《苏教版高中化学选修4第2讲：化学能与电能的转化(学生版).docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《苏教版高中化学选修4第2讲：化学能与电能的转化(学生版).docx（13页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、化学能与电能的转化_1.理解原电池的工作原理。2.了解化学电源。3.理解电解池的工作原理。一、原电池： 1. 概念：化学能转化为电能的装置叫做原电池。 2. 组成条件：两个活泼性不同的电极 电解质溶液 电极用导线相连并插入电解液构成闭合回路3. 电子流向：外电路： 负极导线正极 内电路：盐桥中阴离子移向负极的电解质溶液，盐桥中阳离子移向正极的电解质溶液。 4. 电极反应：以锌铜原电池为例：负极： 氧化反应： Zn2eZn2 （较活泼金属）正极： 还原反应： 2H2eH2 （较不活泼金属）总反应式： Zn+2H+=Zn2+H2 5. 正、负极的判断： （1）从电极材料：一般较活泼金属为负极；或金
2、属为负极，非金属为正极。（2）从电子的流动方向:负极流入正极 （3）从电流方向:正极流入负极 （4）根据电解质溶液内离子的移动方向:阳离子流向正极，阴离子流向负极 （5）根据实验现象溶解的一极为负极增重或有气泡一极为正极 二、一次电池 1. 常见一次电池：碱性锌锰电池、锌银电池、锂电池等三、二次电池1. 二次电池：放电后可以再充电使活性物质获得再生，可以多次重复使用，又叫充电电池或蓄电池。2. 电极反应：铅蓄电池 放电：负极（铅）： Pb2e- PbSO4 正极（氧化铅）： PbO24H+2e- PbSO42H2O 充电：阴极： PbSO42H2O2e- PbO24H+ 放电 充电 阳极： P
3、bSO42e- Pb 两式可以写成一个可逆反应： PbO2Pb2H2SO4 2PbSO42H2O 3. 目前已开发出新型蓄电池：银锌电池、镉镍电池、氢镍电池、锂离子电池、聚合物锂离子电池四、燃料电池 1. 燃料电池： 是使燃料与氧化剂反应直接产生电流的一种原电池 2. 电极反应：一般燃料电池发生的电化学反应的最终产物与燃烧产物相同，可根据燃烧反应写出总的电池反应，但不注明反应的条件。，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，不过要注意一般电解质溶液要参与电极反应。以氢氧燃料电池为例，铂为正、负极，介质分为酸性、碱性和中性。当电解质溶液呈酸性时： 负极：2H24e- =4H+ 正极：O24 e- 4
4、H+ =2H2O当电解质溶液呈碱性时： 负极： 2H24OH-4e-4H2O 正极：O22H2O4 e-4OH-另一种燃料电池是用金属铂片插入KOH溶液作电极，又在两极上分别通甲烷和氧气。电极反应式为：负极：CH410OH8e CO32-7H2O；正极：4H2O2O28e8OH-。电池总反应式为：CH42O22KOHK2CO33H2O3. 燃料电池的优点：能量转换率高、废弃物少、运行噪音低五、电解原理1. 电解池：把电能转化为化学能的装置也叫电解槽2. 电解：电流(外加直流电)通过电解质溶液而在阴阳两极引起氧化还原反应(被动的不是自发的)的过程3. 放电：当离子到达电极时，失去或获得电子，发生
5、氧化还原反应的过程4. 电子流向：（电源）负极（电解池）阴极（离子定向运动）电解质溶液（电解池）阳极（电源）正极5. 电极名称及反应： 阳极：与直流电源的正极相连的电极，发生氧化反应 阴极：与直流电源的负极相连的电极，发生还原反应 6. 电解CuCl2溶液的电极反应：阳极：Cl- -2e-=Cl2 (氧化)阴极：Cu2+2e-=Cu(还原)总反应式：CuCl2 =Cu+Cl2 7.电解本质：电解质溶液的导电过程，就是电解质溶液的电解过程规律总结：电解反应离子方程式书写：放电顺序：阳离子放电顺序Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+（指酸电离的)Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+Al3+Mg2+Na+
6、Ca2+K+ 阴离子的放电顺序 是惰性电极时：S2-I-Br-Cl-OH-NO3-SO42-(等含氧酸根离子)F-(SO32-/MnO4-OH-)是活性电极时：电极本身溶解放电注意先要看电极材料，是惰性电极还是活性电极，若阳极材料为活性电极（Fe、Cu)等金属，则阳极反应为电极材料失去电子，变成离子进入溶液；若为惰性材料，则根据阴阳离子的放电顺序，依据阳氧阴还的规律来书写电极反应式。知识点一: 化学能转化为电能 例1下图装置能够组成原电池的是()例2某金属能和盐酸反应生成氢气，该金属与锌组成原电池时，锌为负极，则该金属可能为()A铝 B铜C锡 D硅知识点二: 化学电源例3常用的纽扣电池为银锌电
7、池，它分别以锌和氧化银为电极。放电时锌极上的电极反应是Zn2OH2e=Zn(OH)2，氧化银极上的反应是Ag2OH2O2e=2Ag2OH，下列判断中，正确的是()A锌是负极，发生氧化反应，氧化银是正极，发生还原反应B锌是正极，发生氧化反应，氧化银是负极，发生还原反应C锌是负极，发生还原反应，氧化银是正极，发生氧化反应D锌是正极，发生还原反应，氧化银是负极，发生氧化反应知识点三: 电能转化为化学能例5原电池的正极和电解池的阴极所发生的反应分别是()A氧化、还原B还原、氧化C氧化、氧化 D还原、还原例6用电解法提取氯化铜废液中的铜，方案正确的是()A用铜片连接电源的正极，另一电极用铂片B用碳棒连接
8、电源的正极，另一电极用铜片C用氢氧化钠溶液吸收阴极产物D用带火星的木条检验阳极产物例7如图电解池中装有硫酸铜溶液，选用不同材料的电极进行电解。下列说法正确的是()序号阴极阳极通电后的变化A石墨石墨溶液的pH增大B铜铜阳极质量增加C铁铁两极的质量不发生变化D铂铁阴极质量增加【基础演练】1右图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置。通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴石蕊溶液。下列实验现象中正确的是()A逸出气体的体积，a电极的小于b电极的B一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体C a电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色Da电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色2如图所示，A、B、C三个装置中的
9、三个烧杯分别盛有足量的CuCl2溶液。(1)A、B、C三个装置中属于原电池的是_(填标号，下同)，属于电解池的是_。(2)A池中Zn是_极，Cu极发生_反应。(3)B池中C是_极，发生_反应，电极反应为_。(4)C池中Cu是_极，发生_反应，电极反应为_，反应过程中，溶液浓度_(填“变大”、“变小”或“不变”)。3.如图所示，电流表G发生偏转，同时A极逐渐变粗，B极逐渐变细，C为电解质溶液。(1)B为原电池的_极，金属活泼性：A_B(填“”或“”)；若电极有：Zn、Fe、Cu、Ag四种金属棒，且已知B为Cu，则A为_。(2)若电解质溶液有稀H2SO4和AgNO3溶液，则C应为_。4汽车的启动电
10、源常用铅蓄电池，放电时其电池反应如下：PbO2+Pb+2H2SO4= 2PbSO4+2H2O。根据此反应判断，下列叙述中正确的是()APb是负极BPbO2得电子，被氧化C负极反应是Pb+SO422e= PbSO4D电池放电时，溶液酸性增强5镍镉（NiCd）可充电电池在现代生活中有广泛应用，它的充放电反应按下式进行：Cd(OH)2+2Ni(OH)2Cd+2NiO(OH)+2H2O。由此可知，该电池放电时的负极材料是()ACd(OH)2BNi(OH)2CCd DNiO(OH)6.据报道，锌电池可能取代目前广泛使用的铅蓄电池，因为锌电池容量更大，而且没有铅污染。其电池反应为：2Zn+O2=2ZnO，
11、原料为锌粒、电解质溶液和空气，则下列叙述正确的是()A锌为正极，空气进入负极反应B负极反应为Zn2e=Zn2+C正极发生氧化反应D电解液肯定不是强酸7.铁及铁的化合物应用广泛，如FeCl3可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。（1）写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式 。（2）若将（1）中的反应设计成原电池，请画出原电池的装置图，标出正、负极，并写出电极反应式。指出电解质溶液是_，负极是_，电极反应式为_，正极是_，电极反应式为_。【巩固提高】8（2015新课标卷理综化学）微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错
12、误的是（ ）A正极反应中有CO2生成B微生物促进了反应中电子的转移C质子通过交换膜从负极区移向正极区D电池总反应为C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O9（2015浙江理综化学）在固态金属氧化物电解池中，高温共电解H2OCO2混合气体制备H2和CO是一种新的能源利用方式，基本原理如图所示。下列说法不正确的是（ ）AX是电源的负极B阴极的反应式是：H2O2eH2O2CO22eCOO2C总反应可表示为：H2OCO2H2COO2D阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是1110(2015天津理综化学)锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是（ ）A铜电极上发生氧化反应B电池工作一段时间后，甲池的c(SO42)减小C电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加D阴阳离子离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡11(2015四川理综化学)用右图所示装置除去含CN、Cl废水中的CN时，控制溶液PH为910，阳极产生的ClO将CN氧化为两种无污染的气体，下列说法不正确的是（ ）A用石墨作阳极，铁作阴极B阳极的电极反应式为：Cl + 2OH2e= ClO + H2OC阴极的电极反应式为：2H2O + 2e = H2 + 2OHD除去CN的反应：2CN+ 5ClO + 2H+ = N2 + 2CO2 + 5Cl+ H2O12.(2015福
