《【2017年整理】[2010届高考化学第一轮复习]原电池、电解原理及其应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【2017年整理】[2010届高考化学第一轮复习]原电池、电解原理及其应用（59页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1 知识点 8：化学反应与能量 电化学 一、基本概念与基本理论 原电池 (化学电源 )、电解池（精炼池、电镀池） 2 2010考纲 要求： 5) 了解能源是人类生存和社会发展的重要基础。了解化学在解决能源危机中的重要作用。 6） 了解原电池和电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。了解常见化学电源的种类及其工作原理。 7）理解金属发生电化学腐蚀的原因，金属腐蚀的危害，防止金属腐蚀的措施。 3 1、概念：原电池是 _的装置。 原电池反应的本质是 _反应。 将化学能转化为电能 氧化还原反应 例： 如右图所示，组成的原电池： （ 1）当电解质溶液为 稀 H2SO4时： Zn电极是 _（填
2、“ 正 ” 或 “ 负 ” ）极， 其电极反应为 _，该反应 是 _（填 “ 氧化 ” 或 “ 还原 ” ，下同）反应； Cu电极是 _极，其电极反应为 _,该反应是 _反应。 （ 2）当电解质溶液为 CuSO4溶液 时： Zn电极 是 _极，其电极反应为 _， 该反应是 _反应； Cu电极是 _极， 其电极反应为 _,该反应 _反应 . 负 Zn 2e - = Zn 2+ 氧化 正 2H+ +2e- =H2 还原 负 Zn 2e - = Zn 2+ 氧化 正 Cu2+ + 2e - = Cu 还原 一、原电池 4 氧化反应 Zn-2e=Zn2+ 铜锌原电池 电解质 溶液 盐桥 失 e，沿导线
3、传递，有电流产生 还原反应 Cu2+2e- =Cu 阴离子 阳离子 总反应： 负极 正极 Cu2+2e- =Cu Zn-2e- =Zn2+ Zn+Cu2+=Zn2+Cu Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu (离子方程式） （化学方程式） 电极反应 正极： 负极： （氧化反应） （还原反应） 阳离子 2、原 电 池 原 理 外电路 内电路 5 3、原电池的形成条件： 两极一液一连线 （ 1）有两种活动性不同的金属（或一种是非金属单质或金属氧化物）作电极。 （ 2）电极材料均插入电解质溶液中。 （ 3）两极相连形成闭合电路。 （ 4）内部条件： 能自发进行氧化还原反应。 6 4、原电池的正负极的判
4、断方法 微观判断 （根据电子流动方向 ） 电子流出的极 电子流入的极 负极 正极 较活泼的电极材料 较不活泼的电极材料 质量增加的电极 工作后 质量减少的电极 负极 正极 正极 负极 工作后，有气泡冒出的电极为正极 发生氧化反应的极 发生还原反应的极 宏观判断 ： 根据电极材料 根据原电池电极 发生的反应 根据电极增重还是减重 根据电极有气泡冒出： 负极 正极 7 造成的主要原因 ：由于在铜极上很快就聚集了许多氢气泡，把铜极跟稀硫酸逐渐隔开，这样就增加了电池的内阻，使电流不能畅通。这种作用称为 极化作用 。 二、对原电 池工作原理的进一步探究 为了避免发生这种现象，设计如下图所示的原电池装置，
5、你能解释它的工作原理吗？ ？提出问题： 右图是我们在必修 2中学习过的将锌片和铜片置于稀硫酸的原电池，如果用它做电，不但效率低，而且时间稍长电流就很快减弱， 因此不适合实际应用。 这是什么原因造成的呢？有没有什么改进措施？ 8 此电池的优点： 能产生持续、稳定的电流。 锌半电池， 铜半电池 9 实验：（选修 4书 76页实验 4-1） 实验探索 实验现象： 分析 ：改进后的装置为什么能够持续、稳定的产生电流？盐桥在此的作用是什么？ 有盐桥存在时电流计指针发生偏转，即有电流通过电路。 取出盐桥，电流计指针即回到零点，说明没有电流通过。 盐桥制法： 1)将热的琼胶溶液倒入 U形管中 (注意不要产生
6、裂隙 )，将冷却后的 U形管浸泡在 KCl或 NH4NO3的饱和溶液中即可。 2)将KCl或 NH4NO3的饱和溶液装入 U形管，用棉花都住管口即可。 10 盐桥的作用： （ 1）使整个装置构成通路，代替两溶液直接接触 。 得出结论 由于盐桥（如 KCl）的存在，其中阴离子 Cl-向 ZnSO4溶液扩散和迁移，阳离子 K+则向 CuSO4溶液扩散和迁移，分别中和过剩的电荷，保持溶液的电中性，因而放电作用不间断地进行，一直到锌片全部溶解或 CuSO4溶液中的 Cu2+几乎完全沉淀下来。 若电解质溶液与 KCl溶液反应产生沉淀，可用 NH4NO3代替 KCl作盐桥。 （ 2）平衡电荷。 在整个装置
7、的电流回路中，溶液中的电流通路是 靠离子迁移完成 的。 取出盐桥， Zn失去电子形成的 Zn2+进入 ZnSO4溶液， ZnSO4溶液因 Zn2+增多而带正电荷。同时， CuSO4则由于 Cu2+ 变为 Cu ，使得 SO42-相对较多而带负电荷。溶液不保持电中性，这两种因素均会阻止电子从锌片流向铜片，造成电流中断。 11 学与问 在日常生活和学习中，你用过哪些电池，你知道电池的其它应用吗？ 电池 化学电池 太阳能电池 原子能电池 将化学能转换成电能的装置 将太阳能转换成电能的装置 将放射性同位素自然衰变时产生的热能通过热能转换器转变为电能的装置 12 知识点 1：化学电池 1)概念 : 将化
8、学能变成电能的装置 2)分类 : 一次电池又称不可充电电池 如：干电池 二次电池又称充电电池 蓄电池 燃料电池 3)优点 : 4)电池优劣的判断标准 : 能量转换效率高，供能稳定可靠。 可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的电池和电池组，使用方便。 易维护，可在各种环境下工作。 比能量 符号 (Ah/kg)， (Ah/L) 指电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少 比功率 符号是 W/kg， W/L) 指电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小 电池的储存时间的长短 13 锂电池 干电池 叠层电池 纽扣电池 各类电池 知识点 2：各类电池 14 1、干电池 (普通锌锰电池） 干电池用锌制桶
9、形外壳作负极，位于中央的顶盖有铜帽的石墨作正极，在石墨周围填充 NH4Cl、 ZnCl2和淀粉作电解质溶液， 还 填充 MnO2的黑色粉末吸收正极放出的 H2，防止产生极化现象。电极总的反应式为： 2NH4Cl+Zn+2MnO2=ZnCl2 2NH3+Mn2O3+H2O 请写出各电极的电极反应。 (一 ) 一次电池 15 练：写出 锌锰干电池 的电极反应和总化学反应方程式。 负极 正极 总反应 通常我们可以通过干电池的外观上的哪些变化判断它已经不能正常供电了？_我们在使用干电池的过程中并没有发现有气体产生，请推测可能是干电池中的什么成分起了作用？ Zn-2e-=Zn2+ 2NH4+2e-=2N
10、H3+H2 Zn+2NH4+=Zn2+2NH3+H2 锌筒变软，电池表面变得不平整 2MnO2+H2=Mn2O3+H2O 16 负极（锌筒）： Zn-2e- + 2OH - =Zn(OH)2 正极（石墨）： 2MnO2+ 2e - +2H2O=2Mn OOH +2 OH 总反应： Zn+ 2MnO2+2 H2O =2 Mn OOH+ Zn(OH)2 碱性锌锰干电池 金属棒 碱性锌锰电池的优点： 电流稳定，放电容量、时间增大几倍，不会气涨或漏液。 普通锌锰干电池 缺点：放电量小，放电过程中易气涨或漏液 17 2、迷你型电池（电解质 KOH） 优点：电压高、稳定，低污染。 用途：手表、相机、心率调
11、节器 HgO（ S） +Zn（ S） =Hg（ l） +ZnO（ S） Zn（ S） =2Ag（ l） +ZnO（ S） 负极（锌）： Zn-2e- + 2OH - =ZnO+H2O 正极（银）： Ag2O+ 2e- + H2O=2Ag+2OH- 18 3、锂电池 锂电池： （ -） Li（ S） LiI（晶片） I2(+） 锂亚硫酰氯电池 (Li-SOCl2)： 8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO3+2S 负极： ；正极： 。 用途：质轻、高能 (比能量高 )、高工作效率、高稳定电压、工作温度宽、高使用寿命，广泛应用于军事和航空领域。 8Li-8e-=8Li+ 3SOCl2+8e-
12、=6Cl-+SO32-+2S 19 电池铅蓄电池 1、电极材料及原料 2、电解质溶液 3、电极反应式： 正极： PbO2 负极： Pb H2SO4溶液 负极（ Pb） : Pb- 2e-+ SO4 2 - =PbSO4 Pb+PbO2+2H2SO4 =2PbSO4 +2H2O 正极（ PbO2） : PbO2+4H+SO42 -+ 2e-= PbSO4 +2H2O 总反应： (放电时 ) (二 )二次电池 (可充电 ) 转移 1mole-消耗多少 molH2SO4 20 2PbSO4(s)+2H2O(l) Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq) 充电过程 PbSO4 (s) +2e-
13、 =Pb(s) + SO42- (aq) 还原反应 阴极： 阳极： PbSO4 (s)+2H2O(l) -2e- = PbO2(s) + 4H+(aq) + SO42-(aq) 氧化反应 接电源负极 接电源正极 充电过程总反应： 2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq) 铅蓄电池的充放电过程： 放电 充电 21 3)铅蓄电池优缺点简析 缺点： 比能量低、笨重、废弃电池污染环境 优点： 可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉 其它二次电池 镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、聚合物锂离子蓄电池 22 2、银锌蓄电池 正极壳填充 Ag2O和石墨，
14、负极盖填充锌汞合金，电解质溶液 KOH。反应式为： 2Ag+Zn(OH)2 Zn+Ag2O+H2O 写出电极反应式。 充电 放电 1970-1975, 开发了先进的银锌、镍镉电池技术。 1975-1983, 为美国海军生产潜水艇用银锌电池。 1979-1987,为美国国家能源部发展电动车用的镍锌电池。 1998-1992, 为美国海军发展世界上最大的镍镉电池用于核潜水艇。 23 银 -锌蓄电池广泛用作各种电子仪器的电源，它的充电和放电过程可以表示为： 2Ag+Zn(OH)2 Ag2O+Zn+H2O 放电 充电 此电池放电时，负极上发生反应的物质是（ ） A.Ag B.Zn(OH)2 C.Ag2O D.Zn D 电极反应： 负极： Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2 正极： Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH- 24 3
