浙江高中化学反应与能量变化微型原电池与电解课件苏教版.pptx

1、微型专题2 原电池与电解,专题1 化学反应与能量变化,学习目标定位 1.会判断原电池的正、负极。 2.会正确书写原电池的电极反应式。 3.会正确区分判断原电池和电解池。 4.熟知电解的规律及其应用。,一、原电池原理及其应用,1.原电池的构成及正、负极判断 例1 将镁条和铝条平行插入一定浓度的氢氧化钠溶液中，用导线连接形成原电池。下列有关该装置的叙述正确的是 A.因镁比铝活泼，故镁是原电池的负极，铝为正极 B.铝条表面虽有氧化膜，但可不必处理 C.该电池的内、外电路中，电流均由电子定向移动形成 D.铝是电池的负极，工作时溶液中会立即有白色沉淀生成,答案,解析,解析 判断原电池的正、负极时只考虑两

2、极的活泼性，没有注意电极能否与电解质溶液反应，易错选A。 A项，因Al易与NaOH溶液反应，Al失电子，铝为负极； B项，Al2O3能与NaOH溶液反应，故不必处理； C项，内电路靠阴、阳离子的定向移动形成电流； D项，电池刚开始工作时NaOH过量，故Al反应后在溶液中是以 形式存在的，而无沉淀。,易错辨析,判断原电池的正、负极，不能单纯看金属的活泼性，还要考虑电解质溶液的性质，同样的电极在不同的电解质溶液中显现出不同的性质。如本题的镁、铝电极，在酸性溶液中，镁是负极，而在氢氧化钠溶液中，铝是负极，镁是正极；又如铁、铜电极在盐酸中，铁是负极，铜是正极，而在浓硝酸中，铁是正极，铜是负极。,答案,

3、解析,2.正确书写或判断电极反应式 例2 燃料电池是燃料(如CO、H2、CH4等)跟氧气(或空气)反应将化学能转变为电能的装置。下面关于甲烷燃料电池(KOH溶液为电解质溶液)的说法正确的是 A.负极的电极反应式为O22H2O4e=4OH B.负极的电极反应式为CH48OH8e=CO26H2O C.随着放电的进行，溶液的pH值不变 D.放电时溶液中的OH向负极移动,解析 由于正、负极不分，易错选A； 不考虑介质的碱性条件，误认为甲烷在负极反应生成CO2，易错选B。 燃料在负极上失电子发生氧化反应，甲烷燃烧能生成二氧化碳和水，二氧化碳和氢氧化钾反应生成碳酸钾，所以负极的电极反应式为CH410OH8

4、e= 7H2O，A、B 项错误； 该电池的总反应为CH42O22KOH=K2CO33H2O，故随着放电的进行，溶液的碱性逐渐减弱，C项错误； 放电时，OH向负极移动，D项正确。,易错警示,在书写原电池电极反应式或判断其正误时，一要看清正、负极，二要注意电解质溶液的性质对电极产物的影响。,答案,解析,3.原电池原理多角度的考查 例3 热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。一种热激活电池的基本结构如图所示，其中作为电解质的无水LiClKCl混合物受热熔融后，电池即可瞬间输出电能。该电池总反应为PbSO42LiClCa=CaCl2Li2SO4Pb。下列有关说法正确的是,A.正极反应式：Ca2Cl2e

5、=CaCl2 B.放电过程中，Li向负极移动 C.每转移0.1 mol电子，理论上生成20.7 g Pb D.常温下，在正、负极间接上电流计，指针不偏转,解析 正极发生还原反应，故为PbSO42e=Pb A项错误； 放电过程为原电池，故阳离子向正极移动，B项错误； 每转移0.1 mol电子，生成0.05 mol Pb为10.35 g，C项错误； 常温下，电解质不能熔化，不能形成原电池，故指针不偏转，D项正确。,解题指导,本题从多角度考查原电池的原理： (1)判断电极反应类型，负极发生氧化反应，正极发生还原反应； (2)判断离子迁移方向，电解质溶液中阴离子移向负极，阳离子移向正极； (3)判断电

6、子流向，电子从负极流出经外电路流向正极； (4)电极反应式的正误判断，要特别注意电极产物是否与电解质溶液反应。,教师用书独具,相关链接 1.图解原电池正、负极的判断方法,特别提示 判断一个原电池中的正、负极，最根本的方法是失电子(发生氧化反应)的一极是负极，得电子(发生还原反应)的一极是正极。如果给出一个化学方程式判断正、负极，可以直接根据化合价的升降来判断，化合价升高、发生氧化反应的一极为负极，化合价降低、发生还原反应的一极为正极。,2.根据装置书写原电池的电极反应式 (1)先分析题目给定的图示装置，确定原电池正、负极上的反应物，并标出相同数目电子的得失。 (2)负极反应式的书写,(3)正极

7、反应式的书写 首先判断在正极发生反应的物质：当负极材料与电解质溶液能自发的发生化学反应时，在正极上发生电极反应的物质是电解质溶液中的某种微粒；当负极材料与电解质溶液不能自发的发生化学反应时，在正极上发生反应的物质是溶解在电解质溶液中的O2。 然后再根据具体情况写出正极反应式，在书写时也要考虑正极反应产物是否与电解质溶液反应的问题，若参与反应也要书写叠加式。 燃料电池的正极反应式 电解质是碱性或中性溶液：O22H2O4e=4OH，电解质是酸性溶液：O24H4e=2H2O。 (4)正、负电极反应式相加得到电池反应的总反应方程式。,3.根据总反应式书写原电池的电极反应式 如果题目给定的是总反应式，可

8、分析此反应中的氧化反应或还原反应(即分析有关元素的化合价变化情况)，再选择一个简单变化情况写电极反应式，另一极的电极反应式可直接写或将各反应式看作数学中的代数式，用总反应式减去已写出的电极反应式即得结果。 以2H2O2=2H2O为例，当电解质溶液为KOH溶液时的电极反应式的书写步骤如下： (1)根据总反应方程式分析有关元素化合价的变化情况，确定2 mol H2失掉4 mol电子，初步确定负极反应式为2H24e=4H。,(2)根据电解质溶液为碱性，与H不能大量共存，反应生成水，推出OH应写入负极反应式中，故负极反应式为2H24OH4e=4H2O。 (3)用总反应式2H2O2=2H2O减去负极反应

9、式得正极反应式：2H2OO24e=4OH。,二、电解原理及其应用,1.电解问题的分析与判断 例4 近年来，加“碘”食盐中添加较多的是碘酸钾(KIO3)，碘酸钾在工业上可用电解法制取。以石墨和不锈钢为电极材料，以KI溶液为电解液，在一定条件下进行电解，反应的化学方程式为KI3H2O KIO33H2。下列有关说法不正确的是 A.转移3 mol电子，理论上可制得107 g KIO3 B.电解时，石墨作阳极，不锈钢作阴极 C.阳极的电极反应式为I3H2O6e= 6H D.电解过程中，电解液的pH减小,答案,解析,解析 根据电解的总反应方程式可知，转移6 mol电子，生成1 mol碘酸钾，则转移3 mo

10、l电子，理论上可得到0.5 mol(即107 g)KIO3，A项正确； 根据电解的总反应方程式可知，阳极应为惰性电极，所以电解时石墨作阳极，不锈钢作阴极，B项正确； 电解时，阳极发生氧化反应，电极反应式为I3H2O6e= 6H，C项正确； 根据电解的总反应方程式可知，电解过程中电解液的pH基本不变，D项错误。,规律方法,解答电解问题的五步分析法 第一步：看。先看清楚电极材料，对于惰性电极如石墨、铂等，不参与阳极的氧化反应；对于铜、银等活泼电极，阳极参与电极反应。 第二步：离。写出溶液中所有的电离方程式，包括水的电离方程式。 第三步：分。将离子分成阳离子组、阴离子组，阳离子向阴极迁移，阴离子向阳

11、极迁移。 第四步：写。按发生还原反应、氧化反应的顺序写出电极反应式。阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。 第五步：析。根据电极反应式分析电极、电解质溶液的变化，并进行有关问题的解答。,2.阳极材料对电解结果的影响 例5 以等质量的铂棒和铜棒作电极，电解硫酸铜溶液，通电一段时间后，其中一极增加质量为a g，此时两极的质量差为,答案,解析,A. B. C. D.,解析 题中只是给出“以等质量的铂棒和铜棒作电极”，应有两种可能：如果Cu作阴极，Pt作阳极，本实验为电解硫酸铜溶液，Cu棒增重，而Pt棒的质量不变，因此二者的质量差为a g。 如果Cu作阳极，Cu是活泼电极，Cu棒本身参与反应，即Cu2e

12、=Cu2，因此Cu极减重；Pt作阴极，此时溶液中的Cu2被还原而使阴极增重，即Cu22e=Cu，综合两极情况后，可得出阴极增加质量的数值应等于阳极铜棒失重的数值，因此两极质量相差2a g。,易错警示,(1)解决电解池的有关问题，首先要注意两电极材料是否是活泼性电极。 (2)如果阳极是活泼性电极则电极本身失电子而溶解，溶液中的阴离子不放电。 (3)如果阳极是惰性电极，则阳极不参加反应而溶液中的阴离子放电。,解析 由题意可知，b电极为阴极， a电极为阳极，则铁为阴极，铜为阳极，铜电极反应式为Cu2e=Cu2。,3.电解池中电极反应式的书写 例6 如图所示， a、b为石墨电极，通电 一段时间后，b极

13、附近显红色。下列说法 不正确的是 A.b电极反应式为2H2e=H2 B.a电极反应式为2Cl2e=Cl2 C.铜电极反应式为4OH4e=O22H2O D.铁电极反应式为Cu22e=Cu,答案,解析,规律方法,“三看”法快速书写电极反应式 (1)一看电极材料，若是(金、铂除外)作阳极，金属一定被氧化(注意：一般情况下，铁失去电子被氧化为Fe2)。 (2)二看电解质是否参与电极反应。对于碱性电解质，常用OH和H2O来配平电荷与原子数；对于酸性电解质，常用H和H2O来配平电荷与原子数。 (3)三看电解物质状态，若是熔融金属氧化物或盐，一般就是金属冶炼。,教师用书独具,相关链接 1.电解池中电极反应式

14、的书写规律 电解池中电极反应式的书写关键是掌握离子的放电顺序。 (1)阴极与电源负极相连，得电子发生还原反应。其规律有两个：一是电极本身不参加反应；二是电解质溶液中氧化性强的阳离子先得电子，如AgFe3Cu2HPb2Sn2Fe2Zn2，要注意金属活动性顺序表中铝及铝前面的金属离子在溶液中不放电。,(2)阳极与电源正极相连，失去电子发生氧化反应。其规律有两个：一是若阳极为非惰性电极(除铂、金之外的金属作电极)，电极本身失去电子被氧化，电解质溶液中的阴离子不参与电极反应；二是若阳极为惰性电极(铂、金或非金属作电极)，电解质溶液中还原性强的阴离子失去电子被氧化，如S2IBrClOH含氧酸根。 (3)

15、特别注意：书写电解池中电极反应式时，要以实际放电的离子表示，但书写总电解反应方程式时，弱电解质要写成分子式。如用惰性电极电解氢氧化钠溶液，阳极发生氧化反应，电极反应式为4OH4e=2H2OO2；阴极发生还原反应，电极反应式为4H4e=2H2，总反应式表示为2H2O 2H2O2。,2.从电解的实质理解电解质溶液的复原 (1)电解质电解后加入合适的物质可以恢复到电解前的状态，加入什么物质要根据电解的情况具体判断，关键要搞清楚电解的实质。 (2)判断电解后要使电解质溶液恢复到电解前的状况，一般根据“出来什么、加入什么”的原则可以准确求解。 (3)特别注意“盐酸”的处理。因为“盐酸”是HCl的水溶液，

16、所以加入盐酸相当于加入了HCl和水。,1.串联装置中原电池和电解池的判断 例7 关于如图所示的装置的说法正确的是 A.A池、C池是原电池，B池是电解池 B.A池、B池、C池都是原电池 C.A池、B池是原电池，C池是电解池 D.A池是原电池，B池是电解池，C池是电镀池,三、原电池与电解池的综合,答案,解析,解析 由图可知，A池中Zn为负极，Cu为正极； B池中C1为阳极，C2为阴极； C池中Ag为阳极，Cu为阴极，即在Cu上镀银。故整个装置是用一个原电池串联一个电解池和一个电镀池。,易错辨析,(1)不同电极的多池串联装置中，只有一个池是原电池，其余的池为电解池或电镀池。 (2)相对独立的多池装置

17、中，有外接电源的为电解池，无外接电源的可能为原电池。,2.一池二用(电键K控制) 例8 利用下图装置进行实验，甲、乙两池均为1 molL1的硝酸银溶液，A、B均为银电极。实验开始先闭合K1，断开K2。一段时间后，断开K1，闭合K2，电流计指针偏转(银离子浓度越大氧化性越强)。下列说法不正确的是 A.闭合K1，断开K2后，A电极增重 B.闭合K1，断开K2后，乙池溶液浓度增大 C.断开K1，闭合K2后，A电极发生氧化反应 D.断开K1，闭合K2后， 向B电极移动,答案,解析,解析 闭合K1，断开K2后，该装置为电解池，A电极为阴极：Age=Ag，B电极为阳极：Age=Ag，A电极增重；溶液中 向

18、阳极区(乙池)移动，硝酸银浓度增大。断开K1，闭合K2后，电流计指针偏转，说明形成了原电池，乙池中银离子浓度较大，银离子得电子发生还原反应，B电极为正极，则A电极为负极，发生氧化反应。,3.新型二次电池的分析 例9 用吸附了氢气的纳米碳管等材料制作的二次电池原理如图所示，下列说法正确的是 A.充电时，阴极的电极反应为Ni(OH)2 OHe=NiO(OH)H2O,答案,解析,B.放电时，负极的电极反应为H22e2OH=2H2O C.放电时，OH移向镍电极 D.充电时，将电池的碳电极与外电源的正极相连,解析 放电时相当于原电池，负极失去电子，氢气在负极放电，B项正确； 放电时OH等阴离子向负极移动

19、，结合图示电子流向可确定碳电极为负极，即OH向碳电极移动，C项错误； 充电时相当于电解池，阴极发生还原反应，A项错误； 充电时电池的碳电极与外电源的负极相连，D项错误。,规律方法,新型电池“放电”“充电”时电极反应式的正误判断 (1)新型电池放电 若给出新型电池的装置图：先找出电池的正、负极，即找出氧化剂和还原剂；再结合电解质确定出还原产物和氧化产物；最后判断相应的电极反应式的正误。 若给出新型电池的总反应式：分析总反应式中各元素化合价的变化情况，找出氧化剂及其对应的还原产物，还原剂及其对应的氧化产物，最后考虑电解质是否参加反应，判断电极反应式的正误。,(2)新型电池充电 充电时阴极的电极反应式是该电池放电时的负极反应式的“逆反应”。 充电时阳极的电极反应式是该电池放电时的正极反应式的“逆反应”。,教师用书独具,相关链接 1.原电池和电解池的比较,2.多池串联装置中电池类型的判断 (