第一节化学反应与能量变化第3课时（课件）高一化学下学期教学课堂（人教版20(1)9）

第一节化学反应与能量变化第3课时第六章化学反应与能量21本节重点化学电源设计原电池电极反应式的书写3本节难点电池的出现主要是为了减少人们对化石能源的依赖，思考：如何设计电池呢？设计原电池理论依据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(或在负极上被氧化)，氧化剂(电解质溶液中的阳离子)在正极上被还原正极负极Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑+10化合价降低，还原反应化合价升高，氧化反应0+2Zn－2e－===Zn2＋2H＋＋2e－===H2↑还原剂氧化剂设计原电池示例分析写出电极反应步骤一稀硫酸Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑Zn－2e－===Zn2＋2H＋＋2e－===H2↑还原剂氧化剂正极负极(比Zn的活动性弱的金属或导电的非金属)ZnCu或C电解质溶液正极材料负极材料设计原电池示例分析电极材料及电解质溶液步骤二稀硫酸ZnCu设计原电池示例分析装置图步骤三(1)若设计成原电池①负极材料是___，选择依据是__________________________________________________；②正极材料可选用__________，选择依据是___________________________________________。③_________________溶液作电解质。(2)写出电极反应式正极：___________________，负极：_______________。(3)该原电池中电子从________极流出，电解质溶液中的阳离子(Fe3＋)移向_____________极。铁固体铁单质能导电，可被电解质溶液中的Fe3＋氧化为Fe2＋铜(或石墨)铜(或石墨)的还原性比铁弱，且为能导电的固体FeCl3[或Fe2(SO4)3]2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋Fe－2e－===Fe2＋铁(负)铜或石墨(正)【例1】理论上讲，任何自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。选择适宜的材料和试剂，请利用反应“Fe＋2Fe3+===3Fe2+”设计一个原电池。回答下列问题：已知电流表的指针偏向电子流入的电极设计原电池简易水果电池的制作探究制作水果电池对电极材料的要求电极材料水果电流表偏转方向电极名称铁片、铜片苹果偏向铜片铁：_____铜：_____铁片、镁条苹果偏向_____铁：_____镁：_____铁片、碳棒柠檬偏向_____铁：_____碳棒：_____铁片、铁片柠檬_______

铜片、碳棒柠檬几乎不偏转

负极正极铁片正极负极碳棒负极正极不偏转设计原电池简易水果电池的制作探究制作水果电池对电极材料的要求电解质溶液水果电池中，水果的作用是什么呢？实验结论：构成原电池的要素A自发的氧化还原反应B两个活泼性不同的电极，电解质溶液，形成闭合回路C较活泼金属作惰性电极作负极，不活泼的金属或惰性电极作正极设计原电池简易水果电池的制作探究制作水果电池对电极材料的要求【实验1】探究电极材料对电流效果的影响电极材料电极间距/cm水果电流表/μA，偏转角度(填“大”或“小”)铁、铜1苹果___镁、铜1苹果___小大在其他条件相同时，电极材料活泼性差别越大，电流效果越好。实验结论：设计原电池简易水果电池的制作探究影响电流效果的因素【实验2】探究不同水果对电流效果的影响实验结论：电极材料电极间距/cm水果电流表/μA，偏转角度锌、铜1苹果___锌、铜1柠檬___小大在其他条件相同时，不同的电解质溶液，电流效果

。不同设计原电池简易水果电池的制作探究制作水果电池对电极材料的要求【实验3】探究电极间距对电流效果的影响实验结论：电极材料电极间距/cm水果电流表/μA，偏转角度锌、铜1柠檬___锌、铜2柠檬___大小在其他条件相同时，两电极间距越小，电流效果

。越好设计原电池简易水果电池的制作探究制作水果电池对电极材料的要求【例1】右图为番茄制作的水果电池，下列说法正确的是()A.一段时间后，铜片质量减小B.锌电极发生氧化反应C.电流由锌通过导线流向铜

D.铜电极是该电池的负极B化学电源一次电池二次电池燃料电池生活中常见的电池燃料电池干电池铅酸电池锂电池一次电池化学电源特点：电池放电后不能充电(内部的氧化还原反应无法逆向进行)锌锰干电池构造示意图锌筒：____电极反应：_______________石墨棒：____最终被还原的物质：_______NH4Cl糊的作用：__________负极Zn－2e－＝Zn2＋正极MnO2电解质溶液锂离子电池镍氢电池能量转化铅酸电池二次电池(充电电池)化学电源特点：放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行，使电池恢复到放电前的状态燃料电池化学电源特点：①反应物储存在电池外部，②能量转换效率高、清洁、安全，③供电量易于调节氢氧燃料电池常用燃料：氢气、甲烷、乙醇等构造示意图常用氧化剂：氧气【例1】1800年伏打用锌片与铜片夹以盐水浸湿的纸片叠成电堆产生了电流，这个装置后来称为伏打电池(也叫伏打电堆)，如下图所示。观察示意图，思考回答下列问题：(1)负极是：___，电极反应_______________。(2)正极是：____。(3)猜测得电子发生还原反应的物质可能是______。ZnZn－2e－＝Zn2＋Cu氧气电极反应式的书写书写电极反应式的原则质量守恒得失电子守恒电荷守恒两电极反应式相加得电池总化学(或离子)方程式电极反应式的书写书写电极反应式的基本类型类型一题目给定原电池的装置图，未给总反应式结合电解质判断出还原产物和氧化产物步骤二遵循氧化还原反应离子方程式配平原则，写出电极反应式步骤三(注意：电极产物能否与电解质溶液共存，如铅蓄电池的负极铅失电子变为Pb2+，但Pb2+与硫酸溶液中的SO42-不共存，因而负极电极反应式为Pb-2e-＋SO42-＝PbSO4)步骤四将两电极反应式相加(注意两极得失电子数相等)可得电池总反应式首先找出原电池的正、负极，即分别找出氧化剂和还原剂步骤一【例1】一种镁－空气电池装置如图所示，电极材料为金属镁和吸附氧气的活性炭，电解液为KOH浓溶液。(1)负极电极反应式___________________________，正极电极反应式_______________________。Mg－2e－＋2OH－＝Mg(OH)2O2＋4e－＋2H2O＝4OH－(2)电子移动的方向是由___经外电路到___。(填“a”或“b”)(3)电池总反应式为____________________________。ab2Mg＋O2＋2H2O＝2Mg(OH)2类型二题目中给出原电池的总反应式步骤三

若有一个电极反应式较难写出，可先写出较易写出的电极反应式，然后再用总反应式减去该电极反应式即得到另一电极反应式步骤一

分析原电池总反应式中各元素的化合价变化情况，找出氧化剂及其对应的还原产物，氧化剂发生的反应即为正极反应；找出还原剂及其对应的氧化产物，还原剂发生的反应即为负极反应步骤二

当氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物由多种元素组成时，还应考虑电解质是否参与了反应电极反应式的书写书写电极反应式的基本类型【例1】某锂离子电池的工作原理如图所示(a极材料为金属锂和石墨的复合材料，b极材料为FePO4和石墨的复合材料)，其电池反应为Li＋FePO4＝LiFePO4(1)a为___极，电极反应式：_____________；b为___极，电极反应式：__________________________。(2)电池内部Li＋由___侧移向___侧(填“左”或“右”)。(3)能否用磷酸溶液作电解质____。(填“能”或“否”)负Li－e－＝Li＋正FePO4＋e－＋Li＋＝LiFePO4左右否锂电池比铅酸电池好，锂电池在逐步普及中。但是锂电池的主要材料锂和钴资源短缺短缺(锂在地壳中的含量仅为0.0065%)，价格昂贵，所以新一代的钠离子电池的研究变得火热，实体钠离子电池也问世了在地球上的储量，钠远比锂要丰富得多。(钠资源约占地壳元素储量的2.64%)科技前沿：钠离子电池跟锂电池的命名方式一样，钠电池的全称叫做“钠离子电池”，其工作原理，就是通过钠离子在电极之间的移动来实现充放电过程。两者工作原理略有不同的是，锂电池是通过锂离子在正负极之间移动、转换实现充放电，而钠电池是由钠离子在正负极之间的嵌入、脱出实现电荷转移。1．电池放电后不能充电的电池属于一次电池，能充电的电池属于二次电池。下列属于一次电池的是A．铅酸蓄电池 B．锌锰干电池 C．镍氢电池 D．锂离子电池【答案】B【详解】A．铅酸蓄电池放电后可充电，属于二次电池，A错误；B．锌锰干电池放电后不能再充电，属于一次电池，B正确；C．镍氢电池放电后可充电，属于二次电池，C错误；D．锂离子电池放电后可充电，属于二次电池，D错误；故选B。2．某原电池的电池反应为Fe+2H+=Fe2++H2↑，与此电池反应不符合的原电池是A．铜片、铁片、HCl溶液组成的原电池

B．石墨、铁片、稀H2SO4溶液组成的原电池C．银片、铁片、稀H2SO4溶液组成的原电池

D．石墨、铁片、HNO3溶液组成的原电池【答案】D【解析】该原电池的负极为铁，正极是比铁不活泼的金属或非金属电极材料，电解质溶液为盐酸或稀硫酸，即可实现该反应。【详解】A．铁的活泼性大于铜，铁作负极，铜作正极，电解质溶液为盐酸，所以能实现该反应；B．铁的活泼性大于石墨，铁作负极，石墨作正极，电解质溶液为稀硫酸，所以能实现该反应；C．铁的活泼性大于银，铁作负极，银作正极，电解质溶液是稀硫酸，能实现该反应；D．铁的活泼性虽然大于石墨，但铁和硝酸反应不生成氢气，而是生成氮的氧化物，不能实现该反应；答案选D。3．下面四个化学反应，你认为理论上不可用于设计原电池的是A．Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2AgB．2Al+6HCl=2A1Cl3+3H2↑C．Cu(OH)2+H2SO4=CuSO4+2H2OD．SO2+Fe2(SO4)3+2H2O=2FeSO4+2H2SO4【答案】C【详解】A．Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag为自发进行的放热的氧化还原反应，可设计成原电池，负极电极反应为Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2，正极电极反应为Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-，A项不符合题意；B．2Al+6HCl=2A1Cl3+3H2↑为自发进行的放热的氧化还原反应，可设计成原电池，负极电极反应为2Al-6e-=2Al3+，正极电极反应为6H++6e-=3H2↑，B项不符合题意；C．Cu(OH)2+H2SO4=CuSO4+2H2O不是氧化还原反应，不可设计成原电池，C项符合题意；D．SO2+Fe2(SO4)3+2H2O=2FeSO4+2H2SO4为自发进行的放热的氧化还原反应，可设计成原电池，负极电极反应为SO2-2e-+2H2O=SO42-+4H+，正极电极反应为2Fe3++2e-=2Fe2+，D项不符合题意；4．下面是几种常见的化学电源示意图，有关说法不正确的是A．上述电池分别属于一次电池、二次电池和燃料电池B．干电池在长时间使用后，锌筒被破坏C．铅蓄电池在工作中，负极每消耗1mol铅，则硫酸溶液中就转移2mol电子D．氢氧燃料电池具有清洁、安全、高效等特点【答案】C【详解】A．干电池属于一次电池，铅蓄电池属于二次电池，氢氧燃料电池属于燃料电池，A项正确；B．干电池中锌筒为负极，负极上锌发生失电子的氧化反应而溶解，锌筒被破坏，B项正确；C．铅蓄电池在工作时，负极反应式为Pb-2e-+SO42-=PbSO4，负极每消耗1molPb，外电路中通过2mol电子，但电子不会在硫酸溶液中转移，C项错误；D．氢氧燃料电池的产物为H2O，氢氧燃料电池具有清洁、安全、高效等特点，D项正确；答案选C。5．中科院研究了一款独特的锂-氮(Li－N)电池，电解质溶液为可传导Li+的有机溶液，该电池可实现氮气的循环，并对外提供电能。充电时发生的反应为：2Li3N=N2+6Li。下列说法不正确的是A．锂