邳州市第二中学2013年高中化学选修四课件：合理利用化学能源.ppt

主题3 合理利用化学能源,学.科.网,zxxkw,课题1 电池探秘,学.科.网,课程标准导航 1.通过实验探究，理解电池的工作原理及构成条件。 2通过市场调查等活动，了解生活中常用电池的种类、性能，知道根据需要合理选择电池。 3初步学会应用所学知识分析生活中所使用的各种电池。 4通过查阅资料，了解新型电池及电池的发展趋势。,自主学习 一、电池是怎样工作的 1原电池：把_的装置，其实质是发生了_反应。 2实际应用： 常见的纽扣电池一般为锌-氧化汞电池,以_为负极,以_为正极，选用,化学能转化为电能,氧化还原,锌,氧化汞,_为电解质，发生的反应为HgOH2OZn=HgZn(OH)2。 想一想 1将锌片、铜片用导线连接插入乙醇中能形成原电池吗？为什么？ 提示：不能。因为乙醇是非电解质，不导电,所以不能形成原电池。,氢氧化钾,学.科.网,zxxkw,二、认识几种电池 几种电池的比较,负极,正极,二氧化锰,锌皮,下降,学.科.网,可充电,二氧化铅,铅,稀硫酸,浓度,燃料,氧气,燃料和氧气,化学能,电能,长,想一想 2.是不是所有的电池负极都参与原电池反应？ 提示：燃料电池中两电极都不参加反应。通入燃料的电极是负极，燃料失去电子被氧化，发生氧化反应；通入氧化剂的电极是正极，氧化剂得到电子被还原，发生还原反应。,学.科.网,学.科.网,自主体验 1(2012黑龙江学业水平测试模拟)以Zn、Ag为电极，以稀H2SO4为电解质溶液，以铜丝为导线构成原电池，下列叙述正确的是( ) AZn为正极 BAg为负极 CZn极发生氧化反应 DAg极发生氧化 解析：选C.活泼金属做负极，负极发生氧化反应，不活泼金属做正极，正极发生还原反应.,2在铜-锌-稀硫酸构成的原电池中，经过一段时间的工作后，下列说法正确的是( ) A锌片是正极，铜片上有气泡冒出 B电流方向是从锌片流向铜片 C溶液中稀硫酸的物质的量不断减小 D电解液的pH保持不变,解析：选C。在铜锌稀硫酸构成的原电池中，锌片为负极，在铜片上有气泡冒出；电流方向是从正极(铜片)流向负极(锌片)；由于发生反应：ZnH2SO4=ZnSO4H2，所以溶液中稀硫酸的物质的量不断减小，电解液的pH不断增大，故选C项。,要点1 原电池的工作原理和构成条件 要点1 原电池的工作原理和构成条件 探究导引1 如何判断某种装置是否为原电池? 提示：原电池的工作原理是要有电子的定向移动形成电流，是否为原电池就要看这一装置能否满足构成原电池的四个条件。,探究导引2 电池是如何将化学能转化为电能的? 提示：借助一个氧化还原反应，将氧化反应和还原反应分别放在原电池的负极和正极上发生，负极上失去的电子沿导线转移到正极，溶液中的阳离子在正极上得电子发生还原反应，因而在外电路上形成电流。,要点归纳 1工作原理 以锌、铜、硫酸组成的原电池为例说明。锌失电子逐渐溶解变成Zn2进入溶液，电子从锌极经导线流入铜极，溶液中H在铜极上得到电子形成氢气在铜片上冒出。两极上的电极反应式为： 负极(锌极)：Zn2e=Zn2(氧化反应) 正极(铜极)：2H2e=H2(还原反应),发生自发的氧化还原反应是原电池产生电流的实质，通过原电池装置将化学能转化为电能。 外电路中电子从负极流向正极，电流从正极流向负极；内电路中阴离子移向负极，阳离子移向正极。内外电路共同形成闭合电路，形成电流。,特别提醒 1在内电路中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。 2电子只流经外电路，流向为：负极导线正极。 3电流方向与电子流向相反。 4只有根据能自发进行且放出能量的氧化还原反应才能设计原电池。,2构成原电池的条件 (1)能自发发生氧化还原反应；(2)活泼性不同的两极材料；(3)有电解质溶液；(4)形成闭合回路。,即时应用 1下列装置能够组成原电池的是( ),解析：选A。构成原电池要有四个基本条件：电解质溶液、两种活泼性不同的电极并插入电解质溶液中、构成闭合回路、可以自发进行氧化还原反应。四个条件相互联系，不能孤立。B项中电极均为Cu，D项中所用乙醇为非电解质，C项中所用蔗糖溶液是非电解质溶液，故B、C、D项都不能构成原电池。,要点2 原电池正负极判断方法及电极反应式的书写 探究导引3 依据反应Cu2Fe3=2Fe2Cu2原理，设计一原电池，写出两电极材料的名称、电极反应式，画出简易图。 提示：正极石墨：2Fe32e=2Fe2 负极铜：Cu2e=Cu2 装置如图：,探究导引4 对于氢氧燃料电池，当使用H2SO4做电解质或选用KOH做电解质时，所发生的电极反应与总反应一样吗？,提示：(1)选稀H2SO4做电解质溶液时： 正极：O24e4H=2H2O； 负极：2H24e=4H； 电池反应：2H2O2=2H2O。 (2)选KOH溶液做电解质溶液时： 正极：O22H2O4e=4OH； 负极：2H24OH4e=4H2O； 电池反应：2H2O2=2H2O。 故选用不同电解质，电极反应不同而电池总反应相同。,要点归纳 1原电池正负极的判断方法 (1)由组成原电池两极的电极材料判断。一般是活泼性强的金属为负极，活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极。 (2)根据电流方向或电子流动方向判断。在外电路上，电流是由正极流向负极；电子流动方向是由负极流向正极。 (3)根据原电池里电解质溶液内离子的移动方,向判断。在原电池的电解质溶液内，阳离子移向的极是正极，阴离子移向的极是负极。 (4)根据原电池两极发生的变化来判断，原电池的负极总是失电子发生氧化反应，其正极总是得电子发生还原反应。 (5)依据现象判断。溶解的一极为负极，增重或者有气体放出的一极为正极。,特别提醒 在判断原电池正负极时，有时活泼金属不一定做负极，如Mg、Al和NaOH形成的原电池,铝做负极，镁做正极。,2原电池电极反应式的书写 原电池反应的实质是自发的氧化还原反应，因此书写时： (1)先判断出正负极。正极上发生还原反应，负极上发生氧化反应，根据氧化还原反应原理进行书写。但要注意介质环境。 (2)可以先写出总反应方程式。然后减去某一极的电极反应式就可以得到另一极的电极反应式。,即时应用 2(2010高考课标全国卷)根据下图，可判断出下列离子方程式中错误的是( ),A2Ag(s)Cd2(aq)= 2Ag(aq)Cd(s) BCo2(aq)Cd(s)=Co(s)Cd2(aq) C2Ag(aq)Cd(s)=2Ag(s)Cd2(aq) D2Ag(aq)Co(s)=2Ag(s)Co2(aq) 解析：选A。由图中两个电池的电极可以判断出三种金属的活泼性关系为：CdCoAg，则氧化性关系为：Cd2Co2Ag，根据氧化还原反应规律可知A项错误。,题型1 原电池的构成和工作原理 氢氧燃料电池是符合 绿色化学理念的新型发电装 置。如图为电池示意图，该 电池电极表面镀一层细小的 铂粉,铂吸附气体的能力强， 性质稳定，请回答： (1)氢氧燃料电池的能量转化,主要形式是_，在导线中电子流动方向为_(用a、b表示)。 (2)电极表面镀铂粉的原因为_。 (3)该电池工作时，H2和O2连续由外部供给，电池可连续不断提供电能。因此，大量安全储氢是关键技术之一。金属锂是一种重要的储氢材料，吸氢和放氢原理如下：,【思路点拨】 解答此题注意以下两点： (1)正确理解原电池的工作原理； (2)正确判断氧化剂和还原剂。,【解析】 (1)原电池的工作原理是将化学能转化成电能。由于燃料电池的电池反应式就是它燃烧的化学方程式，所以该燃料电池的电池反应式为：2H2O2=2H2O，其中氢元素从零价升至1价，失去电子，即电子从a流向b。(2)铂粉的接触面积大,可以加快化学反应速率. (3).Li从零价升至1价，做还原剂。.H2O中的H从1价降至H2中的零价，做氧化剂。,【答案】 (1)由化学能转变为电能 由a到b (2)增大电极单位面积吸附H2或O2的分子数，加快电极反应速率 (3)Li H2O 【名师点睛】 正确理解并熟记原电池原理是解题的基础：(1)电极名称规定：活泼金属是负极，相对不活泼的金属或非金属是正极；(2)在外电路中，电子由负极流向正极，电流由正极流向负极；(3)电极反应式中，负极：还原剂ne=氧化产物，正极：氧化剂ne=还,原产物；正极上得电子发生还原反应的物质可能是溶液中的阳离子，也可能是电解质溶液中溶解的O2，而正极本身不损耗。负极上失电子的物质可能是电极本身，也可能是其他物质发生氧化反应。,题型2 原电池原理的应用和常见电池 (2011高考福建卷)研究人员研制出一种锂水电池，可作为鱼雷和潜艇的储备电源。该电池以金属锂和钢板为电极材料，以LiOH为电解质，使用时加入水即可放电。关于该电池的下列说法不正确的是( ) A水既是氧化剂又是溶剂 B放电时正极上有氢气生成 C放电时OH向正极移动 D总反应为：2Li2H2O=2LiOHH2,【思路点拨】 解答此题注意以下两点： (1)正确理解并熟记原电池原理； (2)正确理解电解质溶液导电的实质。 【解析】 根据题给信息知锂水电池的总反应为：2Li2H2O=2LiOHH2，D正确；在反应中氢元素的化合价降低，因此H2O做氧化剂，同时又起到溶剂的作用，A正确；放电时正极反应为：2H2O2e=2OHH2, B正确；正极周围聚集大量OH，因此溶液中的阳离子Li向正极移动，负极周围聚集大量,Li，因此溶液中的阴离子OH向负极移动，C错误。 【答案】 C,1下列关于原电池的叙述正确的是( ) A原电池是化学能转变为电能的装置 B构成原电池的正极和负极必须是两种不同的金属 C原电池工作时，溶液中的阳离子向负极移动 D原电池放电时，电流的方向是从负极到正极,解析：选A。A为原电池定义；B错误，电极可以为金属，也可以是导电的非金属；C中阳离子应向正极移动；D中电流的方向应由正极到负极。,2.对于锌、铜和稀硫酸组成 的原电池(如右图)，下列有 关说法正确的是( ) Zn是负极 Cu是正极 负极上发生氧化反应 正极上发生还原反应 A B C D,解析：选D。活泼金属做负极，负极发生氧化反应，不活泼金属做正极，正极发生还原反应。,3(2012山东泰安第一中学高二质检)镉镍(Cd-Ni)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)22Ni(OH)2 Cd2NiO(OH)2H2O，由此可知，该电池放电时的负极材料是( ) ACd(OH)2 BNi(OH)2 CCd DNiO(OH),4氢氧燃料电池总反应为2H2O2=2H2O,电解质溶液为KOH溶液，其电极反应式分别为： 负极_，正极_； 若电解质溶液改为稀H2SO4，其电极反应式分别为： 负极_，正极_。,解析：书写氢氧燃料电池电极反应一定要看清楚电解质溶液的酸碱性,如电解质溶液为碱性，负极附近不能出现H，如电解质溶液为酸性,正极附近不能出现OH。 答案：H22OH2e=2H2O O22H2O4e=4OH H22e=2H O24H4e=2H2O,5现有如下两个反应： (A)NaOHHCl=NaClH2O (B)ZnH2SO4=ZnSO4H2 (1)根据两反应本质，判断能否设计成原电池_。 (2)如果不能，说明其原因_。,(3)如果可以，则写出正、负极材