《高考化学总复习 专题6 第二单元 化学能转化为电能课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考化学总复习 专题6 第二单元 化学能转化为电能课件（71页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第二单元化学能转化为电能,2013高考导航,一、原电池 1概念 把_转化为_的装置。 2工作原理(以铜锌原电池为例),化学能,电能,Zn2e=Zn2,Cu22e =Cu,氧化,还原,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)将电极插入电解质溶液中。 (3)两电极间构成闭合回路。 (4)能自发地进行氧化还原反应。,思考感悟 用活泼性不同的两种金属作为电极形成原电池时，较活泼的金属一定是 原电池的负极吗？,【提示】不一定。如将镁、铝插入氢氧化钠溶液中形成原电池(如图)，镁较活泼，但因为铝与氢氧化钠溶液发生氧化还原反应，铝被氧化是负极，则镁为正极。,二、常见的化学电
2、源 1一次电池(锌锰干电池),Zn2OH 2e,Pb,PbO2,3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。,考点一原电池正、负极的判断与电极反应式的书写 1正、负极的判断,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，电极反应式为： CH42O2=CO22H2O总反应式 2O28H8e=4H2O正极反应式 CH42H2O8e=CO28H负极反应式,特别提醒 (1)原电池正、负极的判断基础是氧化还原反应，如果给出一个方程式判断正、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
3、。 (2)当两电极都与电解质溶液反应时，活泼的电极作负极，不活泼的电极作正极；,当只有一电极与电解质溶液反应时，与电解质溶液反应的电极作负极，另一电极作正极。,即时应用 1(2012唐山高三质检)镁电池毒性低、污染小，电压高而平稳，它逐渐成为人们研制绿色电池的关注焦点。该电池的反应原理为：xMgMo3S4 MgxMo3S4。下列说法不正确的是(),考点二原电池原理的应用 1加快氧化还原反应的速率 一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率增大。例如，在Zn与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液能使产生H2的反应速率加快。,2比较金属活动性强弱 两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金
4、属比作正极的金属活泼。 3用于金属的防护 使被保护的金属制品作原电池正极而得到保护。例如，要保护一个铁制的输水管道或钢铁桥梁等，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。,4设计制作化学电源 设计原电池时要紧扣原电池的构成条件。具体方法是： (1)首先将已知的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、负极材料及电解质溶液。,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或其中溶解的物质反应。,电解质溶液的选择 电解质溶液一般要能够与负极发生反应,或
5、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应选择与电极材料相同的阳离子。,如在铜锌构成的原电池中，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Cu2的电解质溶液中。 (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：,特别提醒 (1)自发进行的氧化还原反应不一定都能设计成原电池，如：Cl22NaOH=NaClNaClOH2O等。 (2)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：Al在强碱性溶液中比Mg更易失电子，Al作负极，Mg作正极；,
6、Fe、Al在浓硝酸中钝化后，比Cu等金属更难失电子，Cu等金属作负极，Fe、Al作正极。 (3)原电池中的电解质溶液不一定参与反应，如燃料电池，水中一般要加入NaOH、H2SO4等。,即时应用 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)有人设想寻求合适的催化剂和电极材料，以N2、H2为电极反应物， 以HClNH4Cl为电解质溶液制造新型燃料电池。,试写出
7、电池的正极反应式_。 (3)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。,解析：(1)氧气在正极上发生还原反应生成氢氧根离子，肼在负极上被氧化转化为无污染的氮气和H2O。 (2)相当于氮气和氢气先合成氨，然后结合盐酸生成氯化铵。 (3)三价铁离子能够氧化铜生成铜离子，从而设计成原电池证明该结论。,(3) 正极反应：2Fe32e=2Fe2 负极反应：Cu2e=Cu2,【解析】向B烧杯中加浓盐酸，可逆反应向右进行，C2上发生的是得电子的还原反应，C2为正极，A错、C对；向B烧杯中加入NaOH溶液，可逆反应向左进行，A中发生的是I2得电子生成I的反应，
8、K应移向A烧杯，D错，B对。 【答案】BC,用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥(装有琼脂KNO3的U形管)构成一个原电池(如图所示)。以下有关该原电池的叙述正确的是(),在外电路中，电子由铜电极流向银电极 正极反应为：Age=Ag 实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作 将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同,AB C D 【解析】该原电池中Cu为负极，银为正极，电子由铜电极流向银电极，对；该原电池中Ag在正极上得电子，电极反应为Age=Ag，对；实验中取出盐桥，不能形成闭合通路，原电池不能继续工作，错；,该原电池的总反应为Cu2Ag=Cu22Ag
9、，对。 【答案】B,【名师指津】盐桥的作用 盐桥中通常装有含琼脂的KCl饱和溶液。盐桥中的电解质溶液能使两烧杯中的溶液形成一个通路。当其存在时，随着反应的进行，其中的Cl会移向Cu(NO3)2溶液，K移向AgNO3溶液，使Cu(NO3)2溶液和AgNO3溶液保持电中性，使氧化还原反应得以继续进行，从而使原电池不断产生电流。,固体氧化物燃料电池(SOFC)的工作原理如图所示，已知电池中电解质为熔融固体氧化物，O2可以在其中自由移动。下列有关说法科学合理的是(),A电极b为电池负极，电极反应式为O24e=2O2 B固体氧化物的作用是让电子在电池内通过 C若H2作为燃料气， 接触面上发生的反应为 H
10、2OH2e=HH2O,D若C2H4作为燃料气，接触面上发生的反应为C2H46O212e=2CO22H2O 【解析】负极应该发生氧化反应，b极应为电池正极，A错；电子在外电路中通过，固体氧化物通过O2定向移动，B错；燃料在接触面上与O2反应，失去电子，C错、D正确。 【答案】D,【解析】本题考查电化学基础知识。由电池反应可知，CH3OH为原电池的负极,A选项错误；正极反应式为O22H2O4e=4OH，负极反应式为CH3OH8OH6e=CO6H2O，标准状况下，5.6 L O2为0.25 mol，转移电子为1 mol，C选项错误；,从正极反应式可以看出，正极附近溶液中OH的浓度增大，pH升高，D选
11、项错误。 【答案】B,【名师指津】燃料电池电极反应式的书写 (1)氢氧燃料电池,熔融碳酸盐燃料电池的电解质为Li2CO3和Na2CO3的混合物，燃料为CO，氧化剂是含CO2的O2，在工作过程中，电解质熔融液的组成、浓度都不变。,(1)负极反应为：_， (2)正极反应为：_， (3)工作时熔融体中的_向负极移动。,(2)错误原因：燃料电池用熔融的碳酸盐作电解质，由于思维定势，正极的反应应为熔融液中的阳离子得电子，根据同主族元素性质递变，锂离子应比钠离子易得电子，所以得出正极反应为： Lie=Li。,(3)错误原因：在原电池中不知阴、阳离子流向哪一极。也是由于思维定势，往往认为负极电子多，阳离子应
12、该流向负极，实际上是负极失电子，但电子不是停留在负极，而是由外电路很快流向正极(产生电流，释放电能)，阳离子流向正极，在正极放电，生成新物质；相反阴离子将流向负极。,原电池原理的实验应用 探究金属的活泼性 原电池的工作原理是历年高考的热点，用氧化还原的观点去理解原电池两极发生反应的本质，有利于学生系统地掌握本部分内容，特别是结合新型电池的开发和利用，以及钢铁的腐蚀和防护都会成为今后高考命题的重要素材。,原电池知识应用于化学实验主要体现在以下三个方面： (1)金属活泼性强弱比较的实验探究。 (2)铁生锈实验条件的探究。 (3)金属腐蚀快慢因素的实验探究。,典例探究 实验是化学的最高法庭。以镁条、
13、铝片为电极，以稀NaOH溶液为电解质溶液构成的原电池，人们普遍认为铝是负极.某研究性学习小组为探究该 原电池究竟谁是负极，发 生怎样的电极反应，进行 了如下实验：,如图，剪取约8 cm的镁条及大小相近的铝片，用砂纸去膜，使镁条与铝片分别与量程为50 A的教学演示电表的“”、“”端相连接，迅速将两电极插入盛有1 molL1NaOH溶液的烧杯中。开始，电表指针向右偏移约500 A，铝片表面有许多气泡，很快电流逐渐减小至0；,随后，指针向左偏移，且电流逐渐增大至约400 A，此时，铝片表面气泡有所减少,镁条表面只有极少量的气泡产生。根据以上实验现象，回答下列问题： (1)开始阶段，原电池的正极是_(填“镁”或“铝”)片；铝片表面产生的气泡是_；负极发生的反应是_。,(2)随后阶段，铝片发生的电极反应是_；镁条表面只有极少量的气泡产生，其原因之一是：2H2O2e=H22OH(极少)，试判断此电极发生的主要反应是： _； 铝片表面气泡有所减少，但未消失，产生这一现象的可能原因是 _。,【解析】本题属实验探究题，考查原电池的原理及应用。 (1)由于Mg比Al活泼，在开始阶段形成的原电池中Mg作负极，Al作正极，电解质溶液为NaOH溶液：负极失电子：Mg2OH2e=Mg(OH)2，正极得电子：2H2O2e=H22OH，即Al表面产生气泡，总式为：Mg2H2O=Mg(OH)2H2。,
