高中化学必修二化学能转化为电能化学电源

1、专专题题2 2第第三三单单元元晨背关键语句晨背关键语句理解教材新知理解教材新知把握热点考向把握热点考向第第一一课课时时应用创新演练应用创新演练知识点一知识点一知识点二知识点二考向一考向一考向二考向二随堂基础巩固随堂基础巩固课时跟踪训练课时跟踪训练考向三考向三返回返回返回返回返回 1原电池工作原理口诀：原电池工作原理口诀： 原电池分两极原电池分两极(正、负正、负)；负极氧化正；负极氧化正(极极)还原；电子由还原；电子由负负(极极)流向正流向正(极极)；阳；阳(离子离子)向正向正(极极)阴阴(离子离子)向负向负(极极)。 2钢铁电化学腐蚀的正负极反应：钢铁电化学腐蚀的正负极反应： 正极：正极：O2

2、4e2H2O=4OH； 负极：负极：Fe2e=Fe2。 3氢氧燃料电池氢氧燃料电池(KOH作电解质作电解质)的电极反应：的电极反应： 负极：负极：2H24e4OH=4H2O； 正极：正极：O24e2H2O=4OH。返回返回1.实验探究实验探究 实验实验1、2现象现象实验实验1、2中现象相同，均为锌片周中现象相同，均为锌片周围围 ，铜片周围，铜片周围 。有气泡产生有气泡产生无明显现象无明显现象返回 实验结论实验结论锌与稀硫酸锌与稀硫酸 ，铜与稀硫，铜与稀硫酸酸 。 原因：锌在金属活动性顺序中位于氢前面，能置换酸原因：锌在金属活动性顺序中位于氢前面，能置换酸中氢；铜片在金属活动性顺序中位于氢后面，

3、中氢；铜片在金属活动性顺序中位于氢后面， 置换置换酸中氢。酸中氢。发生化学反应发生化学反应不反应不反应不能不能返回 实验实验3、4现象现象锌片周围锌片周围 ，铜片周，铜片周围围 ；实验；实验4中电流计指针中电流计指针 。 实验结论实验结论锌、铜用导线连接后插入稀硫酸溶液锌、铜用导线连接后插入稀硫酸溶液中，导线中有中，导线中有 产生。产生。无气泡产生无气泡产生有气泡产生有气泡产生发生偏转发生偏转电流电流返回2原电池原电池(1)概念：将概念：将 能转变为能转变为 能的装置。能的装置。(2)工作原理：工作原理：(以锌以锌铜铜稀硫酸原电池为例稀硫酸原电池为例)化学化学电电装置装置返回Zn电极电极Cu电

4、极电极现象现象 锌片锌片 铜片上铜片上得失电子得失电子正负极判断正负极判断电子流向电子流向反应类型反应类型电极反应式电极反应式Zn2e=Zn22H2e=H2总反应式总反应式Zn2H=Zn2H2逐渐溶解逐渐溶解失电子失电子负极负极流出流出氧化反应氧化反应产生气泡产生气泡得电子得电子正极正极流入流入还原反应还原反应 记忆口诀：原电池分两极记忆口诀：原电池分两极(正、负正、负)；负极氧化；负极氧化(反应反应)正正(极极)还原还原(反应反应)；电子由负；电子由负(极极)流向正流向正(极极)；阳；阳(离子离子)向正向正(极极)阴阴(离子离子)向负向负(极极)。返回(3)构成条件：构成条件：能进行自发的氧

5、化还原反应；能进行自发的氧化还原反应；两个活泼性不同的金属两个活泼性不同的金属(或金属与非金属或金属与非金属)；电极插入电解质溶液中；电极插入电解质溶液中；构成闭合回路。构成闭合回路。电解质溶液电解质溶液原电池原电池失去失去返回H和和OH ， ； ；2FeO22H2O=2Fe(OH)2O24e2H2O=4OH2Fe4e=2Fe2返回 后续反应：后续反应：4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3，Fe(OH)3易分解生成铁锈易分解生成铁锈(Fe2O3xH2O)。返回1下列关于原电池的叙述，错误的是下列关于原电池的叙述，错误的是()A构成原电池的正极和负极必须是两种不同的金属构成原电池的正极

6、和负极必须是两种不同的金属B原电池是将化学能转变为电能的装置原电池是将化学能转变为电能的装置C在原电池中，电子流出的一极是负极，发生氧化反应在原电池中，电子流出的一极是负极，发生氧化反应D原电池放电时，电子的方向是从负极到正极原电池放电时，电子的方向是从负极到正极返回解析：解析：构成原电池的两个电极也可以是一种金属和一种构成原电池的两个电极也可以是一种金属和一种能导电的非金属，如石墨，能导电的非金属，如石墨，A项错误；项错误；B项正确；在原电项正确；在原电池中，电子流出的一极发生氧化反应，是负极，池中，电子流出的一极发生氧化反应，是负极，C项正项正确；原电池放电时，电子从负极到正极，确；原电池

7、放电时，电子从负极到正极，D项正确。项正确。答案：答案：A返回 1原理及优点原理及优点 化学电源依据化学电源依据 反应原理，能量转化率是燃料燃反应原理，能量转化率是燃料燃烧无法比拟的。烧无法比拟的。 2常见化学电源常见化学电源 (1)一次电池：一次电池： Zn2NH4Cl2MnO2=Zn(NH3)2Cl22MnO(OH)，负极：负极： ；正极：；正极： ，电解质溶液：，电解质溶液：NH4Cl等。等。原电池原电池Zn碳棒碳棒返回ZnAg2OPbPbO2硫酸硫酸返回返回H2O2CH3OHO2返回 (1)加快化学反应速率：加快化学反应速率： 分析：构成原电池，加快了电子转移，加快了化学分析：构成原电

8、池，加快了电子转移，加快了化学反应速率。反应速率。 实例：实验室用实例：实验室用Zn和稀和稀H2SO4(或稀或稀HCl)反应制反应制H2，常用粗锌，它产生常用粗锌，它产生H2的速率快。原因是粗锌中的杂质和锌、的速率快。原因是粗锌中的杂质和锌、稀稀H2SO4的溶液形成原电池，加快了锌的腐蚀，使产生的溶液形成原电池，加快了锌的腐蚀，使产生H2的速率加快。的速率加快。返回 (2)比较金属的活动性强弱：比较金属的活动性强弱： 分析：原电池中，一般活动性强的金属为负极，活分析：原电池中，一般活动性强的金属为负极，活动性弱的金属为正极。动性弱的金属为正极。 实例：有两种金属实例：有两种金属A和和B，用导线

9、连接后插入到稀硫，用导线连接后插入到稀硫酸中，观察到酸中，观察到A极溶解，极溶解，B极上有气泡产生，由原电池原理极上有气泡产生，由原电池原理可知，金属活动性可知，金属活动性AB。 (3)金属材料的防护：金属材料的防护： 分析：将被保护金属设计成原电池的正极。分析：将被保护金属设计成原电池的正极。返回 实例：轮船在海里航行时，为了保护轮船不被腐蚀，实例：轮船在海里航行时，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，如可以在轮船上焊上一些活泼性比铁更强的金属，如Zn，这，这样构成的原电池样构成的原电池Zn为负极，而为负极，而Fe为正极，从而防止了铁的为正极，从而防止了铁的腐蚀。

10、腐蚀。 (4)制作化学电源制作化学电源设计原电池：设计原电池： 分析：已知一个氧化还原反应，首先分析找出氧化分析：已知一个氧化还原反应，首先分析找出氧化剂、还原剂，一般还原剂为负极材料剂、还原剂，一般还原剂为负极材料(或在负极上被氧化或在负极上被氧化)，氧化剂氧化剂(电解质溶液中的阳离子电解质溶液中的阳离子)在正极上被还原。即：在正极上被还原。即：返回 负极：还原剂负极：还原剂ne=氧化产物；氧化产物； 正极：氧化剂正极：氧化剂ne=还原产物。还原产物。 实例：利用氧化还原反应实例：利用氧化还原反应ZnCuSO4=ZnSO4Cu设计成如图所示的原电池。设计成如图所示的原电池。 a该原电池的电极

11、反应为：该原电池的电极反应为： 负极负极(Zn)：Zn2e=Zn2(氧化反应氧化反应)； 正极正极(Cu)：Cu22e=Cu(还原反应还原反应)。返回b装置：装置：返回2铁及铁的化合物应用广泛，如铁及铁的化合物应用广泛，如FeCl3可用作催化剂、印刷可用作催化剂、印刷 电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。 (1)写出写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的方程式：溶液腐蚀印刷电路铜板的方程式：_ _ _。 (2)若将若将(1)中的反应设计成原电池，请画出原电池的装置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。图，标出正、负极，并写出电极反应

12、式。 正极反应式：正极反应式：_，负极反应式：，负极反应式：_。返回解析：解析：根据氧化还原反应根据氧化还原反应2Fe3Cu=2Fe2Cu2设计设计原电池，负极发生氧化反应，原电池，负极发生氧化反应，Cu失电子，正极选择比失电子，正极选择比Cu活活动性弱的金属或碳棒，电解质溶液为动性弱的金属或碳棒，电解质溶液为FeCl3溶液。溶液。答案：答案：(1)2Fe3Cu=2Fe2Cu2(2)装置图：装置图： 2Fe32e=2Fe2Cu2e=Cu2返回返回 例例1将锌片和铜片用导线连接置于稀硫酸溶液中，将锌片和铜片用导线连接置于稀硫酸溶液中，下列各叙述错误的是下列各叙述错误的是() A锌片作负极，锌发生

13、还原反应锌片作负极，锌发生还原反应 B铜片作正极铜片作正极 C正极反应为：正极反应为：2H2e=H2 D溶液中的溶液中的H移向正极移向正极返回 解析解析该装置为原电池，锌比铜活泼，锌作负极，该装置为原电池，锌比铜活泼，锌作负极，失电子发生氧化反应；铜作正极，失电子发生氧化反应；铜作正极，H向正极移动，在正向正极移动，在正极得电子，电极反应为：极得电子，电极反应为：2H2e=H2，A错，错，B、C、D正确。正确。 答案答案A返回(1)原电池工作中原电池工作中“三个方向三个方向”和和“一个类型一个类型”：返回(2)电极反应式的书写：电极反应式的书写：原电池的正、负极；原电池的正、负极；得失电子的微

14、粒；得失电子的微粒；据氧化还原反应书写两电极反应据氧化还原反应书写两电极反应返回1在例在例1中：中：(1)实验中观察到哪些现象？实验中观察到哪些现象？(2)电子的流向如何？若收集到标准状况下气体电子的流向如何？若收集到标准状况下气体2.24 L，则转移电子的物质的量是多少？则转移电子的物质的量是多少？答案：答案：(1)锌片不断溶解，铜片上有气泡产生锌片不断溶解，铜片上有气泡产生(2)电子由锌片经导线流向铜片电子由锌片经导线流向铜片0.2 mol返回 例例2一个原电池总反应为：一个原电池总反应为：ZnM2=Zn2M。(1)该原电池电极材料及电解质可能是该原电池电极材料及电解质可能是_。正极正极负

15、极负极电解质溶液电解质溶液AZnMMCl2BMZnH2SO4CMZnMSO4DFeZnNaOH(2)M可以是下列金属中可以是下列金属中_。AMg BFeCCu DAg返回 解析解析(1)原电池总反应原电池总反应ZnM2=Zn2M可分为可分为Zn2e=Zn2(氧化反应氧化反应)，M22e=M(还原反应还原反应)，发生氧化反应的一极为原电池的负极，发生还原反应的一极发生氧化反应的一极为原电池的负极，发生还原反应的一极为原电池的正极，因此，负极材料只能为为原电池的正极，因此，负极材料只能为Zn，正极上，正极上M2放放电被还原为电被还原为M，电解质为，电解质为M的可溶性盐，电极材料为活泼性比的可溶性盐

16、，电极材料为活泼性比Zn弱的金属。如弱的金属。如Cu、Fe(或或C、Pt)等。故等。故C正确。正确。 (2)据据(1)分析知分析知M为比为比Zn活泼性差的活泼性差的2价金属，故价金属，故B、C正确。正确。 答案答案(1)C(2)BC返回 利用给出的氧化还原反应设计原电池的两种情况：利用给出的氧化还原反应设计原电池的两种情况： (1)若给出的氧化还原方程式：若给出的氧化还原方程式： 则负极为还原剂失电子，正极为氧化剂得电子，电解则负极为还原剂失电子，正极为氧化剂得电子，电解质为氧化剂质为氧化剂(或反应物中的溶剂或反应物中的溶剂)。 如如FeCuSO4=FeSO4Cu， 负极为：负极为：Fe2e=

17、Fe2， 正极为正极为Cu22e=Cu，电解质为，电解质为CuSO4，返回 再如再如PbPbO2H2SO4=2PbSO42H2O， 负极为负极为Pb，正极为，正极为PbO2，电解质为，电解质为H2SO4。 (2)若给出的为离子反应方程式：若给出的为离子反应方程式： 则负极为还原剂失电子，正极为氧化剂得电子，电解则负极为还原剂失电子，正极为氧化剂得电子，电解质为含氧化性离子的酸或盐。如该例质为含氧化性离子的酸或盐。如该例2中电解质为中电解质为CuSO4，也可为也可为CuCl2。返回2.例例2中：中：(1)该原电池中负极、该原电池中负极、正极的质量如何变化？正极的质量如何变化？(2)请画出该原电池

18、装置图，并请画出该原电池装置图，并 指出反应的正、负极及指出反应的正、负极及 电解质。电解质。提示：提示：(1)负极锌失电子负极锌失电子溶解，质量减小，正极溶解，质量减小，正极Cu22e=Cu，析，析出金属，质量增加。出金属，质量增加。(2)画图时要注明正负极画图时要注明正负极及电解质。及电解质。答案：答案：(1)负极质量变负极质量变轻，正极质量增重。轻，正极质量增重。 (2)返回返回 解析解析金属锂比铁活泼，作原电池的负极，电极反应金属锂比铁活泼，作原电池的负极，电极反应式为：式为：Lie=Li，LiOH溶液中的阳离子有溶液中的阳离子有Li和和H，由于氧化性由于氧化性HLi，所以正极反应是：，所以正极反应是：2H2e=H2，由于由于H来自于水的电离，所以来自于水的电离，所以H放电的同时溶液时产生了放电的同时溶液时产生了OH，即该反应的总反应为：，即该反应的总反应为：2Li2H2O=2LiOHH2，水既是氧化剂又是溶剂。在原电池的放电过程中，阳离子向水既是氧化剂又是溶剂。在原电池的放电过程