蘇教版高中化學(xué)必修第二冊(cè)專題6化學(xué)反應(yīng)與能量變化第三單元化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化課件

必修二

蘇教版高中化學(xué)1|原電池知識(shí)點(diǎn)第三單元化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化必備知識(shí)清單破

1.原電池的概念原電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置;原電池反應(yīng)的本質(zhì)是氧化還原反應(yīng)。2.原電池的工作原理(以銅鋅原電池為例)(1)示意圖(2)能量轉(zhuǎn)化:化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。(3)電子的移動(dòng)方向:從鋅電極流出,經(jīng)導(dǎo)線流向銅電極。(4)離子的移動(dòng)方向:陽(yáng)離子向正極移動(dòng),陰離子向負(fù)極移動(dòng)。歸納總結(jié)

原電池工作時(shí),電子從負(fù)極通過(guò)導(dǎo)線流向正極,陰、陽(yáng)離子在電解質(zhì)溶液中定向移動(dòng),閉合回路中形成電流,化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。3.原電池的構(gòu)成條件

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容在一塊表面無(wú)銹的鐵片上滴一大滴含酚酞的食鹽水,放置一段時(shí)間實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象液滴周圍逐漸呈現(xiàn)紅色,并慢慢形成紅褐色的銹斑實(shí)驗(yàn)結(jié)論鋼鐵在潮濕的空氣中很容易被腐蝕4.鋼鐵的電化學(xué)腐蝕鋼鐵的電化學(xué)腐蝕原理示意圖

形成條件鋼鐵表面的電解質(zhì)溶液中溶有O2電極材料負(fù)極是Fe,正極是C電極反應(yīng)負(fù)極反應(yīng):2Fe-4e-

2Fe2+;正極反應(yīng):2H2O+O2+4e-

4OH-總反應(yīng)2Fe+2H2O+O2

2Fe(OH)2形成鐵銹的反應(yīng)4Fe(OH)2+O2+2H2O

4Fe(OH)3,2Fe(OH)3

Fe2O3·xH2O+(3-x)H2O電化學(xué)腐蝕的概念不純的金屬與電解質(zhì)溶液接觸,發(fā)生原電池反應(yīng),比較活潑的金屬失去電子被氧化,這種腐蝕叫作電化學(xué)腐蝕

1.分類(1)一次電池:不能充電,用過(guò)之后不能復(fù)原。(2)二次電池:可充電,充電后能繼續(xù)使用。(3)燃料電池:一般,通可燃物的一極作負(fù)極,通O2的一極作正極。2.常見(jiàn)的化學(xué)電源(1)鋅錳干電池:鋅為負(fù)極,石墨為正極,電池反應(yīng)為Zn+2NH4Cl+2MnO2

Zn(NH3)2Cl2+2MnO(OH)。(2)銀鋅紐扣電池:負(fù)極是鋅,正極是氧化銀,電解質(zhì)溶液是氫氧化鉀溶液,電池反應(yīng)為Zn+Ag2O+

H2O

Zn(OH)2+2Ag。2|化學(xué)電源知識(shí)點(diǎn)

(3)鉛蓄電池:負(fù)極是Pb,正極是PbO2,電解質(zhì)是硫酸,電池反應(yīng)為Pb+PbO2+2H2SO4

2PbSO4+2H2O。(4)鎳氫電池:負(fù)極是貯氫合金,正極是泡沫氧化鎳,電解質(zhì)溶液是KOH溶液,電池反應(yīng)為NiO(OH)+MH

NiO+M+H2O(MH表示貯氫合金M中吸收結(jié)合的氫)。(5)氫氧燃料電池:負(fù)極通氫氣,正極通氧氣,KOH溶液為電解質(zhì)溶液,電池反應(yīng)為2H2+O2

2H2O。(6)甲醇—空氣燃料電池:負(fù)極通甲醇,正極通空氣,電解質(zhì)溶液是KOH溶液,電池反應(yīng)為2CH3OH+3O2+4OH-

2C

+6H2O。

1.電解池的概念將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。2.電解原理圖示

3|電解池知識(shí)點(diǎn)3.電解在物質(zhì)制備中的應(yīng)用(1)電解水制氫氣和氧氣化學(xué)方程式為2H2O

2H2↑+O2↑。(2)電解飽和食鹽水制備燒堿、氯氣和氫氣化學(xué)方程式為2NaCl+2H2O

2NaOH+H2↑+Cl2↑。(3)電解法制取金屬①電解熔融的氧化鋁制備鋁陰極:A

+3e-

Al陽(yáng)極:2

-4e-

O2↑總反應(yīng):2Al2O3

4Al+3O2↑②電解熔融的氯化鈉、氯化鎂、氯化鈣可分別得到鈉、鎂、鈣的單質(zhì)。(4)通常條件下,無(wú)法自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)可通過(guò)電解的方法實(shí)現(xiàn)。知識(shí)辨析1.原電池的電極材料必須都是金屬。這種說(shuō)法對(duì)嗎?2.在銅鋅原電池中,電子由鋅通過(guò)導(dǎo)線流向銅,再由銅通過(guò)電解質(zhì)溶液到達(dá)鋅。這種說(shuō)法對(duì)

嗎?3.在原電池中,活潑的金屬一定是負(fù)極。這種說(shuō)法對(duì)嗎?4.原電池中的負(fù)極反應(yīng)一定是電極材料失電子。這種說(shuō)法對(duì)嗎?5.HCl+NaOH

NaCl+H2O是放熱反應(yīng),可以設(shè)計(jì)成原電池。這種說(shuō)法對(duì)嗎?一語(yǔ)破的1.不對(duì)。能導(dǎo)電的非金屬也可以作電極材料,如石墨。2.不對(duì)。電子不能在電解質(zhì)溶液中移動(dòng),電解質(zhì)溶液中通過(guò)離子的定向移動(dòng)形成電流。3.不對(duì)。活潑的金屬不一定是負(fù)極。例如:Mg和Al用導(dǎo)線連接后插入NaOH溶液中,Mg是正

極,Al是負(fù)極。4.不對(duì)。如氫氧燃料電池中,負(fù)極反應(yīng)為氫氣失去電子。5.不對(duì)。該反應(yīng)不是氧化還原反應(yīng),不能設(shè)計(jì)成原電池。1|原電池的工作原理及應(yīng)用定點(diǎn)關(guān)鍵能力定點(diǎn)破

1.原電池的工作原理(1)電子的移動(dòng)方向:從負(fù)極流出,經(jīng)導(dǎo)線流向正極。(2)原電池裝置的判斷——“四看”一看本質(zhì)——有無(wú)自發(fā)的氧化還原反應(yīng)發(fā)生;二看電極——兩電極為導(dǎo)體,且存在活潑性差異(燃料電池的電極一般為惰性電極);三看溶液——兩電極插入電解質(zhì)溶液中;四看回路——形成閉合回路。2.原電池原理的應(yīng)用(1)加快氧化還原反應(yīng)的反應(yīng)速率:實(shí)驗(yàn)室用Zn和稀硫酸反應(yīng)制取氫氣時(shí),可滴入幾滴硫酸銅

溶液,形成原電池,加快反應(yīng)速率。(2)比較金屬活潑性強(qiáng)弱:原電池中,一般活潑金屬作負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng),不活潑金屬作正極,

發(fā)生還原反應(yīng)。(3)設(shè)計(jì)原電池①定:確定一個(gè)能夠自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。②拆:將氧化還原反應(yīng)拆分為氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)兩個(gè)半反應(yīng),分別作為負(fù)極和正極的電極

反應(yīng),負(fù)極:還原劑失電子生成氧化產(chǎn)物;正極:氧化劑得電子生成還原產(chǎn)物。③找:根據(jù)氧化還原反應(yīng)中的還原劑和氧化劑確定原電池的負(fù)極和電解質(zhì)溶液,正極一般選

擇不如負(fù)極活潑的金屬或能導(dǎo)電的非金屬。④畫(huà):連接電路形成閉合回路,畫(huà)出原電池示意圖。典例能實(shí)現(xiàn)反應(yīng)2Fe3++Fe

3Fe2+的原電池是

(

)A.正極為Cu,負(fù)極為Fe,電解質(zhì)溶液為FeCl3溶液B.正極為C,負(fù)極為Fe,電解質(zhì)溶液為FeSO4溶液C.正極為Fe,負(fù)極為Zn,電解質(zhì)溶液為Fe2(SO4)3溶液D.正極為Ag,負(fù)極為Cu,電解質(zhì)溶液為CuSO4溶液A思路點(diǎn)撥

根據(jù)原電池總反應(yīng)的離子方程式2Fe3++Fe

3Fe2+知,Fe作負(fù)極,比Fe活潑性差的金屬或可導(dǎo)電的非金屬作正極,選用可溶性的鐵鹽作電解質(zhì),據(jù)此解答。解析

Cu是比Fe活潑性差的金屬,Fe失電子發(fā)生氧化反應(yīng),Fe3+得電子發(fā)生還原反應(yīng),A項(xiàng)正

確;鐵作負(fù)極,碳作正極,電解質(zhì)溶液為FeSO4溶液,不能發(fā)生題述反應(yīng),B項(xiàng)錯(cuò)誤;Zn作負(fù)極,Fe作

正極,電解質(zhì)溶液為硫酸鐵溶液,不能構(gòu)成題述要求的原電池,C項(xiàng)錯(cuò)誤;Cu作負(fù)極,銀作正極,

電解質(zhì)溶液為CuSO4溶液,不能發(fā)生題述反應(yīng),D項(xiàng)錯(cuò)誤。

書(shū)寫(xiě)技巧:若某電極反應(yīng)式較難寫(xiě)出,可先寫(xiě)出較易寫(xiě)出的電極反應(yīng)式,用總反應(yīng)式減去

較易寫(xiě)出的電極反應(yīng)式,即可得出較難寫(xiě)出的電極反應(yīng)式。如CH3OCH3(二甲醚)-O2酸性燃料電池:2|原電池電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)定點(diǎn)

總反應(yīng)式:CH3OCH3+3O2

2CO2+3H2O正極的電極反應(yīng)式:3O2+12H++12e-

6H2O負(fù)極的電極反應(yīng)式:CH3OCH3+3H2O-12e-

2CO2+12H+

典例鎂—空氣電池的工作原理如圖所示,電池反應(yīng)為2Mg+O2+2H2O

2Mg(OH)2。下列有關(guān)該電池的說(shuō)法正確的是

(

)D已知:陽(yáng)離子無(wú)法通過(guò)陰離子交換膜。A.氧氣在Pt電極表面得到電子,故Pt電極為負(fù)極B.負(fù)極的電極反應(yīng)式為Mg-2e-

Mg2+C.電池工作時(shí),溶液中的Mg2+由負(fù)極移向正極D.當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.04mol電子時(shí),參加反應(yīng)的O2的體積為224mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)思路點(diǎn)撥

燃料電池中,通O2的一極為正極,根據(jù)電池的工作原理示意圖及總反應(yīng)式可書(shū)寫(xiě)

電極反應(yīng)式。解析

O2在Pt電極表面得到電子,發(fā)生還原反應(yīng),Pt電極為正極,A錯(cuò)誤;Mg作