【优化方案】2012高考化学总复习 第6章第二节原电池 化学电源课件

1、第二节原电池化学电源第二节原电池化学电源课堂互动讲练课堂互动讲练实验专项探究实验专项探究达标突破训练达标突破训练第第二二节节原原电电池池化化学学电电源源基础自主梳理基础自主梳理基础自主梳理基础自主梳理原电池原电池自我诊断自我诊断1.在如图所示的锌铜原电池中：在如图所示的锌铜原电池中：Zn为为_极，极，Cu为为_极；负极上发生极；负极上发生_反应，电极反反应，电极反应式为应式为_，正极上发生，正极上发生_反应，电极反应式为反应，电极反应式为_；电子流；电子流出的极是出的极是_极，电子流入的极是极，电子流入的极是_极；电流方向极；电流方向_。盐桥中。盐桥中的盐溶液是的盐溶液是_溶液，其作用为溶液，

2、其作用为_。盐桥中的。盐桥中的_会移向会移向ZnSO4溶液，溶液，_移向移向CuSO4溶液，溶液，使使ZnSO4溶液和溶液和CuSO4溶液均保持电中性。该原溶液均保持电中性。该原电池工作一段时间后，两电极的质量电池工作一段时间后，两电极的质量_。答案：负正氧化答案：负正氧化Zn2e=Zn2还原还原Cu22e=Cu负正沿导线从负正沿导线从Cu极流极流向向Zn极饱和极饱和KCl提供定向移动的阴、阳离子提供定向移动的阴、阳离子ClKZn极减小，极减小，Cu极增加极增加基础回归基础回归1概念概念把把_转化为转化为_的装置。的装置。2构成条件构成条件(1)能自发地发生能自发地发生_反应。反应。(2)电解

3、质溶液电解质溶液(构成电路或参加反应构成电路或参加反应)。(3)由还原剂和导体构成由还原剂和导体构成_极系统，由氧化剂和极系统，由氧化剂和导体构成导体构成_极系统。极系统。(4)形成形成_ (两电极接触或用导线连接两电极接触或用导线连接)。化学能化学能电能电能氧化还原氧化还原负负正正闭合回路闭合回路3工作原理工作原理原电池的工作原理和电子流向可用下列图示表示：原电池的工作原理和电子流向可用下列图示表示：化学电源化学电源自我诊断自我诊断2铅蓄电池是化学电源，其电极材料分别是铅蓄电池是化学电源，其电极材料分别是Pb和和PbO2，电解液为稀硫酸。工作时该电池总反应，电解液为稀硫酸。工作时该电池总反应

4、式为式为PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O。根据上述情况判断：根据上述情况判断：(1)工作时，电解质溶液的工作时，电解质溶液的pH_(填填“增大增大”、“减小减小”或或“不变不变”)。(2)工作时，电解质溶液中阴离子移向工作时，电解质溶液中阴离子移向_极。极。(3)电流方向从电流方向从_极流向极流向_极。极。(4)写出负极的电极反应式：写出负极的电极反应式：_。基础回归基础回归1一次电池一次电池(碱性锌锰干电池碱性锌锰干电池)2二次电池二次电池(可充电电池可充电电池)铅蓄电池是最常见的二次电池，负极材料是铅蓄电池是最常见的二次电池，负极材料是_，正极材料是正极材料是_。(1)放电时

5、的反应放电时的反应PbPbO23燃料电池燃料电池氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分酸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。性和碱性两种。酸性酸性碱性碱性负极负极反应式反应式_正极正极反应式反应式_ _电池总电池总反应式反应式2H2O2=2H2O2H24e=4H2H24OH4e=4H2OO24e4H=2H2OO22H2O4e=4OH思考感悟思考感悟可充电电池充电时电极与外接电源的正、负极可充电电池充电时电极与外接电源的正、负极如何连接？如何连接？【提示提示】可逆电池充电时的电极接法为：可逆电池充电时的电极接法为：课堂互动讲练课堂互动讲练原电池正、负极的判断与电极反应原电池

6、正、负极的判断与电极反应式的书写式的书写1正、负极的判断正、负极的判断2电极反应式的书写电极反应式的书写(1)一般电极反应式的书写一般电极反应式的书写如如CH4酸性燃料电池中，负极反应式为：酸性燃料电池中，负极反应式为：CH42O2=CO22H2O总反应式总反应式2O28H8e=4H2O正极反应式正极反应式CH42H2O8e=CO28H负极反应式负极反应式【特别提醒特别提醒】1.原电池正、负极的判断基础是原电池正、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。发生氧极，可以直接根据化合价的升降来判断。发生

7、氧化反应的一极为负极，发生还原反应的一极为正化反应的一极为负极，发生还原反应的一极为正极。极。2判断电极时，不能简单地依据金属的活泼性来判断电极时，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：判断，要看反应的具体情况，如：a.Al在强碱性在强碱性溶液中比溶液中比Mg更易失电子，更易失电子，Al作负极，作负极，Mg作正极；作正极；b.Fe、Al在浓在浓HNO3中钝化后，比中钝化后，比Cu等金属更难等金属更难失电子，失电子，Cu等金属作负极，等金属作负极，Fe、Al作正极。作正极。A放电时，负极的电极反应式：放电时，负极的电极反应式：Lie=LiB充电时，充电时，Li0.85NiO2

8、既发生氧化反应又发生还原反应既发生氧化反应又发生还原反应C该电池不能用水溶液作为电解质该电池不能用水溶液作为电解质D放电过程中放电过程中Li向负极移动向负极移动【解析解析】选项选项内容指向内容指向联系分析联系分析结论结论A放电时，放电时，Li为负极，发生氧化反应为负极，发生氧化反应正确正确B充电时充电时Li0.85NiO2既是氧化剂，又是还既是氧化剂，又是还原剂原剂正确正确C用水作电解质时，用水作电解质时，Li会与水反应会与水反应正确正确D放电时，正极得电子而吸引阳离子放电时，正极得电子而吸引阳离子Li错误错误【答案答案】D跟踪训练跟踪训练(随学随练，轻松夺冠随学随练，轻松夺冠)1(2009年

9、高考江苏卷年高考江苏卷)以葡萄糖为燃料的微生物以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池的结构示意图如图所示。关于该电池的燃料电池的结构示意图如图所示。关于该电池的叙述正确的是叙述正确的是()解析：解析：选选B。该燃料电池的原理为。该燃料电池的原理为C6H12O66O2=6CO26H2O，根据总反应方程式可写出，根据总反应方程式可写出电极反应方程式，负极为电极反应方程式，负极为C6H12O66H2O24e=6CO224H，正极反应为，正极反应为6O224e24H=12H2O，从电极反应方程式易知，从电极反应方程式易知H应从应从负极区移向正极区，从总反应方程式可见每生成负极区移向正极区，从总反应方程式可见每

10、生成1 mol CO2消耗消耗1 mol O2。原电池原理的应用原电池原理的应用1加快氧化还原反应的速率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，在反应速率增大。例如，在Zn与稀与稀H2SO4反应时加反应时加入少量入少量CuSO4溶液能使产生溶液能使产生H2的反应速率加快。的反应速率加快。2比较金属活动性强弱比较金属活动性强弱两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属比作正极的金属活泼。金属比作正极的金属活泼。3用于金属的防护用于金属的防护使被保护的金属制品作原电池

11、正极而得到保护。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，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，使锌作原电池的可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。负极。4设计制作化学电源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。具体方设计原电池时要紧扣原电池的构成条件。具体方法是：法是：(1)首先将已知的氧化还原反应拆分为两个半反应；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。找出正、负极材料及电解

12、质溶液。电极材料的选择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；在原电池中，选择还原性较强的物质作为负极；还原性较弱的金属或能导电的非金属及氧化物作还原性较弱的金属或能导电的非金属及氧化物作为正极。并且，原电池的电极必须导电。电池中为正极。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的负极必须能够与电解质溶液或其中溶解的物质反应反应 。电解质溶液的选择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，或者电电解质溶液一般要能够与负极发生反应，或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反应解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反应(如如空气中的氧气空

13、气中的氧气)。但如果两个半反应分别在两个容。但如果两个半反应分别在两个容器中进行器中进行(中间连接盐桥中间连接盐桥)，则左右两个容器中的，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溶液。电解质溶液应选择与电极材料相同的阳离子溶液。如在铜如在铜锌锌硫酸铜构成的原电池中，负极金属硫酸铜构成的原电池中，负极金属锌浸泡在含有锌浸泡在含有Zn2的电解质溶液中，而正极铜浸的电解质溶液中，而正极铜浸泡在含有泡在含有Cu2的电解质溶液中。的电解质溶液中。(3)按要求画出原电池装置图。按要求画出原电池装置图。如根据以下反应设计的原电池：如根据以下反应设计的原电池：原理原理装置图装置图化学反应：化学

14、反应：CuCl2Fe=FeCl2Cu电极反应：电极反应：负极：负极：Fe2e=Fe2正极：正极：Cu22e=Cu【特别提醒特别提醒】应用原电池原理可以设计任一自应用原电池原理可以设计任一自发的氧化还原反应的电池，但有的电流相当微弱。发的氧化还原反应的电池，但有的电流相当微弱。同时要注意电解质溶液不一定参与反应，如燃料同时要注意电解质溶液不一定参与反应，如燃料电池，水中一般要加入电池，水中一般要加入NaOH、H2SO4或或Na2SO4等。等。原电池原理广泛应用于科技、生产和生活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：中，请回答以下问题：(1)肼肼(N2H4)又称联氨，是一种可燃性

15、的液体，可又称联氨，是一种可燃性的液体，可用作火箭燃料。肼用作火箭燃料。肼空气燃料电池是一种碱性空气燃料电池是一种碱性燃料电池，产物无污染，电解质溶液是燃料电池，产物无污染，电解质溶液是20%30%的的KOH溶液。肼一空气燃料电池放电时：溶液。肼一空气燃料电池放电时：正极的电极反应式是正极的电极反应式是_；负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，以为电极反应物，以HClNH4Cl为电解质溶液为电解质溶液制造新型燃料电池。试写出该电池的正极反应式制造新型燃料电池。试写出该电池的正极反应式_。

16、(3)请运用原电池原理设计实验，验证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氧化性的强弱。请画出实验装置图并写出电极反应式。应式。【解析解析】(1)肼的燃烧方程式为：肼的燃烧方程式为：N2H4O2=N22H2O由此可知正负极反应分别为：由此可知正负极反应分别为：正极：正极：O24e2H2O=4OH负极：负极：N2H44e4OH=N24H2O。(2)写此电极反应式时要注意电解质显酸性，与写此电极反应式时要注意电解质显酸性，与NH3反应。反应。(3)验证验证Cu2和和Fe3的氧化性强弱可根据反应的氧化性强弱可根据反应Cu2Fe3=2Fe2Cu2来进行判

17、断。来进行判断。(3) 正极反应：正极反应：2Fe32e=2Fe2负极反应：负极反应：Cu2e=Cu2【规律方法规律方法】原电池的设计关键是负极材料和原电池的设计关键是负极材料和电解质溶液的成分，一般来说，在总反应中失电电解质溶液的成分，一般来说，在总反应中失电子的物质作负极或某物质在负极上失电子发生氧子的物质作负极或某物质在负极上失电子发生氧化反应，溶液中的某离子或物质在正极上得电子，化反应，溶液中的某离子或物质在正极上得电子，发生还原反应。发生还原反应。跟踪训练跟踪训练(随学随练，轻松夺冠随学随练，轻松夺冠)2根据下列反应设计一个原电池：根据下列反应设计一个原电池：2FeCl3Fe=3Fe

18、Cl2。要求：要求：(1)画出此原电池的装置图。画出此原电池的装置图。(2)注明原电池的正、负极和外电路中电子的流注明原电池的正、负极和外电路中电子的流向。向。(3)写出两电极上发生的电极反应式。写出两电极上发生的电极反应式。解析：解析：根据原电池的构成条件根据原电池的构成条件发生还原反应发生还原反应的物质作正极的物质作正极(或在正极上发生还原反应或在正极上发生还原反应)，发生，发生氧化反应的物质作负极氧化反应的物质作负极(或在负极上发生氧化反或在负极上发生氧化反应应)。在上述反应里，铁单质的化合价升高，发。在上述反应里，铁单质的化合价升高，发生氧化反应，应作原电池的负极；生氧化反应，应作原电

19、池的负极；FeCl3中铁元素的化合价降低，发生还原反应，但中铁元素的化合价降低，发生还原反应，但FeCl3易溶于水，不能直接作电极，所以要选一种易溶于水，不能直接作电极，所以要选一种活动性比铁弱的金属或石墨作正极，活动性比铁弱的金属或石墨作正极，FeCl3溶液作溶液作电解质溶液。电解质溶液。答案：答案：(1)装置图如图：装置图如图：(2)电池的正、负极及外电电池的正、负极及外电路中电子的流向如图所示路中电子的流向如图所示(3)负极负极(Fe)：Fe2e=Fe2正极正极(C或或Cu)：2Fe32e=2Fe2探究导致钢铁生锈的因素探究导致钢铁生锈的因素实验专项探究实验专项探究纯铁为银白色金属，通常

20、状况下，纯铁在空气中耐纯铁为银白色金属，通常状况下，纯铁在空气中耐腐蚀。钢铁属于铁的合金，在空气中易被腐蚀，尤腐蚀。钢铁属于铁的合金，在空气中易被腐蚀，尤其是潮湿的空气中，钢铁生锈的速率大大增加。了其是潮湿的空气中，钢铁生锈的速率大大增加。了解导致钢铁生锈的因素是防止钢铁被锈蚀的前提。解导致钢铁生锈的因素是防止钢铁被锈蚀的前提。【典例探究典例探究】如何防止铁的锈蚀是工业上研究如何防止铁的锈蚀是工业上研究的重点内容。的重点内容。 为研究铁锈蚀的影响因素，某同学为研究铁锈蚀的影响因素，某同学做了如下探究实验：做了如下探究实验：序号序号内容内容实验现象实验现象1常温下将铁丝放在干燥空气中一个月常温下

21、将铁丝放在干燥空气中一个月干燥的铁丝表面依然干燥的铁丝表面依然光亮光亮2常温下将铁丝放在潮湿空气中一小时常温下将铁丝放在潮湿空气中一小时铁丝表面依然光亮铁丝表面依然光亮3常温下将铁丝放在潮湿的空气中一个月常温下将铁丝放在潮湿的空气中一个月铁丝表面已变得灰暗铁丝表面已变得灰暗4将潮湿的铁丝放在常温的氧气流中一小将潮湿的铁丝放在常温的氧气流中一小时时铁丝表面略显灰暗铁丝表面略显灰暗5将潮湿的铁丝放在高于常温的氧气流中将潮湿的铁丝放在高于常温的氧气流中一小时一小时铁丝表面已变得灰暗铁丝表面已变得灰暗6将浸过氯化钠溶液的铁丝放在高于常温将浸过氯化钠溶液的铁丝放在高于常温的氧气流中一小时的氧气流中一小时

22、铁丝表面灰暗程度比铁丝表面灰暗程度比实验实验5严重严重回答以下问题：回答以下问题：(1)金属腐蚀的实质是金属腐蚀的实质是_。(2)上述实验中发生了电化学腐蚀的是上述实验中发生了电化学腐蚀的是(填实验序填实验序号号)_；在电化学腐蚀中，负极反应是；在电化学腐蚀中，负极反应是_；正极反应是正极反应是_；(3)由该实验可知，可以影响铁锈蚀速率的因素是由该实验可知，可以影响铁锈蚀速率的因素是_；(4)目前我国许多大型铜质文物露天放置腐蚀严重，目前我国许多大型铜质文物露天放置腐蚀严重，在不影响观瞻效果的条件下，除用加保护层法保在不影响观瞻效果的条件下，除用加保护层法保护外，请你再提出一项简单而有效的保护方法并护外，请你再提出一项简单而