高三化学复习原电池 化学电源.pptx

第1页/共40页 考纲定标1了解原电池的工作原理，能写出电极反应式和电池 总反应式。2了解常见化学电源的种类及其工作原理。第2页/共40页 热点定位1原电池的工作原理及电极反应式的书写。2了解常用化学电源的构造及新型电源的工作原理，尤其是可充电电池的充放电过程。3根据所给自发进行的反应设计原电池，并能绘制 装置图。第3页/共40页1理解原电池概念的2个方面：(1)能量转化：化学能转化为电能；(2)反应本质：氧化还原反应。2掌握原电池的两极反应类型：(1)负极：发生氧化反应；(2)正极：发生还原反应。第4页/共40页3熟记原电池构成的3个条件：(1)两个活泼性不同的电极(常见为金属或石墨)；(2)两电极插入电解质溶液中；(3)形成闭合回路。4明确原电池原理的4个应用：(1)加快氧化还原反应的速率；(2)比较金属活动性强弱；(3)用于金属的防护；(4)制作化学电源。第5页/共40页第九章第一节抓基础析考点提能力第6页/共40页第7页/共40页一、原电池的工作原理一、原电池的工作原理 有下述装置：有下述装置：第8页/共40页 其其中中能能形形成成原原电电池池的的是是 ，该该原原电电池池工工作作时时，负负极极发发生生 ，电极反应式为，电极反应式为 ；正正极极发发生生 ，电极反应式为电极反应式为 ；电电池池总总反反应应式式为为 。B氧化反应还原反应Cu2e=Cu22Ag2e=2AgCu2Ag=Cu22Ag第9页/共40页二、常见化学电源1一次电池(碱性锌锰电池)反应原理：Zn2MnO22H2O=Zn(OH)22MnOOH。负极反应：。正极反应：2MnO22H2O2e=2MnOOH2OH。2二次电池(铅蓄电池)反应原理：PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O。负极反应：。正极反应：。Zn2OH2e=Zn(OH)2PbO24HSO2e=PbSO42H2O第10页/共40页3 3燃料电池氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性两种。酸性酸性碱性碱性负极反应式负极反应式2H24e=4H2H24OH4e=4H2O正极反应式正极反应式O24H4e=2H2OO22H2O4e=4OH电池总反应式电池总反应式2H2O2=2H2O第11页/共40页第12页/共40页1 1正、负极的判断正、负极的判断第13页/共40页2.电极反应式的书写电极反应式的书写(1)一般电极反应式的书写：一般电极反应式的书写：第14页/共40页(2)(2)复杂电极反应式的书写：第15页/共40页特别提醒特别提醒（1）原电池正、负极的判断基础是氧化还原反应，如果给）原电池正、负极的判断基础是氧化还原反应，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。发生氧化反应的一极为负极，发生还原的升降来判断。发生氧化反应的一极为负极，发生还原 反应的一极为正极。反应的一极为正极。（2）当两电极都与电解质溶液反应时，活泼的电极作负极，）当两电极都与电解质溶液反应时，活泼的电极作负极，不活泼的电极作正极；当只有一极与电解质溶液反应时，不活泼的电极作正极；当只有一极与电解质溶液反应时，与电解质溶液反应的电极作负极，另一极作正极。与电解质溶液反应的电极作负极，另一极作正极。第16页/共40页例例1（2011新课标高考）铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电新课标高考）铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为：时的总反应为：Fe+Ni2O3+3H2O=Fe(OH)2+2Ni(OH)2。下列。下列有关该电池的说法不正确的是有关该电池的说法不正确的是（）A.电池的电解液为碱性溶液，正极为电池的电解液为碱性溶液，正极为Ni2O3、负极为、负极为FeB.电池放电时，负极反应为电池放电时，负极反应为 Fe+2OH2e=Fe(OH)2C.电池充电过程中，阴极附近溶液的电池充电过程中，阴极附近溶液的pH降低降低D.电池充电时，阳极反应为电池充电时，阳极反应为2Ni(OH)2+2OH2e=Ni22O3+3H2O.第17页/共40页解析解析本题考查充电电池的有关知识，意在考查考生对充本题考查充电电池的有关知识，意在考查考生对充电电池正负极的判断及书写电极反应的能力。在铁镍蓄电池电电池正负极的判断及书写电极反应的能力。在铁镍蓄电池中，中，Fe是负极，是负极，Ni2O3是正极，由于生成是正极，由于生成Fe(OH)2,则电解液则电解液为碱性溶液，故为碱性溶液，故A正确；电池放电时，负极反应为：正确；电池放电时，负极反应为：Fe+2OH2e=Fe(OH)2，故，故B正确；电池充电时，阴极反正确；电池充电时，阴极反应式为：应式为：Fe(OH)2+2e=Fe+2OH，阴极附近溶液，阴极附近溶液pH升升高，故高，故C错误；由充电时的总反应式减去阴极反应式，可得错误；由充电时的总反应式减去阴极反应式，可得到阳极反应式，到阳极反应式，D正确。正确。答案答案 C第18页/共40页可充电电池充电时的电极接法第19页/共40页1双选题双选题(2010广东高考广东高考)铜锌原电池(如图)工作时，下列 叙述正确的是()第20页/共40页A正极反应为：Zn2e=Zn2B电池反应为：ZnCu2=Zn2CuC在外电路中，电子从负极流向正极D盐桥中的K移向ZnSO4溶液第21页/共40页解解析析：本本题题考考查查原原电电池池，意意在在考考查查考考生生对对原原电电池池工工作作原原理理的的分分析析能能力力。该该电电池池中中Zn为为负负极极，电电极极反反应应为为：Zn2e=Zn2，Cu为为正正极极，电电极极反反应应为为：Cu22e=Cu，A项项错错误误；电电池池总总反反应应为为：ZnCu2=Zn2Cu，B项项正正确确；原原电电池池工工作作时时，外外电电路路中中电电子子由由负负极极流流出出经经导导线线流流向向正正极极，C项项正正确确；负负极极上上由由于于Zn放放电电，ZnSO4溶溶液液中中Zn2的的浓浓度增大，故度增大，故盐桥盐桥中的中的Cl移向移向ZnSO4溶液，溶液，D项错误项错误。答案：BC第22页/共40页2(2011海南高考海南高考)一种充电电池放电时的电极反应为H22OH2e=2H2ONiO(OH)H2Oe=Ni(OH)2OH当为电池充电时，与外电源正极连接的电极上发生的反应是()AH2O的还原BNiO(OH)的还原CH2的氧化 DNi(OH)2的氧化第23页/共40页解析：由题中给出的电极反应可判断出做原电池时，H2是还原剂被氧化，NiO(OH)是氧化剂被还原，则充电时H2是还原产物，NiO(OH)是氧化产物，与外电源正极相连的是阳极发生氧化反应，所以“Ni(OH)2的氧化”正确。答案：D第24页/共40页1 1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。例如，在ZnZn与稀硫酸反应时加入少量CuSOCuSO4 4溶液能使产生H H2 2的反应速率加快。2 2比较金属活动性强弱两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属比作正极的金属活泼。第25页/共40页3 3用于金属的防护使被保护的金属制品作原电池正极而得到保护。例如，要保护一个铁制的输水管道或钢铁桥梁等，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。4 4设计制作化学电源 设计原电池时要紧扣原电池的构成条件。具体方法是：(1)(1)首先将已知的氧化还原反应拆分为两个半反应；(2)(2)根据原电池的电极反应特点，结合两个半反应找出正、负极材料及电解质溶液。第26页/共40页电极材料的选择：电极材料的选择：在原电池中，选择还原性较强的物质作为负极；氧化性较强在原电池中，选择还原性较强的物质作为负极；氧化性较强的物质作为正极，并且，原电池的电极必须导电，负极必须的物质作为正极，并且，原电池的电极必须导电，负极必须能够与电解质溶液或其中溶解的物质反应。能够与电解质溶液或其中溶解的物质反应。电解质溶液的选择：电解质溶液的选择：电解质溶液或者电解质溶液中溶解的其他物质电解质溶液或者电解质溶液中溶解的其他物质(如空气中的如空气中的氧气氧气)能与负极发生反应。但如果两个半反应分别在两个容能与负极发生反应。但如果两个半反应分别在两个容器中进行器中进行(中间连接盐桥中间连接盐桥)，则左右两个容器中的电解质溶液，则左右两个容器中的电解质溶液应选择与电极材料相同的阳离子。如在铜应选择与电极材料相同的阳离子。如在铜锌构成的原电池锌构成的原电池中，负极金属锌浸泡在含有中，负极金属锌浸泡在含有Zn2的电解质溶液中，而正极金的电解质溶液中，而正极金属铜浸泡在含有属铜浸泡在含有Cu2的电解质溶液中。的电解质溶液中。第27页/共40页(3)(3)按要求画出原电池装置图。如：原理原理装置图装置图化学反应：化学反应：CuCl2Fe=FeCl2Cu电极反应：电极反应：负极：负极：Fe2e=Fe2正极：正极：Cu22e=Cu第28页/共40页特别提醒特别提醒(1)自发进行的氧化还原反应不一定都能设计成原电池，自发进行的氧化还原反应不一定都能设计成原电池，如如Cl22NaOH=NaClNaClOH2O等。等。(2)判断电极时，不能简单地依据金属的活泼性来判断，要看判断电极时，不能简单地依据金属的活泼性来判断，要看 反应的具体情况，如反应的具体情况，如在强碱性溶液中在强碱性溶液中Al比比Mg更易失去电更易失去电 子，子，Al作负极，作负极，Mg作正极；作正极；Fe、Al在浓硝酸中钝化后，在浓硝酸中钝化后，比比Cu等金属更难失去电子，等金属更难失去电子，Cu等金属作负极，等金属作负极，Fe、Al作正作正 极。极。(3)原电池中的电解质溶液不一定参与反应，如燃料电池，水原电池中的电解质溶液不一定参与反应，如燃料电池，水 中一般要加入中一般要加入NaOH、H2SO4等。等。第29页/共40页例例2原电池原理广泛应用于科技、生产和生活中，请回原电池原理广泛应用于科技、生产和生活中，请回答以下问题：答以下问题：(1)肼肼(N2H4)又称联氨，是一种可燃性的液体，可用作火箭燃又称联氨，是一种可燃性的液体，可用作火箭燃料。肼料。肼空气燃料电池是一种碱性燃料电池，产物无污染，空气燃料电池是一种碱性燃料电池，产物无污染，电解质溶液是电解质溶液是20%30%的的KOH溶液。肼溶液。肼空气燃料电池空气燃料电池放电时：正极的电极反应式是放电时：正极的电极反应式是_；负；负极的电极反应式是极的电极反应式是_。第30页/共40页(2)有人设想寻求合适的催化剂和电极材料，以N2、H2为电极反应物，以HClNH4Cl为电解质溶液制造新型燃料电池。试写出该电池的正极反应式_。(3)请运用原电池原理设计实验，验证Cu2、Fe3氧化性的强弱。请画出实验装置图并写出电极反应式。第31页/共40页 解析解析(1)(1)氧气在正极上发生还原反应生成氢氧根离子，氧气在正极上发生还原反应生成氢氧根离子，肼在负极上被氧化转化为无污染的氮气和水。肼在负极上被氧化转化为无污染的氮气和水。(2)(2)相当于氮气和氢气先合成氨，然后与盐酸反应生成氯相当于氮气和氢气先合成氨，然后与盐酸反应生成氯化铵。化铵。(3)(3)三价铁离子能够氧化铜生成铜离子，从而设计成原电三价铁离子能够氧化铜生成铜离子，从而设计成原电池证明该结论。池证明该结论。第32页/共40页第33页/共40页3(2011德州模拟德州模拟)下列说法正确的是下列说法正确的是()A构成原电池正极和负极的材料必须是金属构成原电池正极和负极的材料必须是金属 B在原电池中，电子流出的一极是负极，该电极被在原电池中，电子流出的一极是负极，该电极被 还原还原 C实验室欲快速制取氢气，可利用粗锌与稀实验室欲快速制取氢气，可利用粗锌与稀H2SO4 反应反应 D原电池可以把物质内部的能量全部转化为电能原电池可以把物质内部的能量全部转化为电能第34页/共40页答案：C解析：构成原电池的材料可以是非金属，如碳棒；电子流出的极为负极，发生氧化反应；粗锌可与稀H2SO4构成原电池加速反应的进行；原电池反应后，电极产物仍会具有一定的能量，故原电池不能把物质中的能量全部转化为电能。第35页/共40页4 4(2011(2011邢台一模邢台一模)工业上利用氢气在氯气中燃烧，所得工业上利用氢气在氯气中燃烧，所得 产物再溶于水的方法制得盐酸，流程复杂且造成能量浪产物再溶于水的方法制得盐酸，流程复杂且造成能量浪 费，有人设想利用原电池原理直接制备盐酸，下列说法费，有人设想利用原电池原理直接制备盐酸，下列说法 正确的是正确的是 ()第36页/共40页A假设这种想法可行，则可能在制取盐酸的同时，获取电能B负极材料用锌，正极材料用石墨，用氢氧化钠作 电解质溶液C通入氢气的电极为原电池的正极D电解质溶液中的阴离子向通氯气的电极移动第37页/共40页解解析析：该该原原电电池池应应用用惰惰性性电电极极，氢氢气气通通入入负负极极区区，氯氯气气通通入入正正极极区区，稀稀盐盐酸酸作作电电解解质质溶溶液液，B、C项项错错误误；在在原原电电池池中中，阳阳离离子子向向正正极极区区移移动动，阴阴离离子子向向负负极极区区移移动动，D项项错错误误。答案答案：A第38页/共40页第39页/共40页感谢您的观看。第40页/共40页