高中化学 课题1《原电池》优质课件 苏教版选修6

化学 专题 课题 原电池 优质课件PPT 苏教版选修6 原电池 电解原理及其应用 1 理解原电池原理 初步了解化学电源 2 了解化学腐蚀与电化学腐蚀及一般防腐蚀方法 3 理解电解原理 4 了解铜的电解精炼 镀铜 氯碱工业反应原理 考点搜索 1 下列叙述中 可以说明金属甲比乙活泼性强的是 A 甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中 乙溶解 甲上有H2气放出B 在氧化 还原反应中 甲比乙失去的电子多C 将甲乙作电极组成原电池时甲是负极D 同价态的阳离子 甲比乙的氧化性强 课前导引 1 解析 A中甲上有气体放出 说明甲为正极 B中化学反应中失出电子数多的金属活泼性不一定强 如Al Na D中如Fe3 氧化性比Al3 强 但Fe没有Al活泼 答案 C 2 在原电池和电解池的电极上所发生的反应 同属氧化反应或同属还原反应的是 A 原电池的正极和电解池的阳极所发生的反应B 原电池的正极和电解池的阴极所发生的反应C 原电池的负极和电解池的阳极所发生的反应D 原电池的负极和电解池的阴极所发生的反应 2 解析 中学教材中 讲电池的两极是正 负极 讲电解的两极则是阴 阳极 实际上 负极和阳极是起氧化反应的电极 英文中用同一个词Anode 正极和阴极则是起还原反应的电极 英文中用同一个词Cathode 同一充电电池中 放电的负极反应是失电子的氧化反应 因而充电时 其逆过程必然是得电子的还原反应 阴极 答案 BC 3 下列说法正确的是 A 电解NaOH溶液时 溶液浓度将减小 pH增大B 电解H2SO4溶液时 溶液浓度将增大 pH减小C 电解Na2SO4溶液时 溶液浓度将增大 pH不变D 电解NaCl溶液时 溶液浓度将减小 pH不变 3 电解NaOH溶液实质是电解水 故溶液浓度将增大 A错 电解NaCl溶液时 有NaOH生成 故pH将增大 D错 电解H2SO4溶液和Na2SO4溶液均为电解水 所以溶液浓度均增大 但前者为酸溶液故pH减小 后者为中性溶液故pH不变 B C均正确 答案 BC 链接高考 例1 2001年试测题 可以将反应Zn Br2 ZnBr2设计成蓄电池 下列4个电极反应 Br2 2e 2Br 2Br 2e Br2 Zn 2e Zn2 Zn2 2e Zn其中表示充电时的阳极反应和放电时的负极反应的分别是 A 和 B 和 C 和 D 和 解析 中学教材中 讲电池的两极是正 负极 讲电解的两极则是阴 阳极 实际上 负极和阳极是起氧化反应的电极 英文中用同一个词Anode 正极和阴极则是起还原反应的电极 英文中用同一个词Cathode 本题应先改写成Zn Br2Zn2 2Br 然后讨论四个选项 其中 放电是原电池向外提供电能 充电是外界向电池提供电能 使电能转变成化学能 同一充电电池中 放电的负极反应是失电子的氧化反应 因而充电时 其逆过程必然是得电子的还原反应 阴极 所以 都是还原反应 反应则是氧化反应 题目要求选出充电时的阳极反应和放电时的负极反应两个氧化反应 所以应选 答案 A 例2 在玻璃圆筒中盛有两种无色的互不相溶的中性液体 上层液体中插入两根石墨电极 圆筒内还放有一根下端弯成环状的玻璃搅棒 可以上下搅动液体 装置如图 接通电源 阳极周围的液体呈现棕色 且颜色由浅变深 阴极上有气泡 生成 停止通电 取出电极 用搅棒上下剧烈搅动 静置后液体又分成两层 下层液体呈紫红色 上层液体几乎无色 根据上述实验回答 1 阳极上的电极反应式为 2 阴极上的电极反应式为 3 原上层液体是 4 原下层液体是 5 搅拌后两层液体颜色发生变化的原因是 6 要检验上层液体中含有的金属离子 其方法是 现象是 解析 1 使用惰性电极 石墨 电解溶液时 阳极上离子按照I Br Cl OH 顺序失电子 结合题目给出的 下层液体呈紫红色 可知这里是I 离子失电子生成I2 所以阳极反应是 2I 2e I2 2 电解时 阴极发生得电子反应 溶液中能得电子变成气体的只有H 生成H2 所以负极反应是 2H 2e H2 3 两种无色的互不相溶的中性溶液 一为水溶液 一为有机溶剂 根据对电解过程的分析 反应会产生I2 最后I2会被有机溶剂萃取 因为最后下层液体呈紫红色 所以有机溶剂密度比水大 上层的水溶液应该为含I 的盐溶液 例如KI溶液 NaI溶液等 下层液体为CCl4 CHCl3等密度比水大的有机溶剂 4 见 3 的分析 5 I2在有机溶剂中的溶解度大于在水中的溶解度 所以绝大部分I2都转移到有机溶剂中 有机溶剂显示出紫红色 6 可以通过焰色反应来检验 若前面填KI 则这里正确的方法是 用铂丝蘸取少量溶液放在无色火焰上灼烧 透过蓝色钴玻璃可观察到火焰呈紫色 其他合理答案也可 例如 若 中答NaI水溶液 这里答火焰呈黄色 答案 1 2I 2e I2 2 2H 2e H2 3 KI 或NaI等 水溶液 4 CCl4 或CHCl3等 5 I2在CCl4中的溶解度大于在水中的溶解度 所以绝大部分I2都转移到CCl4中 6 焰色反应透过蓝色钴玻璃观察火焰呈紫色 其他合理答案也可 例如 若 中答NaI水溶液 这里答火焰呈黄色 在线探究 1 下列各反应中 属于原电池的反应是 A 氧化铝膜破坏后 金属铝被迅速氧化B 白铁镀锌层破损后 还能阻止铁被氧化C 红热的铁与水接触 表面上形成蓝黑色的保护层D 铁丝在氯气中燃烧产生大量棕黄色的烟 解析 金属铝被空气中的氧气所氧化 红热的Fe与H2O反应生成Fe3O4 Fe在Cl2中燃烧生成FeCl3 均为化学腐蚀 镀锌白铁皮破损后 在潮湿的环境中 锌与铁构成原电池 锌作负极被氧化 保护铁不被腐蚀 答案 B 2 如图所示 A B C三个装置中的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 发生 反应 填 氧化 或 还原 下同 电极反应式为 Cu是 极 发生 反应 电极反应式为 A中总反应的化学方程式为 3 B池中C是 极 发生 反应 电极反应为 Pt是 极 发生 反应 电极反应为 B池中总反应的化学方程式为 4 C池中Zn是 极 发生 反应 电极反应为 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 分析 判断装置是原电池还是电解池 关键是看它有没有外接直流电源 有则为电解池 无则为原电池 由此可知A为原电池 B和C为电解池 且C较为特殊 实际为电镀铜的装置 原电池中电极分为正极 负极 相对活泼的金属作负极失去电子发生氧化反应 相对较不活泼的金属作正极 所以A中Zn作负极失去电子被氧化 发生反应为Zn 2e Zn2 Cu为正极 电解液中阳离子在正极上得电子被还原 发生反应为Cu2 2e Cu A池中总反应为上述两个半反应的和 即Zn Cu2 Cu Zn2 电解池中规定与直流电源负极相连的电极为阴极 与直流电源正极相连的电极为阳极 在外电场的作用下 溶液中的H 和Cu2 均移向阴极C棒 但因盐溶液中阳离子得电子能力Cu2 H 因而发生还原反应Cu2 2e Cu 同时溶液中失电子能力较强的Cl 在阳极Pt表面被氧化 电极反应为2Cl 2e Cl2 总反应方程式为CuCl2 Cu Cl2 电解 装置C中阳极为活性电极Cu 当阳极不是惰性电极时 电极本身会被强迫失电子而发生氧化反应Cu 2e Cu2 生成离子进入溶液 此时溶液中阴离子不能失电子 而阴极上发生还原反应Cu2 2e Cu 两极反应速率相等 溶液中其他离子不发生反应 因而溶液浓度保持不变 答案 阴还原Cu2 2e Cu阳氧化Cu 2e Cu2 不变 方法论坛 1 原电池正负极的判断 1 根据构成原电池的必要条件之一 活泼金属作负极 2 根据电子流向或电流方向确定 电子流出的一极或电流流入的一极为负极 3 根据氧化还原反应确立 发生氧化反应 还原剂 的一极为负极 2 判断金属腐蚀快慢的规律不纯的金属或合金 在潮湿的空气中形成微电池发生电化腐蚀 活泼金属因被腐蚀而损耗 金属腐蚀的快慢与下列两种因素有关 1 与构成微电池的材料有关 两极材料的活动性差别越大 电动势越大 氧化还原反应的速度越快 活泼金属被腐蚀的速度就越快 2 与金属所接触的电解质强弱有关 活泼金属在电解质溶液中的腐蚀快于在非电解质溶液中的腐蚀 在强电解质溶液中的腐蚀快于在弱电解质溶液中的腐蚀 一般说来可用下列原则判断 电解原理引起的腐蚀 原电池原理引起的腐蚀 化学腐蚀 有防腐措施的腐蚀 3 原电池原理的应用 1 金属的防腐在某些特殊的场所 金属的电化腐蚀是不可避免的 如轮船在海中航行时 为了保护轮船不被腐蚀 可以在轮船上焊上一些活泼性比铁更强的金属如Zn 这样构成的原电池Zn为负极而Fe为正极 从而防止铁的腐蚀 2 判断金属性的强弱当两种金属构成原电池时 总是活泼的金属作负极而被腐蚀 所以先被腐蚀的金属活泼性较强 3 加快反应速率当形成原电池之后 反应速率加快 如实验室制H2时 纯Zn反应不如粗Zn跟酸作用的速率快 4 电极反应规律 1 阴极 得电子 还原反应 一般 电极本身不参加反应 一定是电解质溶液中阳离子 争 得电子 2 阳极 失电子 氧化反应 若为金属 非惰性 Au Pt除外 电极 电极失电子 若为惰性电极 电解质溶液中阴离子 争 失电子 5 离子放电顺序离子的放电顺序主要取决于离子的本性 还与离子的浓度 溶液的酸碱性有关 1 阳离子放电顺序上述顺序基本上与金属活动顺序一致 即越活泼的金属 其阳离子越难结合电子 但Fe3 氧化性较强 排在Cu2 之前 2 阴离子放电顺序若是活泼金属作阳极 因金属失电子能力强 阳极反应则是电极材料本身失电子被氧化 而不是阴离子放电 6 分析电解问题的基本思路通电前 电解质溶液中含有哪些阴 阳离子 包括水电离出的H 和OH 通电时 阴离子移向阳极 阳离子移向阴极 结合放电顺序分析谁优先放电 写电极反应式 并结合题目要求分析电解结果 如两极现象 水的电离平衡移动 离子浓度的变化 pH变化等 7 知识对比 1 电镀与电解的一般区别 阳极为镀层金属 阳极参加反应 电镀液阳离子 金属 与阳极金属相同 电镀后溶液浓度不变 2 电离与电解的比较 通电 三池的原理都是电解 但在装置和具体反应上略有差异 3 电解池 电镀池 电解精炼池的比较 4 原电池与电解池 电镀池的比较 类 别 质 性 8 三种判断 1 电解池和原电池的判断有外加电源的装置一定是电解池 无外加电源的装置一定是原电池 多池组合时 一般是含有活泼金属的池为原电池 其余都是在原电池带动下工作的电解池 若最活泼的电极相同时 则两极间活泼性差别较大的是原电池 其余为电解池 2 阴阳极的判断 根据电极与电源两极相连的顺序判断阴极 与直流电源的负极相连接的电解池中的电极 其反应时 溶液中氧化能力强的离子首先在阴极上得到电子 发生还原反应 阳极 与直流电源的正极直接连接的电极 在该极上 溶液中还原性强的阴离子失去电子被氧化 或者电极材料本身失去电子被氧化而溶入溶液中 根据电解质溶液里电子流动的方向来判断在电解质溶液里 阳离子总是向阴极定向移动 阴离子总是向阳极定向移动 3 金属活动性强弱顺序的判断 在中学阶段 可根据金属与水反应的难易 元素最高价氧化物对应的水化物碱性强弱等方法 还可以通过电化学方法判断金属活动性强弱顺序 根据原电池的电极反应判断 两种活动性不同的金属构成原电池的两极 活泼的金属作负极 负极金属是电子流出的极 正极金属是电子流入的极 根据电解池的阴极产物判断 用惰性电极电解多种阳离子共存的混合盐溶液时 较不活泼的金属的阳离子在阴极首先获得电子而析出 长郡演练 1 由铜 锌和稀硫酸组成的原电池工作时 电解质溶液的pH怎样变化 A 不变B 先变小后变大C 逐渐变大D 逐渐变小 C 2 下列关于铜 锌 稀H2SO4构成的原电池的有关叙述中错误的是 A 锌为负极 锌发生氧化反应B 铜为正极 铜不易失去电子而受到保护C 负极发生还原反应 正极发生氧化反应D 外电路电子流入的一极为正极 电子流出的一极为负极 C 3 某原电池 将两金属X Y用导线连接 同时插入相应的电解质溶液中 发现Y电极质量增加 则可能是下列情况中的 A X是负极 电解质溶液为CuSO4溶液B X是负极 电解质溶液为稀H2SO4溶液C X是正极 电解质溶液为CuSO4溶液D X是正极 电解质溶液为稀H2SO4溶液 A 4 长郡月考 用石墨作电极电解AlCl3溶液时 图示的电解液变化曲线合理的是 pH 7 A pH 7 B 时间 时间 沉 淀 量 C 沉 淀 量 D 时间 时间 AD 5 长郡原创 下图为电解水的实验装置示意图 闭合开关S后 观察到电压表的示数为6 0V 毫安表的示数为100mA 1 现只有一根石墨电极和一根铁电极 该实验中 A极应选择 做电极 B极的电极反应式为 铁 4OH 4e 2H2O O2 2 为了加快电解水的速率 有很多方法 可在水中加入某些电解质 如 填编号 A Na2SO4B HClC CuSO4D NaCl 也可采取某些措施 如 填编号 A 两极均选择导电能力更好的Ag作电极B 适当增大电源的电压C 适当增大两电极间距离D 适当降低电解液的温度 A B 3 理论上 A B两试管中产生的气体体积比约为 而实际情况却是在电解刚开始的一段时间内 A B两试管中产生的气体体积比明显比上述比值偏大 其可能的原因是 2 1 因O2微溶于水而H2难溶于水 刚开始时有部分O2溶解导致收集到的H2和O2的体积比变大 4 若通电10min A管中将生成 mL气体 标准状况 每个电子带电1 6 10 19C 6 97 1 埋在地下的输油铸铁管道 在下列各种情况下 被腐蚀速度最慢的是 A 在含铁元素较多的酸性土壤中B 在潮湿疏松透气的土壤中C 在干燥致密不透气的土壤中D 在含碳粒较多 潮湿透气的土壤中 C 课后巩固A 2 下列关于金属腐蚀的说法不正确的是 A 金属在潮湿的空气腐蚀的实质是 M nH2O M OH n H2 B 金属的化学腐蚀的实质是M ne Mn 电子直接转移给氧化剂 C 金属的化学腐蚀不一定在酸性条件下进行D 在潮湿的中性环境中 金属的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀 A 3 表明金属甲比金属乙活动性强的叙述正确的是 A 在氧化还原反应中 甲失电子数比乙多B 同价态阳离子 甲比乙氧化性强C 常温下甲能与浓HNO3反应而乙不能D 将甲 乙组成原电池时 甲为负极 D 4 2003年江苏 用惰性电极实现电解 下列说法正确的是 A 电解稀硫酸溶液 实质上是电解水 故溶液pH不变B 电解稀氢氧化钠溶液 要消耗OH 故溶液pH减小C 电解硫酸钠溶液 在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1 2D 电解氯化铜溶液 在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1 1 D 5 2004年全国理综I 27 电解原理在化学工业中有广泛应用 如图表示一个电解池 装有电解液a X Y是两块电极板 通过导线与直流电源相连 请回答以下问题 1 若X Y都是惰性电极 a是饱和NaCl溶液 实验开始时 同时在两边各滴入几滴酚酞试液 则 电解池中X极上的电极反应式为 在X极附近观察到的现象是 放出气体 溶液变红 2H 2e H2 Y电极上的电极反应式为 检验该电极反应产物的方法是 2Cl 2e Cl2 把湿润的淀粉碘化钾试纸放在Y电极附近 试纸变蓝色 2 如果用电解方法精炼粗铜 电解液a选用CuSO4溶液 则 X电极的材料是 电极反应式为 Y电极的材料是 电极反应式为 说明 杂质发生的电极反应不必写出 纯铜 Cu2 2e Cu 粗铜 Cu 2e Cu2 6 回答下列问题 1 今有2H2 O2 2H2O反应 构成燃料电池 则负极通的应是 正极通的应是 电极反应式分别为 KOH H2 O2 负极 2H2 4OH一 4e一 4H2O 正极 O2 2H2O 4e一一4OH一 2 如把KOH改为稀H2SO4作电解质 则电极反应式分别为 负极 2H2 4e一 4H 正极 O2 4e一 4H 2H2O 1 和 2 的电池液不同 反应进行后 溶液的pH各有何变化 前变小 后变大 3 如把H2改为CH4 KOH作导电物质 则电极反应式分别为 负极 CH4 10OH一一8e一 CO32 7H2O 正极 2O2 4H2O 8e一 8OH一 课后巩固B 1 镍 镉 Ni Cd 可充电电池 可以发生如下反应 Cd OH 2 2Ni OH 2Cd 2NiO OH 2H2O 由此可知 该电池的负极材料是 A CdB NiO OH C Cd OH 2D Ni OH 2 放电 充电 A 2 如图所示的装置 在铁圈和银圈的焊接处 用一根棉线将其悬吊在盛水的烧杯中 使之平衡 小心地向烧杯中央滴入CuSO4溶液 片刻后可观察到的现象是 A 铁圈和银圈的左右摇摆不定B 保持平衡状况C 铁圈向下倾斜D 银圈向下倾斜 D 3 有A B C D四种金属 将A与B用导线连接起来浸入电解质溶液中 B不易腐蚀 将A D分别投入等浓度的盐酸中 D比A反应剧烈 将铜浸入B的盐溶液中 无明显变化 若将铜浸入C溶液中 有金属C析出 据此判断这四种金属的活动性由强到弱的顺序是 A D C A BB D A B CC D B A CD B A D C B 4 根据下列事实 1 A B2 A2 B 2 D 2H2O D OH 2 H2 3 以B E为电极与E的盐溶液组成原电池 电极反应为E2