,發(fā)生的電極反應為。(2)電池的正極反應式為。答案答案(1)鋰4Li-4e-4Li+(2)2SOCl2+4e-4Cl-+S+SO2解析解析分析各元素的化合價變化可知,Li失電子,被氧化,為還原劑;SOCl2得電子,被還原,為氧化劑。(1)負極材料為Li(還原劑),電極反應式為4Li-4e-4Li+。(2)正極反應式可由總反應式減去負極反應式得到:2SO

11、Cl2+4e-4Cl-+S+SO2。1-1分別寫出甲烷燃料電池在下列環(huán)境下的電極反應式。(1)在酸性條件下燃料電池總反應式:CH4+2O2CO2+2H2O;燃料電池正極反應式:O2+4H+4e-2H2O;則燃料電池的負極反應式為。(2)在堿性條件下燃料電池總反應式:CH4+2O2+2OH-C+3H2O;燃料電池正極反應式:O2+2H2O+4e-4OH-;則燃料電池的負極反應式為。(3)在固體電解質(zhì)(高溫下能傳導O2-)環(huán)境下燃料電池總反應式:CH4+2O2CO2+2H2O;23O燃料電池正極反應式:O2+4e-2O2-;則燃料電池的負極反應式為。(4)在熔融碳酸鹽(如熔融K2CO3)環(huán)境下燃料

12、電池總反應式:CH4+2O2CO2+2H2O;燃料電池正極反應式:O2+2CO2+4e-2C;則燃料電池的負極反應式為。23O答案答案(1)CH4-8e-+2H2OCO2+8H+(2)CH4+10OH-8e-C+7H2O(3)CH4+4O2-8e-CO2+2H2O(4)CH4+4C-8e-5CO2+2H2O23O23O1-2(1)鐵是用途最廣的金屬材料之一,但生鐵易生銹。請討論電化學實驗中有關鐵的性質(zhì)。某原電池裝置如圖所示,右側燒杯中的電極反應式為,左側燒杯中的c(Cl-)(填“增大”“減小”或“不變”)。已知下圖甲、乙兩池的總反應式均為Fe+H2SO4FeSO4+H2,且在同側電極(指均在“左電極”或“右電極”)產(chǎn)生H2。請在兩池上標出電極材料(填“Fe”或“C”)。(2)用高鐵()酸鹽設計的高鐵()電池是一種新型充電電池,電解質(zhì)溶液為KOH溶液,放電時的總反應為3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH。寫出正極反應式:。用高鐵()電池作電源,以Fe作陽極,Cu作陰極,對足量KOH溶液進行電解,當電池中有0.2molK2FeO4反應時,在電解池中生成H2L(標準狀況)。答案答案(1)2H+2e-H2增大甲池中:左Fe,右C;乙池中:左Fe,右C(2)Fe+4H2O+3e-Fe(OH)3+5OH-6.72解析解析(1)原電池中Fe作負極,石