新课标人教版2008届高三化学第一轮复习.ppt

原电池的原理及应用原电池的原理及应用高考回顾：高考回顾：(2007年高考全国理综卷年高考全国理综卷)在盛有稀在盛有稀H2SO4的烧杯中放入用导线连接的锌片和铜片，的烧杯中放入用导线连接的锌片和铜片，下列叙述正确的是下列叙述正确的是 ()A.正极附近的正极附近的SO42 离子浓度逐渐增大离子浓度逐渐增大 B.电子通过导线由铜片流向锌片电子通过导线由铜片流向锌片C.正极有正极有O2逸出逸出 D.铜片上有铜片上有H2逸出逸出D考点考点年份年份试试卷卷类类型型题题号号题题型型分分值值原原电电池原池原理及理及应应用用20082008江江苏苏5 5选择选择3 320082008重重庆庆理理综综1212选择选择6 620082008天津理天津理综综1212选择选择6 620082008北京理北京理综综5 5选择选择6 620082008宁夏理宁夏理综综1010选择选择6 620082008广广东东5 5选择选择3 320082008广广东东1212选择选择4 420082008广广东东1616选择选择4 420082008海南海南7 7选择选择3 320072007广广东东9 9选择选择3 320072007天津理天津理综综1313选择选择6 620072007广广东东理基理基2525选择选择2 220072007广广东东1212选择选择4 420072007宁夏理宁夏理综综2626填空填空14141、什么是、什么是原电池原电池？2、原电池的工作原理？原电池的工作原理？（电子的流向、电流的流向、离子的流向、形成（电子的流向、电流的流向、离子的流向、形成条件、电极的判断）条件、电极的判断）问题探究：问题探究：原电池是化学能转化为电能的装置。原电池是化学能转化为电能的装置。1 1、原电池的形成条件原电池的形成条件（4）形成闭合回路。形成闭合回路。（两电极用导线连接（两电极用导线连接或接触或接触。）。）（1）能自发地发生的氧化还原反应能自发地发生的氧化还原反应：（3）电解质溶液电解质溶液：（2）两导体作电极两导体作电极：活动性不同的金属（或一种金属和一种非金属导活动性不同的金属（或一种金属和一种非金属导 体石墨），与电解质溶液反应的活泼金属为负极。体石墨），与电解质溶液反应的活泼金属为负极。两不活泼的导体石墨或两不活泼的导体石墨或Pt等。（燃料电池电极）等。（燃料电池电极）电解质溶液电解质溶液失失e-，沿导线传递，有电流产生，沿导线传递，有电流产生阴离子阴离子阳离子阳离子总反应：总反应：负极负极正极正极 2H+2e-=H2Zn-2e-=Zn2+Zn+2H+=Zn2+H2Zn+H2SO4=ZnSO4+H2(离子方程式）离子方程式）（化学方程式）（化学方程式）电电极极反反应应正极：正极：负极：负极：（氧化反应）（氧化反应）（还原反应）（还原反应）阳离子阳离子2、原电池的工作原理、原电池的工作原理3 3、原电池的电极判断方法、原电池的电极判断方法判断方法判断方法负极负极正极正极按按两极材料：两极材料：按反应类型：按反应类型：较活泼的极较活泼的极较较不活泼的极不活泼的极发生氧化反应的极发生氧化反应的极发生还原反应的极发生还原反应的极按按电子流向：电子流向：电子流出的极电子流出的极电子流入的极电子流入的极按按离子移动方向：离子移动方向：阴离子移向的极阴离子移向的极阳离子移向的极阳离子移向的极根据现象判断：根据现象判断：溶解的极溶解的极增重或有气泡放出的极增重或有气泡放出的极那么你是怎么样来理解活泼性强的做负极那么你是怎么样来理解活泼性强的做负极这句话的？这句话的？思思考：考：原电池的书写原电池的书写盐盐桥：在桥：在U U型管中装满用型管中装满用饱和饱和KClKCl溶液和琼脂做成溶液和琼脂做成的冻胶。的冻胶。冻胶的作用是冻胶的作用是防止管中溶液流出防止管中溶液流出。盐桥的作用：盐桥的作用：4、双液原电池的工作原理双液原电池的工作原理（有关概念）（有关概念）可可提供定向移动的阴阳提供定向移动的阴阳离子，离子，使由它连接的两溶使由它连接的两溶液保持电中性液保持电中性，盐桥保障盐桥保障了电子通过外电路从锌到了电子通过外电路从锌到铜的不断转移，使锌的溶铜的不断转移，使锌的溶解和铜的析出过程得以解和铜的析出过程得以持持续进行。续进行。导线的作用是传递电子，导线的作用是传递电子，沟通外电路。而盐桥的作沟通外电路。而盐桥的作用则是沟通内电路。用则是沟通内电路。（1 1）形成闭合回路。）形成闭合回路。（2 2）平衡电荷。）平衡电荷。双液原电池双液原电池的优点：的优点：能产生持续、稳定的能产生持续、稳定的电流。电流。为获得较长时间的稳定电流为获得较长时间的稳定电流,如何将由如何将由“Zn-稀稀H2SO4-Cu”组成的原电池（如左下图）进行简单改装？组成的原电池（如左下图）进行简单改装？ZnSO4H2SO4AZn CuCuZnH2SO4A思考思考利用反应利用反应Cu+2Fe3+=2Fe2+Cu2+，设计一个，设计一个原电池，画出原电池的示意图，并写出电极反应。原电池，画出原电池的示意图，并写出电极反应。(+)(-)G Cu Pt FeCl3溶液溶液负极（负极（Cu）：）：Cu-2e-=Cu2+（氧化反应）（氧化反应）正极（正极（Pt或或C）：）：2Fe3+2e-=2Fe2+（还原反应）（还原反应）(+)(-)盐桥盐桥Cu C CuCl2溶液溶液FeCl3溶液溶液 G 6、原电池的、原电池的设计设计：一劳永逸：理论上能自发进行的氧化还原反应都可以设计成理论上能自发进行的氧化还原反应都可以设计成原电池。原电池。1、将氧化还原反应拆成氧化反应和还原反应两、将氧化还原反应拆成氧化反应和还原反应两个半反应，分别做原电池的负极和正极。个半反应，分别做原电池的负极和正极。2、确定电极材料、确定电极材料 如发生氧化反应的物质为金属单质，可用该金属如发生氧化反应的物质为金属单质，可用该金属直接做负极，如为气体或溶液中的还原性离子可直接做负极，如为气体或溶液中的还原性离子可用惰性电极做负极；发生还原反应的电极材料必用惰性电极做负极；发生还原反应的电极材料必须不如负极材料活泼。须不如负极材料活泼。3、确定电解质溶液、确定电解质溶液 一般选用反应物中的电解质溶液一般选用反应物中的电解质溶液 4、构成闭合回路、构成闭合回路某原电池的总反应的离子方程式为：某原电池的总反应的离子方程式为：2Fe3+Fe=3Fe2+，不能实现该反应的原电池组成是（不能实现该反应的原电池组成是（）A、正极为铜，负极为铁，电解质溶液为、正极为铜，负极为铁，电解质溶液为FeCl3溶液溶液B、正极为碳，负极为铁，电解质溶液为、正极为碳，负极为铁，电解质溶液为Fe(NO3)3溶液溶液C、正极为铁，负极为锌，电解质溶液为、正极为铁，负极为锌，电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液溶液D、正极为银，负极为铁，电解质溶液为、正极为银，负极为铁，电解质溶液为CuSO4溶液溶液下列关于原电池的叙述正确的是（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必须是两种不同的金属、构成原电池的正极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、原电池中电子流出的一极是负极，该极被还原、原电池中电子流出的一极是负极，该极被还原D、原电池放电时，电流的方向是从负极到正极、原电池放电时，电流的方向是从负极到正极BCD四、燃料电池：四、燃料电池：燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。（氢化学能直接转换成电能的化学电池。（氢气、气、烃、肼、甲醇、氨、煤气燃料电池烃、肼、甲醇、氨、煤气燃料电池）氢氧燃料电池（负极通入燃料，正极通入氧化剂）氢氧燃料电池（负极通入燃料，正极通入氧化剂）酸性酸性电电解解质质：碱性碱性电电解解质质负负极极:2H2-4e-+4OH-=4H2O正极正极:O2+2H2O+4e-=4OH-总总反反应应:2H2+O2=2H2O负极：负极：2H2-4e-=4H+正极：正极：O2+4H+4e-=2H2O总反应：总反应：2H2+O2=2H2O燃料电池的书写燃料电池的书写3O2+12e-+6H2O=12OH-负极负极正极正极4OH-+2CH3OH+3O2=6H2O+2CO32-总反应总反应碱性介质碱性介质甲醇燃料电池甲醇燃料电池16OH-+2CH3OH-12e-=12H2O+2CO32-（0808宁夏卷）一种燃料电池中发生的化学反应为：在酸宁夏卷）一种燃料电池中发生的化学反应为：在酸性溶液中甲醇与氧作用生成水和二氧化碳。该电池负极性溶液中甲醇与氧作用生成水和二氧化碳。该电池负极发生的反应是（发生的反应是（）A ACHCH3 3OH(g)+OOH(g)+O2 2(g)=H(g)=H2 2O(1)+COO(1)+CO2 2(g)+2H(g)+2H+(aq)+2e(aq)+2eB BO O2 2(g)+4H(g)+4H+(aq)+4e(aq)+4e=2H=2H2 2O(1)O(1)C CCHCH3 3OH(g)+HOH(g)+H2 2O(1)=COO(1)=CO2 2(g)+6H(g)+6H+(aq)+6e(aq)+6eD DO O2 2(g)+2H(g)+2H2 2O(1)+4eO(1)+4e=4OH=4OHC练习：熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视，可用到重视，可用Li2CO3和和Na2CO3的熔融盐混的熔融盐混合物做电解质，合物做电解质，CO为阳极燃气，空气与为阳极燃气，空气与CO2的混合气为阴极助燃气，制得在的混合气为阴极助燃气，制得在650下工下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式：作的燃料电池，完成有关的电池反应式：负极反应式：负极反应式：2CO+2CO32 =4CO2+4e正极反应式：正极反应式：；总电池反应：总电池反应：；O2+2CO2+4e=2CO322CO+O2=2CO22.如图所示，在铁圈和银圈的焊接处，用一根棉线将其悬在如图所示，在铁圈和银圈的焊接处，用一根棉线将其悬在盛水的烧杯中，使之平衡；小心的向烧杯中央滴入盛水的烧杯中，使之平衡；小心的向烧杯中央滴入CuSO4溶液，片刻后可观察到的现象是溶液，片刻后可观察到的现象是3。试将下列两个氧化还原反应分别设计成两个原电池试将下列两个氧化还原反应分别设计成两个原电池Zn+2AgNO3=Zn(NO3)2+2Ag2Fe3+Fe=3Fe2+(D)(Zn AgNO3 C)(Fe Fe2(SO4)3 C)A.铁圈和银圈左右摇摆不定；铁圈和银圈左右摇摆不定；B.保持平衡状态；保持平衡状态；C.铁圈向下倾斜；铁圈向下倾斜；D.银圈向下倾斜；银圈向下倾斜；原电池原理的应用原电池原理的应用 把把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连可以组成几个原中，用导线两两相连可以组成几个原电池。若电池。若a、b 相连时相连时a为负极；为负极；c、d相连时电流由相连时电流由d到到c；a、c相连时相连时c极极上产生大量气泡；上产生大量气泡；b、d相连时相连时b上上 有有大量气泡产生，则四种金属的活动性大量气泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱为顺序由强到弱为 （）Aabcd Bacdb Ccabd DbdcaB一劳永逸：原电池原理的应用原电池原理的应用 1、设计电池，探索新的化学能源、设计电池，探索新的化学能源 2、比较金属活动性强弱、比较金属活动性强弱 两种金属分别做原电池的两极时，一般做负极的两种金属分别做原电池的两极时，一般做负极的金属比做正极的金属活泼性强金属比做正极的金属活泼性强 3、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大。反应速率大。4、用于金属的防护及金属腐蚀快慢比较、用于金属的防护及金属腐蚀快慢比较 化学电池化学电池一次电池一次电池二次电池二次电池燃料电池燃料电池碱性锌锰电池碱性锌锰电池铅蓄电池铅蓄电池氢氧燃料电池氢氧燃料电池锂离子电池锂离子电池银锌蓄电池银锌蓄电池普通普通锌锰锌锰干电池干电池锌银纽扣电池锌银纽扣电池一、化学电池的分类一、化学电池的分类二、一次电池二、一次电池普通锌锰电池普通锌锰电池碱性电池碱性电池 锌筒锌筒石墨棒石墨棒MnO2和和C普通锌普通锌-锰干电池的结构锰干电池的结构NH4Cl、ZnCl2 和和 H2O等等1、普通干电池、普通干电池负极负极正极正极电池反应：电池反应：氢氧化氧锰氢氧化氧锰（Zn）：）：Zn 2e-=Zn2+（MnO2和和C）：）：优点：制作简单、价格便宜。优点：制作简单、价格便宜。缺点：放电时间短，电压下降快。缺点：放电时间短，电压下降快。2、碱性锌、碱性锌-锰干电池锰干电池电解质：电解质：KOH负极：负极：ZnZnZn+2OH-2e-=Zn(OH)2正极：正极：MnOMnO2 22MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-缺点：缺点：多数只能一次使用，不能充电；价格较贵多数只能一次使用，不能充电；价格较贵优点：优点：比能量和储存时间有所提高，适用于大电流比能量和储存时间有所提高，适用于大电流 和连续放电和连续放电电池反应：电池反应：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)23、锌银钮扣电池、锌银钮扣电池正极：正极：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH负极：负极：Zn+2OH-2e-=ZnO+H2O总反应：总反应：Zn+Ag2O=ZnO+2Ag电池比能量大、电压稳定，储存时间长，电池比能量大、电压稳定，储存时间长，适宜小电流和连续放电适宜小电流和连续放电电解液：电解液：KOH三、二次电池三、二次电池1、铅蓄电池是由两组平行排列的栅状铅合金极板作为主架，正极板是由两组平行排列的栅状铅合金极板作为主架，正极板上覆盖上覆盖PbO2,负极板上覆盖负极板上覆盖Pb放电过程总反应：放电过程总反应：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O Pb+SO42-2e-=PbSO4 正极：正极：PbO2+4H+SO42-+2e-=PbSO4+2H2O 氧化反应氧化反应 还原反应还原反应负极：负极：放电过程（是原电池反应，化学能转化为电能）放电过程（是原电池反应，化学能转化为电能）铅蓄电池充电的反应则是上述反应的铅蓄电池充电的反应则是上述反应的逆过程逆过程充电过程（是电解池反应，电能转化为化学能）充电过程（是电解池反应，电能转化为化学能）PbSO4 +2e-=Pb+SO42-还原反应还原反应阴极：阴极：阳极：阳极：PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H+SO42-氧化反应氧化反应接电源负极接电源负极接电源正极接电源正极充电过程总反应：充电过程总反应：2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4铅蓄电池的充放电过程：铅蓄电池的充放电过程：Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O放电放电充电充电人们常根据硫酸密度的大小来判断铅蓄电池是否需要充电人们常根据硫酸密度的大小来判断铅蓄电池是否需要充电缺点：缺点：比能量低、笨重、废弃电池污染环境比能量低、笨重、废弃电池污染环境优点：优点：可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉价格低廉其它二次电池其它二次电池镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、聚合物锂镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、聚合物锂离子蓄电池离子蓄电池小结：小结：原电池原电池定义定义构成条件构成条件电极名称、电极反应电极名称、电极反应电池总反应电池总反应现象现象电极表面电极表面溶液中溶液中外电路中外电路中外电路外电路（电子流动电子流动）内电路内电路（离子流动离子流动）闭闭合合回回路路负极负极氧化氧化本身失电子溶解本身失电子溶解或通入的还原剂反应或通入的还原剂反应正极正极还原还原溶液中氧化剂得电子溶液中氧化剂得电子或电极表面覆盖的氧化剂得或电极表面覆盖的氧化剂得电子或通入的氧化剂得电子电子或通入的氧化剂得电子氧化还原反应氧化还原反应以得失电子数相等叠加以得失电子数相等叠加