【優(yōu)化方案】2012高考化學總復習 第6章第二節(jié)原電池 化學電源課件

1、第二節(jié)原電池化學電源第二節(jié)原電池化學電源課堂互動講練課堂互動講練實驗專項探究實驗專項探究達標突破訓練達標突破訓練第第二二節(jié)節(jié)原原電電池池化化學學電電源源基礎自主梳理基礎自主梳理基礎自主梳理基礎自主梳理原電池原電池自我診斷自我診斷1.在如圖所示的鋅銅原電池中：在如圖所示的鋅銅原電池中：Zn為為_極，極，Cu為為_極；負極上發(fā)生極；負極上發(fā)生_反應，電極反反應，電極反應式為應式為_，正極上發(fā)生，正極上發(fā)生_反應，電極反應式為反應，電極反應式為_；電子流；電子流出的極是出的極是_極，電子流入的極是極，電子流入的極是_極；電流方向極；電流方向_。鹽橋中。鹽橋中的鹽溶液是的鹽溶液是_溶液，其作用為溶液，

2、其作用為_。鹽橋中的。鹽橋中的_會移向會移向ZnSO4溶液，溶液，_移向移向CuSO4溶液，溶液，使使ZnSO4溶液和溶液和CuSO4溶液均保持電中性。該原溶液均保持電中性。該原電池工作一段時間后，兩電極的質(zhì)量電池工作一段時間后，兩電極的質(zhì)量_。答案：負正氧化答案：負正氧化Zn2e=Zn2還原還原Cu22e=Cu負正沿導線從負正沿導線從Cu極流極流向向Zn極飽和極飽和KCl提供定向移動的陰、陽離子提供定向移動的陰、陽離子ClKZn極減小，極減小，Cu極增加極增加基礎回歸基礎回歸1概念概念把把_轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為_的裝置。的裝置。2構(gòu)成條件構(gòu)成條件(1)能自發(fā)地發(fā)生能自發(fā)地發(fā)生_反應。反應。(2)電解

3、質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液(構(gòu)成電路或參加反應構(gòu)成電路或參加反應)。(3)由還原劑和導體構(gòu)成由還原劑和導體構(gòu)成_極系統(tǒng)，由氧化劑和極系統(tǒng)，由氧化劑和導體構(gòu)成導體構(gòu)成_極系統(tǒng)。極系統(tǒng)。(4)形成形成_ (兩電極接觸或用導線連接兩電極接觸或用導線連接)。化學能化學能電能電能氧化還原氧化還原負負正正閉合回路閉合回路3工作原理工作原理原電池的工作原理和電子流向可用下列圖示表示：原電池的工作原理和電子流向可用下列圖示表示：化學電源化學電源自我診斷自我診斷2鉛蓄電池是化學電源，其電極材料分別是鉛蓄電池是化學電源，其電極材料分別是Pb和和PbO2，電解液為稀硫酸。工作時該電池總反應，電解液為稀硫酸。工作時該電池總反應

4、式為式為PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O。根據(jù)上述情況判斷：根據(jù)上述情況判斷：(1)工作時，電解質(zhì)溶液的工作時，電解質(zhì)溶液的pH_(填填“增大增大”、“減小減小”或或“不變不變”)。(2)工作時，電解質(zhì)溶液中陰離子移向工作時，電解質(zhì)溶液中陰離子移向_極。極。(3)電流方向從電流方向從_極流向極流向_極。極。(4)寫出負極的電極反應式：寫出負極的電極反應式：_?；A回歸基礎回歸1一次電池一次電池(堿性鋅錳干電池堿性鋅錳干電池)2二次電池二次電池(可充電電池可充電電池)鉛蓄電池是最常見的二次電池，負極材料是鉛蓄電池是最常見的二次電池，負極材料是_，正極材料是正極材料是_。(1)放電時

5、的反應放電時的反應PbPbO23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，可分酸氫氧燃料電池是目前最成熟的燃料電池，可分酸性和堿性兩種。性和堿性兩種。酸性酸性堿性堿性負極負極反應式反應式_正極正極反應式反應式_ _電池總電池總反應式反應式2H2O2=2H2O2H24e=4H2H24OH4e=4H2OO24e4H=2H2OO22H2O4e=4OH思考感悟思考感悟可充電電池充電時電極與外接電源的正、負極可充電電池充電時電極與外接電源的正、負極如何連接？如何連接？【提示提示】可逆電池充電時的電極接法為：可逆電池充電時的電極接法為：課堂互動講練課堂互動講練原電池正、負極的判斷與電極反應原電池

6、正、負極的判斷與電極反應式的書寫式的書寫1正、負極的判斷正、負極的判斷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寫一般電極反應式的書寫如如CH4酸性燃料電池中，負極反應式為：酸性燃料電池中，負極反應式為：CH42O2=CO22H2O總反應式總反應式2O28H8e=4H2O正極反應式正極反應式CH42H2O8e=CO28H負極反應式負極反應式【特別提醒特別提醒】1.原電池正、負極的判斷基礎是原電池正、負極的判斷基礎是氧化還原反應，如果給出一個方程式判斷正、負氧化還原反應，如果給出一個方程式判斷正、負極，可以直接根據(jù)化合價的升降來判斷。發(fā)生氧極，可以直接根據(jù)化合價的升降來判斷。發(fā)生

7、氧化反應的一極為負極，發(fā)生還原反應的一極為正化反應的一極為負極，發(fā)生還原反應的一極為正極。極。2判斷電極時，不能簡單地依據(jù)金屬的活潑性來判斷電極時，不能簡單地依據(jù)金屬的活潑性來判斷，要看反應的具體情況，如：判斷，要看反應的具體情況，如：a.Al在強堿性在強堿性溶液中比溶液中比Mg更易失電子，更易失電子，Al作負極，作負極，Mg作正極；作正極；b.Fe、Al在濃在濃HNO3中鈍化后，比中鈍化后，比Cu等金屬更難等金屬更難失電子，失電子，Cu等金屬作負極，等金屬作負極，F(xiàn)e、Al作正極。作正極。A放電時，負極的電極反應式：放電時，負極的電極反應式：Lie=LiB充電時，充電時，Li0.85NiO2

8、既發(fā)生氧化反應又發(fā)生還原反應既發(fā)生氧化反應又發(fā)生還原反應C該電池不能用水溶液作為電解質(zhì)該電池不能用水溶液作為電解質(zhì)D放電過程中放電過程中Li向負極移動向負極移動【解析解析】選項選項內(nèi)容指向內(nèi)容指向聯(lián)系分析聯(lián)系分析結(jié)論結(jié)論A放電時，放電時，Li為負極，發(fā)生氧化反應為負極，發(fā)生氧化反應正確正確B充電時充電時Li0.85NiO2既是氧化劑，又是還既是氧化劑，又是還原劑原劑正確正確C用水作電解質(zhì)時，用水作電解質(zhì)時，Li會與水反應會與水反應正確正確D放電時，正極得電子而吸引陽離子放電時，正極得電子而吸引陽離子Li錯誤錯誤【答案答案】D跟蹤訓練跟蹤訓練(隨學隨練，輕松奪冠隨學隨練，輕松奪冠)1(2009年

9、高考江蘇卷年高考江蘇卷)以葡萄糖為燃料的微生物以葡萄糖為燃料的微生物燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。關(guān)于該電池的燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。關(guān)于該電池的敘述正確的是敘述正確的是()解析：解析：選選B。該燃料電池的原理為。該燃料電池的原理為C6H12O66O2=6CO26H2O，根據(jù)總反應方程式可寫出，根據(jù)總反應方程式可寫出電極反應方程式，負極為電極反應方程式，負極為C6H12O66H2O24e=6CO224H，正極反應為，正極反應為6O224e24H=12H2O，從電極反應方程式易知，從電極反應方程式易知H應從應從負極區(qū)移向正極區(qū)，從總反應方程式可見每生成負極區(qū)移向正極區(qū)，從總反應方程式可見每

10、生成1 mol CO2消耗消耗1 mol O2。原電池原理的應用原電池原理的應用1加快氧化還原反應的速率加快氧化還原反應的速率一個自發(fā)進行的氧化還原反應，設計成原電池時一個自發(fā)進行的氧化還原反應，設計成原電池時反應速率增大。例如，在反應速率增大。例如，在Zn與稀與稀H2SO4反應時加反應時加入少量入少量CuSO4溶液能使產(chǎn)生溶液能使產(chǎn)生H2的反應速率加快。的反應速率加快。2比較金屬活動性強弱比較金屬活動性強弱兩種金屬分別作原電池的兩極時，一般作負極的兩種金屬分別作原電池的兩極時，一般作負極的金屬比作正極的金屬活潑。金屬比作正極的金屬活潑。3用于金屬的防護用于金屬的防護使被保護的金屬制品作原電池

11、正極而得到保護。使被保護的金屬制品作原電池正極而得到保護。例如，要保護一個鐵制的輸水管道或鋼鐵橋梁等，例如，要保護一個鐵制的輸水管道或鋼鐵橋梁等，可用導線將其與一塊鋅塊相連，使鋅作原電池的可用導線將其與一塊鋅塊相連，使鋅作原電池的負極。負極。4設計制作化學電源設計制作化學電源設計原電池時要緊扣原電池的構(gòu)成條件。具體方設計原電池時要緊扣原電池的構(gòu)成條件。具體方法是：法是：(1)首先將已知的氧化還原反應拆分為兩個半反應；首先將已知的氧化還原反應拆分為兩個半反應；(2)根據(jù)原電池的電極反應特點，結(jié)合兩個半反應根據(jù)原電池的電極反應特點，結(jié)合兩個半反應找出正、負極材料及電解質(zhì)溶液。找出正、負極材料及電解

12、質(zhì)溶液。電極材料的選擇電極材料的選擇在原電池中，選擇還原性較強的物質(zhì)作為負極；在原電池中，選擇還原性較強的物質(zhì)作為負極；還原性較弱的金屬或能導電的非金屬及氧化物作還原性較弱的金屬或能導電的非金屬及氧化物作為正極。并且，原電池的電極必須導電。電池中為正極。并且，原電池的電極必須導電。電池中的負極必須能夠與電解質(zhì)溶液或其中溶解的物質(zhì)的負極必須能夠與電解質(zhì)溶液或其中溶解的物質(zhì)反應反應 。電解質(zhì)溶液的選擇電解質(zhì)溶液的選擇電解質(zhì)溶液一般要能夠與負極發(fā)生反應，或者電電解質(zhì)溶液一般要能夠與負極發(fā)生反應，或者電解質(zhì)溶液中溶解的其他物質(zhì)能與負極發(fā)生反應解質(zhì)溶液中溶解的其他物質(zhì)能與負極發(fā)生反應(如如空氣中的氧氣空

13、氣中的氧氣)。但如果兩個半反應分別在兩個容。但如果兩個半反應分別在兩個容器中進行器中進行(中間連接鹽橋中間連接鹽橋)，則左右兩個容器中的，則左右兩個容器中的電解質(zhì)溶液應選擇與電極材料相同的陽離子溶液。電解質(zhì)溶液應選擇與電極材料相同的陽離子溶液。如在銅如在銅鋅鋅硫酸銅構(gòu)成的原電池中，負極金屬硫酸銅構(gòu)成的原電池中，負極金屬鋅浸泡在含有鋅浸泡在含有Zn2的電解質(zhì)溶液中，而正極銅浸的電解質(zhì)溶液中，而正極銅浸泡在含有泡在含有Cu2的電解質(zhì)溶液中。的電解質(zhì)溶液中。(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)以下反應設計的原電池：如根據(jù)以下反應設計的原電池：原理原理裝置圖裝置圖化學反應：化學

14、反應：CuCl2Fe=FeCl2Cu電極反應：電極反應：負極：負極：Fe2e=Fe2正極：正極：Cu22e=Cu【特別提醒特別提醒】應用原電池原理可以設計任一自應用原電池原理可以設計任一自發(fā)的氧化還原反應的電池，但有的電流相當微弱。發(fā)的氧化還原反應的電池，但有的電流相當微弱。同時要注意電解質(zhì)溶液不一定參與反應，如燃料同時要注意電解質(zhì)溶液不一定參與反應，如燃料電池，水中一般要加入電池，水中一般要加入NaOH、H2SO4或或Na2SO4等。等。原電池原理廣泛應用于科技、生產(chǎn)和生活原電池原理廣泛應用于科技、生產(chǎn)和生活中，請回答以下問題：中，請回答以下問題：(1)肼肼(N2H4)又稱聯(lián)氨，是一種可燃性

15、的液體，可又稱聯(lián)氨，是一種可燃性的液體，可用作火箭燃料。肼用作火箭燃料。肼空氣燃料電池是一種堿性空氣燃料電池是一種堿性燃料電池，產(chǎn)物無污染，電解質(zhì)溶液是燃料電池，產(chǎn)物無污染，電解質(zhì)溶液是20%30%的的KOH溶液。肼一空氣燃料電池放電時：溶液。肼一空氣燃料電池放電時：正極的電極反應式是正極的電極反應式是_；負極的電極反應式是負極的電極反應式是_。(2)有人設想尋求合適的催化劑和電極材料，以有人設想尋求合適的催化劑和電極材料，以N2、H2為電極反應物，以為電極反應物，以HClNH4Cl為電解質(zhì)溶液為電解質(zhì)溶液制造新型燃料電池。試寫出該電池的正極反應式制造新型燃料電池。試寫出該電池的正極反應式_。

16、(3)請運用原電池原理設計實驗，驗證請運用原電池原理設計實驗，驗證Cu2、Fe3氧化性的強弱。請畫出實驗裝置圖并寫出電極反氧化性的強弱。請畫出實驗裝置圖并寫出電極反應式。應式?！窘馕鼋馕觥?1)肼的燃燒方程式為：肼的燃燒方程式為：N2H4O2=N22H2O由此可知正負極反應分別為：由此可知正負極反應分別為：正極：正極：O24e2H2O=4OH負極：負極：N2H44e4OH=N24H2O。(2)寫此電極反應式時要注意電解質(zhì)顯酸性，與寫此電極反應式時要注意電解質(zhì)顯酸性，與NH3反應。反應。(3)驗證驗證Cu2和和Fe3的氧化性強弱可根據(jù)反應的氧化性強弱可根據(jù)反應Cu2Fe3=2Fe2Cu2來進行判

17、斷。來進行判斷。(3) 正極反應：正極反應：2Fe32e=2Fe2負極反應：負極反應：Cu2e=Cu2【規(guī)律方法規(guī)律方法】原電池的設計關(guān)鍵是負極材料和原電池的設計關(guān)鍵是負極材料和電解質(zhì)溶液的成分，一般來說，在總反應中失電電解質(zhì)溶液的成分，一般來說，在總反應中失電子的物質(zhì)作負極或某物質(zhì)在負極上失電子發(fā)生氧子的物質(zhì)作負極或某物質(zhì)在負極上失電子發(fā)生氧化反應，溶液中的某離子或物質(zhì)在正極上得電子，化反應，溶液中的某離子或物質(zhì)在正極上得電子，發(fā)生還原反應。發(fā)生還原反應。跟蹤訓練跟蹤訓練(隨學隨練，輕松奪冠隨學隨練，輕松奪冠)2根據(jù)下列反應設計一個原電池：根據(jù)下列反應設計一個原電池：2FeCl3Fe=3Fe

18、Cl2。要求：要求：(1)畫出此原電池的裝置圖。畫出此原電池的裝置圖。(2)注明原電池的正、負極和外電路中電子的流注明原電池的正、負極和外電路中電子的流向。向。(3)寫出兩電極上發(fā)生的電極反應式。寫出兩電極上發(fā)生的電極反應式。解析：解析：根據(jù)原電池的構(gòu)成條件根據(jù)原電池的構(gòu)成條件發(fā)生還原反應發(fā)生還原反應的物質(zhì)作正極的物質(zhì)作正極(或在正極上發(fā)生還原反應或在正極上發(fā)生還原反應)，發(fā)生，發(fā)生氧化反應的物質(zhì)作負極氧化反應的物質(zhì)作負極(或在負極上發(fā)生氧化反或在負極上發(fā)生氧化反應應)。在上述反應里，鐵單質(zhì)的化合價升高，發(fā)。在上述反應里，鐵單質(zhì)的化合價升高，發(fā)生氧化反應，應作原電池的負極；生氧化反應，應作原電

19、池的負極；FeCl3中鐵元素的化合價降低，發(fā)生還原反應，但中鐵元素的化合價降低，發(fā)生還原反應，但FeCl3易溶于水，不能直接作電極，所以要選一種易溶于水，不能直接作電極，所以要選一種活動性比鐵弱的金屬或石墨作正極，活動性比鐵弱的金屬或石墨作正極，F(xiàn)eCl3溶液作溶液作電解質(zhì)溶液。電解質(zhì)溶液。答案：答案：(1)裝置圖如圖：裝置圖如圖：(2)電池的正、負極及外電電池的正、負極及外電路中電子的流向如圖所示路中電子的流向如圖所示(3)負極負極(Fe)：Fe2e=Fe2正極正極(C或或Cu)：2Fe32e=2Fe2探究導致鋼鐵生銹的因素探究導致鋼鐵生銹的因素實驗專項探究實驗專項探究純鐵為銀白色金屬，通常

20、狀況下，純鐵在空氣中耐純鐵為銀白色金屬，通常狀況下，純鐵在空氣中耐腐蝕。鋼鐵屬于鐵的合金，在空氣中易被腐蝕，尤腐蝕。鋼鐵屬于鐵的合金，在空氣中易被腐蝕，尤其是潮濕的空氣中，鋼鐵生銹的速率大大增加。了其是潮濕的空氣中，鋼鐵生銹的速率大大增加。了解導致鋼鐵生銹的因素是防止鋼鐵被銹蝕的前提。解導致鋼鐵生銹的因素是防止鋼鐵被銹蝕的前提?！镜淅骄康淅骄俊咳绾畏乐硅F的銹蝕是工業(yè)上研究如何防止鐵的銹蝕是工業(yè)上研究的重點內(nèi)容。的重點內(nèi)容。 為研究鐵銹蝕的影響因素，某同學為研究鐵銹蝕的影響因素，某同學做了如下探究實驗：做了如下探究實驗：序號序號內(nèi)容內(nèi)容實驗現(xiàn)象實驗現(xiàn)象1常溫下將鐵絲放在干燥空氣中一個月常溫下

21、將鐵絲放在干燥空氣中一個月干燥的鐵絲表面依然干燥的鐵絲表面依然光亮光亮2常溫下將鐵絲放在潮濕空氣中一小時常溫下將鐵絲放在潮濕空氣中一小時鐵絲表面依然光亮鐵絲表面依然光亮3常溫下將鐵絲放在潮濕的空氣中一個月常溫下將鐵絲放在潮濕的空氣中一個月鐵絲表面已變得灰暗鐵絲表面已變得灰暗4將潮濕的鐵絲放在常溫的氧氣流中一小將潮濕的鐵絲放在常溫的氧氣流中一小時時鐵絲表面略顯灰暗鐵絲表面略顯灰暗5將潮濕的鐵絲放在高于常溫的氧氣流中將潮濕的鐵絲放在高于常溫的氧氣流中一小時一小時鐵絲表面已變得灰暗鐵絲表面已變得灰暗6將浸過氯化鈉溶液的鐵絲放在高于常溫將浸過氯化鈉溶液的鐵絲放在高于常溫的氧氣流中一小時的氧氣流中一小時

22、鐵絲表面灰暗程度比鐵絲表面灰暗程度比實驗實驗5嚴重嚴重回答以下問題：回答以下問題：(1)金屬腐蝕的實質(zhì)是金屬腐蝕的實質(zhì)是_。(2)上述實驗中發(fā)生了電化學腐蝕的是上述實驗中發(fā)生了電化學腐蝕的是(填實驗序填實驗序號號)_；在電化學腐蝕中，負極反應是；在電化學腐蝕中，負極反應是_；正極反應是正極反應是_；(3)由該實驗可知，可以影響鐵銹蝕速率的因素是由該實驗可知，可以影響鐵銹蝕速率的因素是_；(4)目前我國許多大型銅質(zhì)文物露天放置腐蝕嚴重，目前我國許多大型銅質(zhì)文物露天放置腐蝕嚴重，在不影響觀瞻效果的條件下，除用加保護層法保在不影響觀瞻效果的條件下，除用加保護層法保護外，請你再提出一項簡單而有效的保護方法并護外，請你再提出一項簡單而