《化学反应与电能》复习课件

化学反应与电能知识导图模块一原电池的基本原理与应用你看过传说中的“水果电池”吗？电池在日常生活中的应用随处可见电池的原理是什么呢？先来看个探究实验将锌片和铜片插入盛有稀硫酸的烧杯中锌片上有气泡冒出，铜片上无现象用导线连接锌片和铜片铜片上有气泡冒出用导线在锌片和铜片之间串联一个电流表电流表指针发生偏转【实验结论】装置中有电流产生，化学能转化为电能实验探究——锌铜原电池一、原电池的基本概念1．概念：原电池是将化学能转化为电能的装置。2．本质：氧化反应和还原反应分别在两个不同的区域进行。3．电极：（1）负极：________电子，发生________反应；

（2）正极：________电子，发生________反应。4．构成原电池的条件：（1）自发进行的氧化还原反应；（2）两个活动性不同的电极；（3）电解质溶液（或熔融电解质）；（4）形成闭合回路。失去氧化得到还原二、锌铜原电池的工作原理工作原理（反应方程式）负极（Zn）

正极（Cu）

总反应离子方程式：

。电子移动方向由

极经导线流向

极（电流方向相反）。离子移动方向阳离子向

极移动，阴离子向

极移动。Zn-2e-

===Zn2+

2H++2e-

===H2↑

Zn+2H+===Zn2++H2↑负

正正

负

判断下列原电池的负极材料是什么？a极b极电解质溶液负极AlFe稀盐酸

AlMg稀H2SO4

AlMg浓HNO3

AlCu浓HNO3

AlMgNaOH溶液

FeCCuSO4

AlMgMgCuAlFe如何判断原电池的负极？①一般较活泼的金属作负极。②失去电子，发生氧化反应的是负极。③电子流出（电流流入）的是负极。④阴离子移向的一极是负极。⑤电极溶解（质量减少）的为负极。【例1】理论上不能设计为原电池的化学反应是（

）A．CH4+2O2

===CO2+2H2OB．2FeCl3+Fe===3FeCl2C．2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑D．HNO3+NaOH===NaNO3+H2OD【变1】下列关于原电池的叙述，正确的是（

）A．构成原电池的正极和负极材料必须是两种活动性不同的金属B．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，该电极被还原D．原电池放电时，电流的方向是从负极到正极B【例2】下列装置能构成原电池的是________，能构成原电池的，写出其电极反应式。CDECD负极：Zn-2e-

===Zn2+

正极：2H++2e-

===H2↑E负极：Fe-2e-

===Fe2+

正极：Cu2++2e-

===Cu【例3】下图是Zn和Cu形成的原电池，某实验兴趣小组做完实验后，记录如下：①Zn为正极，Cu为负极；②H+向负极移动；③电子流动方向，从Zn经外电路流向Cu；④Cu极上有H2产生；⑤若有1mol电子流过导线，则产生0.5molH2；⑥正极的电极反应式为Zn-2e-===Zn2+。描述合理的是（

）A．①②③ B．③④⑤ C．④⑤⑥ D．②③④B【变3-1】

在如图所示的装置中，a的金属性比氢要强，b为碳棒，关于此装置的各种叙述不正确的是（）A．碳棒上有气体放出，溶液酸性变弱B．a极上发生了氧化反应C．导线中有电子流动，电子从a极到b极D．a是正极，b是负极D【变3-2】小颖同学用如图所示装置研究原电池原理，下列说法错误的是（）A．若将图1装置的Zn、Cu直接接触，Cu片上能看到气泡产生B．图2装置中SO42-向Cu片移动C．若将图2中的Zn片改为Mg片，Cu片上产生气泡的速率加快D．图2与图3中正极生成物的质量比为1∶32时，Zn片减轻的质量相等B

C三、原电池的应用1．比较金属活动性两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属比正极的金属活泼。2．加快氧化还原反应的速率一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率增大。3．设计原电池利用原电池原理设计和制造原电池，将化学能直接转化为电能。【例5】有a、b、c、d四种金属，将a与b用导线连结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Cu浸入b的盐溶液里，无明显变化。如果把Cu浸入c的盐溶液里，有c的单质析出。据此判断它们的活动性由强到弱的顺序是（）A．d、c、a、b B．d、a、b、c C．d、b、a、c D．b、a、d、cB【变5-1】X、Y、Z、W四种金属片浸在稀盐酸中，用导线连接，可以组成原电池，实验结果如图所示：则四种金属的活动性由强到弱的顺序为（）A．Z＞Y＞X＞W B．Z＞X＞Y＞WC．Z＞Y＞W＞X D．Y＞Z＞X＞WA【变5-2】有a、b、c、d四个金属电极，有关的反应装置及部分反应现象如下：由此可判断这四种金属的活动性顺序是（）A．a＞b＞c＞d B．b＞c＞d＞aC．d＞a＞b＞c D．a＞b＞d＞cC【例6】实验室中制取氢气，化学反应速率最快的方法是（）A．纯铁与稀硫酸反应 B．纯锌与稀硫酸反应C．纯锌与稀盐酸反应 D．粗锌（含铜、银）与稀硫酸反应D【变6-1】欲提高Cu粉与1.2mol/L的HNO3溶液的反应速度，可加入下列什么试剂（）A．蒸馏水 B．碳酸钠固体 C．食盐水 D．AgNO3溶液（少量）D【变6-2】铁在下列情况下腐蚀最快的是（）A．铁放入海水中 B．将铁和锌连接后放入到海水中C．将铁和锌连接后放入到淡水中 D．将铁和锡连接后放入到海水中D【例7】如图所示的装置中，铁棒上析出铜，而铁的质量不变，符合要求的原电池是（）A．铁棒作负极，铜棒作正极，电解质溶液是CuSO4溶液B．镁棒作负极，铁棒作正极，电解质溶液是CuSO4溶液C．镁棒作负极，铁棒作正极，电解质溶液是FeCl3溶液D．铁棒作负极，铜棒作正极，电解质溶液是H2SO4溶液B【例8】铁及铁的化合物应用广泛，如FeCl3可用于催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。（1）写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式：_________________________________。（2）若将（1）中的反应设计成原电池，请画出你所设计的原电池简易装置图，并写出电极反应式：正极___________________________；负极___________________________。

（3）该电池向外提供0.2mol电子，负极材料的质量变化为________________________。（4）利用反应2Cu+O2+2H2SO4===2CuSO4+2H2O可制备CuSO4，若将该反应设计为原电池，其正极的反应式为____________________________________________。2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋2Fe3++2e-===2Fe2+Cu-2e-

===Cu2+减少6.4gO2+4e-+4H+===2H2O模块二常见的化学电池一、锌锰干电池（一次电池）常见的锌锰干电池的构造如图所示。其中，石墨棒作正极，氯化铵糊作电解质溶液，锌筒作负极。在使用过程中，电子由锌筒（负极）流向石墨棒（正极），锌逐渐消耗，二氧化锰不断被还原，电池电压逐渐降低，最后失效。这种电池放电之后不能充电（内部的氧化还原反应无法逆向进行），属于一次电池。

负极：Zn﹣2e-

===Zn2+

二、铅酸蓄电池（二次电池）

有些电池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，从而实现放电（化学能转化为电能）与充电（电能转化为化学能）的循环。这种充电电池属于二次电池。常见的充电电池有铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等，目前汽车上使用的大多是铅酸蓄电池。总反应：Pb+PbO2+2H2SO4===2PbSO4+2H2O

三、燃料电池

燃料电池是一种将燃料（如氢气、甲烷、乙醇）和氧化剂（如氧气）的化学能直接转化为电能的电化学反应装置，具有清洁、安全、高效等特点。燃料电池的能量转化率可以达到80%以上。当以氢气为燃料时，产物为水；以甲烷为燃料时，产物为水和二氧化碳。1．氢氧燃料电池总反应：2H2+

O2

===2H2O电解质H2SO4溶液KOH溶液负极反应式

正极反应式

2H2-4e-===4H+

2H2+

4OH--4e-===4H2OO2+4H++

4e-===2H2O

O2+

2H2O+4e-===4OH-三、燃料电池2．甲烷燃料电池甲烷电池H2SO4作电解质KOH作电解质负极反应式

正极反应式

总反应式

CH4+2H2O-8e-===CO2+8H+

2O2+

8H++

8e-===4H2O2O2+8e-+

4H2O

===8OH-CH4+2O2===CO2+2H2O

【例9】碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。碱性锌锰电池以氢氧化钾溶液为电解质溶液，电池总反应式为：Zn+2MnO2+H2O===Zn(OH)2+Mn2O3。下列说法错误的是（

）A．电池工作时，锌失去电子B．电池正极的电极反应式为2MnO2+H2O+2e-===Mn2O3+2OH-C．外电路中每通过0.2mol电子，锌的质量理论上减少6.5gD．电池工作时，电流由Zn电极流出D【变9】被称之为“软电池”的纸质电池，采用一个薄层纸片（在其一边镀锌，而在其另一边镀二氧化锰）作为传导体。在纸内的离子“流过”水和氧化锌组成的电解液。电池总反应为：Zn+2MnO2+H2O===ZnO+2MnO(OH)，下列说法正确的是（

）A．电池工作时，锌失去电子，做正极B．该电池反应中二氧化锰起催化剂作用C．当生成0.1molZnO时，转移电子个数为1.204×1024D．外电路中每通过0.2mol电子，锌的质量理论上减少6.5gD【例10】铅蓄电池的两极分别是Pb、PbO2，电解质溶液为30%硫酸，工作时反应为：Pb+PbO2+2H2