《人教版高中化学必修2二单元第二节化学能与电能课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《人教版高中化学必修2二单元第二节化学能与电能课件（49页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、化学反应与能量,原电池 化学电源,1了解原电池的工作原理，能写出电极反应式和电池反应方程式。 2.了解常见的化学电源，认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用。 3.了解新型电池的电极反应及应用。,近五年来，新课标地区对原电池工作原理考查18次、试题难度以中等难度为主稍有难度。预计2015年高考在题型上以传统题型为主，其中原电池的工作原理，电极及电池反应式的书写、原电池的有关计算都是命题的热点内容。,一、原电池 1概念：把化学能转化为_的装置。 2工作原理：(以锌铜电池为例),3.原电池构成条件 (1)两个活泼性不同的电极(常见为金属或石墨)。 (2)将电极插入_溶液中。 (3)两电极间
2、构成闭合回路。 (4)能自发进行的_反应。 答案：1.电能 2Zn2e=Zn2 Cu22e=Cu 氧化 还原 Zn Cu ZnCu2=Zn2Cu 3(2)电解质 (4)氧化还原,二、化学电源 1碱性锌锰干电池一次电池 负极反应：_； 正极反应：2MnO22H2O2e=2MnOOH2OH； 总反应式：Zn2MnO22H2O=2MnOOHZn(OH)2。 2二次电池(可充电电池)铅蓄电池 铅蓄电池是常见的二次电池，负极材料是_，正极材料是_。,(1)放电时的反应 负极反应：_； 正极反应：PbO2(s)4H(aq)SO42(aq)2e=PbSO4(s)2H2O(l)； 电池总反应：Pb(s)PbO
3、2(s)2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)2H2O(l)。 (2)充电时的反应 阴极反应：_；,阳极反应：PbSO4(s)2H2O(l)2e=PbO2(s)4H(aq)SO42(aq)； 电池总反应：2PbSO4(s)2H2O(l)=Pb(s)PbO2(s)2H2SO4(aq)。 铅蓄电池总反应式： 3燃料电池 氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分酸性和碱性两种。,答案：1.Zn2OH2e=Zn(OH)2 2Pb PbO2 (1)Pb(s)SO42(aq)2e=PbSO4(s) (2)PbSO4(s)2e=Pb(s)SO42(aq) 3O24H4e=2H2O,通常的氧化还原反应为什么
4、不能获得电流？ 提示：通常的氧化还原反应中，还原剂把电子直接转移给氧化剂，如ZnCu2=Zn2Cu中，此反应中，Zn原子把电子直接给了在溶液中与之接触的Cu2，自身被氧化成Zn2进入溶液，而Cu2在锌片上直接得到电子被还原成Cu，得不到电流。,1下列装置可以形成原电池的是 ( ) 解析：构成原电池需要具备下列三个条件：活泼性不同的两个电极；有电解质溶液；组成闭合回路，故A、B符合条件。 答案：AB,2某学生欲完成Cu2Ag=2AgCu2反应，设计了下列四个实验，可行的是 ( ) 解析：A、B、D三项中反应都不能自发进行，只有C正确可行。 答案：C,3在盛有稀H2SO4的烧杯中放入用导线连接的锌
5、片和铜片，下列叙述正确的是 ( ) A正极附近的SO42离子浓度逐渐增大 B电子通过导线由铜片流向锌片 C正极有O2逸出 D铜片上有H2逸出 解析：A项，正极的电极反应为2H2e=H2，SO42向负极移动，SO42离子浓度并不增大；B项，电子应从锌片(负极)经导线流向铜片(正极)；C项正极上有H2逸出。 答案：D,4铅蓄电池用途极广，可多次充、放电。在铅蓄电池中铅作为负极，二氧化铅作为正极，电解液为30%的H2SO4溶液。电池充、放电时的总反应可表示为： 下列关于此电池的说法中，不正确的是 ( ) A放电一段时间后，电解液的pH将增大 B放电时，铅电极上发生的电极反应为PbSO42PbSO42
6、e C充电时，二氧化铅电极上发生氧化反应 D充电时，电解液中的阳离子向二氧化铅电极移动,解析：A是关于原电池的反应，其中电解液中的硫酸被消耗，故酸性减弱，pH将增大，正确；B是关于负极反应式的判断，判断的要点是：抓住总方程式中“放电”是原电池、“充电”是电解池的规律，再分析清楚价态的变化趋势，从而快速准确地判断，B是正确的；C是充电时的电解池反应，二氧化铅作为阳极，其上必发生氧化反应，正确；D是充电时的电解池反应，阳离子应向阴极移动即向铅电极移动，错误。 答案：D,5下列装置可以形成原电池的是_，并写出形成原电池的电极材料及电极反应：正极：_、_；负极：_、_；电解质溶液中的阴离子向_极移动，
7、阳离子向_极移动，形成电流。,解析：Ag 2Ag2e=2Ag Cu Cu2e=Cu2 负 正 答案：B,原电池正负极的判断与电极反应式的书写 1正负极判断,2.电极反应式的书写 (1)一般电极反应式的书写,(2)复杂电极反应式的书写 如CH4酸性燃料电池中，负极反应式为： CH42O2=CO22H2O总反应式 2O28H8e=4H2O正极反应式 CH42H2O8e=CO28H负极反应式,(1)负极本身不一定都参加反应，如燃料电池中，作为负极的材料本身并不参加反应。 (2)不注意电解质溶液的成分，容易误写电极反应式，如Al做负极，在酸性溶液中生成Al3，在碱性溶液中生成AlO2，在中性或弱碱性溶
8、液中，生成Al(OH)3。 (3)电子从负极经外电路流向正极，但电子不能通过电解液，是通过阴阳离子的移动形式闭合回路。 (4)用总电极反应减去一极的电极反应时，须在两式电子转移数相等的前提下进行。,A电池反应中有NaCl生成 B电池的总反应是金属钠还原三价铝原子 C正极反应为：NiCl22eNi2Cl D钠离子通过钠离子导体在两电极间移动,对新型电池首先要明确两电极，以及确定两极反应，然后再分析各选项内容。 解析本题考查了原电池原理、电极反应式的书写。在负极Na失电子生成Na，而正极反应为NiCl22e=Ni2Cl，故有NaCl生成，A项正确；该电池的总反应：2NaNiCl2=Ni2NaCl，
9、B项错误；原电池的负极发生氧化反应，Na为负极，NiCl2发生还原反应，为正极反应：NiCl22e=Ni2Cl，C项正确；根据题给信息可知，原电池的内电路导电的是Na，D项正确。 答案B,原电池正负极判断的注意点 原电池正、负极的判断基础是自发进行的氧化还原反应，如果给出一个化学反应方程式判断正、负极，可以直接根据化合价的升降来判断，发生氧化反应的一极为负极，发生还原反应的一极为正极。 判断电极时，不能简单地依据金属的活泼性来判断，要看反应的具体情况，如：a.Al在强碱性溶液中比Mg更易失电子，Al作负极，Mg作正极；b.Fe、Al在浓HNO3中钝化后，比Cu等金属更难失电子，Cu等金属作负极
10、，Fe、Al作正极。,生物燃料电池(BFC)是以有机物为燃料，直接或间接利用酶作为催化剂的一类特殊的燃料电池，其能量转化效率高，是一种真正意义上的绿色电池，其工作原理如图所示。,已知C1极的电极反应式为： C2H5OH3H2O12e=2CO212H。下列有关说法不正确的是 ( ) AC1极为电池负极，C2极为电池正极 B电子由C2极经外电路导线流向C1极 CC2极的电极反应式为O24H4e=2H2O D该生物燃料电池的总反应式为：C2H5OH3O2=2CO23H2O 解析：燃料电池中，通入燃料的一极为负极，发生氧化反应，通入氧气的一极为正极，发生还原反应，A、C项正确；电子由负极经外电路流向正
11、极，B项错误。 答案：B,原电池原理的应用 1比较不同金属的活动性强弱 根据原电池原理可知，在原电池反应过程中，一般活动性强的金属作负极，而活动性弱的金属(或碳棒)作正极。 若有两种金属A和B，用导线将A和B连接后，插入稀硫酸中，一段时间后，若观察到A极溶解，而B极上有气体放出，则说明在原电池工作过程中，A被氧化成阳离子而失去电子作负极，B作正极，则可以断定金属A的金属活动性比B的强。,2加快化学反应速率 由于原电池将氧化还原反应拆成两个半反应且有电流产生，因而反应速率加快。 如Zn与稀H2SO4反应制氢气时，可向溶液中滴加少量CuSO4溶液，形成CuZn原电池，加快反应进行。 3设计制作化学
12、电源 设计原电池时要紧扣原电池的四个条件。具体方法是： (1)首先将已知氧化还原反应拆分为两个半反应；,(2)根据原电池的电极反应特点，结合两个半反应找出正负极材料(负极就是失电子的物质，正极用比负极活泼性差的金属即可，也可以用石墨)及电解质溶液。 电解质溶液的选择 电解质是使负极放电的物质。因此电解质溶液一般要能够与负极发生反应，或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反应(如空气中的氧气)。但如果两个半反应分别在两个容器中进行(中间连接盐桥)，则左右两个容器中的电解质溶液选择与电极材料相同的阳离子。如在铜锌硫酸构成的原电池中，负极金属锌浸泡在含有Zn2的电解质溶液中，而正极铜浸泡在含有C
13、u2的溶液中。,电极材料的选择 在原电池中，选择还原性较强的物质作为负极；氧化性较强的物质作为正极，并且，原电池的电极必须导电。电池中的负极必须能够与电解质溶液反应，容易失去电子，因此负极一般是活泼的金属材料(也可以是还原性较强的非金属材料如H2、CH4等)。 (3)按要求画出原电池装置图。如根据以下反应设计的原电池：,(1)能设计成原电池的反应一定是放热的氧化还原反应，吸热反应不可能将化学能转化为电能。 (2)利用原电池原理可加快制氢气的速率，但可能影响生成氢气的量。需注意生成氢气的总量是取决于金属的量还是取决于酸的量。 (3)设计原电池时，负极材料确定之后，正极材料的选择范围较广，只要合理
14、都可以。,例2原电池原理广泛应用于科技、生产和生活中，请回答以下问题： (1)肼(N2H4)又称联氨，是一种可燃性的液体，可用作火箭燃料。肼空气燃料电池是一种碱性燃料电池，产物无污染，电解质溶液是20%30%的KOH溶液。肼空气燃料电池放电时： 正极的电极反应式是_； 负极的电极反应式是_。,(2)请运用原电池原理设计实验，验证Cu2、Fe3氧化性的强弱。请画出实验装置图并写出电极反应式。,原电池实质是氧化还原反应的应用，电极反应式的确定实质上是确定氧化反应和还原反应的过程。 解析(1)在肼空气燃料电池中，电解质溶液为KOH溶液，通入空气的电极为正极，电极反应为：O24e2H2O=4OH，加入肼的电极为负极，电极反应为：N2H44OH4e=N24H2O；(2)验证Cu2、Fe3氧化性的强弱可以依据化学反应2Fe3Cu=2Fe2Cu2，氧化性：Fe3Cu2进行设计。可将该化学反应拆分为氧化反应：(即负极反应)：Cu2e=Cu2，还原反应(即正极反应)：2Fe32e=2Fe2；据此可选择铜,作负极材料，正极材料为导电的非金属材料(如石墨)或不如铜活泼的金属材料(如Pt、Ag等)。电解质溶液选择含Fe3的盐溶液，依此画出原电池的装置图即可。,答案(
