化学第6章 化学反应与能量 电化学 第2课时 原电池 化学电源 新人教版.ppt

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1、化学人人 教教 版版精精 准准 高高 考考第六章化学反应与能量电化学第六章化学反应与能量电化学必考内容第二课时原电池化学电源第二课时原电池化学电源考考 纲纲 解解 读读考纲要求考纲要求命题趋势命题趋势1.掌握原电池的形成条件、了掌握原电池的形成条件、了解原电池的工作原理。解原电池的工作原理。2.正确判断原电池的两极，正确正确判断原电池的两极，正确书写电极反应及总反应式。书写电极反应及总反应式。3.了解常见的化学电源，能够认了解常见的化学电源，能够认识和书写几种新型电池的电极识和书写几种新型电池的电极及电极反应式。及电极反应式。4.利用原电池的知识判断金属活利用原电池的知识判断金属活动性的强弱。

2、动性的强弱。纵观近几年的高考试题发现，高考主要纵观近几年的高考试题发现，高考主要围绕着原电池工作原理及应用进行命题。考围绕着原电池工作原理及应用进行命题。考查原电池工作原理往往以新型能源电池或燃查原电池工作原理往往以新型能源电池或燃料电池为载体，考查原电池正负极的判断、料电池为载体，考查原电池正负极的判断、电极反应的书写、电子或电流的方向及溶液电极反应的书写、电子或电流的方向及溶液pH的变化等；原电池的应用主要考查原电的变化等；原电池的应用主要考查原电池的设计、电化学腐蚀及解释某些化学现象池的设计、电化学腐蚀及解释某些化学现象等，主要以选择题、填空题形式出现。等，主要以选择题、填空题形式出现。

3、1 1考考点点一一2 2考考点点二二3 3考考点点三三4 4复复 习习 练练 案案1概念和反应本质概念和反应本质原电池是把原电池是把_转化为转化为_的装置，其反应本质是的装置，其反应本质是_。2.构成条件构成条件(1)一看反应一看反应看看是是否否有有能能自自发发进进行行的的_发发生生(一一般般是是活活泼泼性性强强的的金金属属与与电电解解质溶液反应质溶液反应)。考点一原电池及其工作原理考点一原电池及其工作原理化学能化学能 电能电能 氧化还原反应氧化还原反应 氧化还原反应氧化还原反应 (2)二看两电极：一般是二看两电极：一般是_的两电极。的两电极。(3)三看是否形成闭合回路三看是否形成闭合回路形成

4、闭合回路需三个条件：形成闭合回路需三个条件：_溶液；溶液；两电极直接或间接接触；两电极直接或间接接触；两电极插入两电极插入_溶液。溶液。活泼性不同活泼性不同 电解质电解质 电解质电解质 3.工作原理工作原理(以铜以铜锌原电池为例锌原电池为例)锌锌 铜铜 单液原电池单液原电池双液原电池双液原电池电极反应电极反应_反应类型反应类型_反应反应_反应反应电子流向电子流向由由_片沿导线流向片沿导线流向_片片电流方向电流方向由由_片沿导线流向片沿导线流向_片片电解质溶液中离电解质溶液中离子流向子流向电解质溶液中，阴离子向电解质溶液中，阴离子向_迁移，阳离子向迁移，阳离子向_迁移迁移盐桥中离子流向盐桥中离子

5、流向盐桥中含有饱和盐桥中含有饱和KCl溶液，溶液，_移向正极，移向正极，_移向负极移向负极电池反应方程式电池反应方程式_Zn2e=Zn2 Cu22e=Cu 氧化氧化 还原还原 锌锌 铜铜 铜铜 锌锌 负极负极 正极正极 K Cl ZnCu2=Zn2Cu (6)铜锌原电池中若将铜片抽走，则不会发生反应了。铜锌原电池中若将铜片抽走，则不会发生反应了。()(7)原原电电池池中中外外电电路路电电子子流流动动的的方方向向是是由由正正极极流流向向负负极极，溶溶液液中中阳阳离离子子向向正正极移动。极移动。()(8)用用Al、Cu作作电电极极用用浓浓硝硝酸酸或或浓浓硫硫酸酸作作电电解解液液时时，Cu作作负负极

6、极，Al作作正正极极。()(9)用用Mg、Al作作电电极极用用NaOH溶溶液液作作电电解解液液时时，Al作作负负极极，Mg作作正正极极。()(1)只有放热的氧化还原反应才能通过设计成原电池将化学能转化为电能。只有放热的氧化还原反应才能通过设计成原电池将化学能转化为电能。(2)电电解解质质溶溶液液中中阴阴、阳阳离离子子的的定定向向移移动动，与与导导线线中中电电子子的的定定向向移移动动共共同同组组成了一个完整的闭合回路。成了一个完整的闭合回路。(3)无无论论在在原原电电池池还还是是在在电电解解池池中中，电电子子均均不不能能通通过过电电解解质质溶溶液液，溶溶液液中中的的离子不能通过盐桥。离子不能通过

7、盐桥。(4)原电池的负极失去电子的总数等于正极得到电子的总数。原电池的负极失去电子的总数等于正极得到电子的总数。B 解解析析 该该电电池池的的总总反反应应为为Zn2Fe3=2Fe2Zn2，所所以以左左烧烧杯杯中中Pt电电极极为为正正极极，电电极极反反应应为为Fe3e=Fe2，右右烧烧杯杯中中Zn电电极极为为负负极极，电电极极反反应应为为Zn2e=Zn2。由由于于左左烧烧杯杯中中的的Fe3被被还还原原为为Fe2，所所以以左左烧烧杯杯中中溶溶液液的血红色逐渐褪去。的血红色逐渐褪去。答答案案(1)能能。如如果果该该溶溶液液中中溶溶质质的的阳阳离离子子对对应应的的金金属属单单质质比比电电极极强强，则则

8、可可以以，因因为为负负极极区区发发生生的的反反应应只只是是Zn的的溶溶解解；但但是是如如果果比比电电极极弱弱，例例如如硫硫酸酸铜铜，锌锌就就会会置置换换出出铜铜，在在表表面面形形成成原原电电池池，减减少少供供电电量量。使使用用盐盐桥桥就就是是为为了了避避免免这这种情况。种情况。(2)使使两两个个烧烧杯杯中中的的溶溶液液形形成成一一个个导导电电通通路路。使使溶溶液液保保持持电电中中性性，氧氧化化还还原原反应能顺利进行产生持续的电流。反应能顺利进行产生持续的电流。解解析析 中中产产生生气气体体的的原原因因是是Fe比比H2还还原原性性强强：Fe2H=Fe2H2，A合合理理；取取出出中中的的铁铁棒棒，

9、铁铁棒棒表表面面已已生生成成致致密密的的氧氧化化膜膜，故故放放入入CuSO4溶溶液液中中不不会会立立即即置置换换出出Cu，故故B不不合合理理；中中现现象象说说明明Mg在在浓浓H2SO4中中没没发发生生钝钝化化，所所以以Mg表表面面迅迅速速产产生生大大量量气气泡泡，C合合理理；中中形形成成原原电电池池，Fe表表面面有大量气泡，说明有大量气泡，说明Mg的金属性比的金属性比Fe强，强，D合理。合理。B D 解解析析 根根据据原原电电池池的的构构成成条条件件可可知知：中中只只有有一一个个电电极极，中中两两电电极极材材料料相相同同，中中酒酒精精不不是是电电解解质质，中中两两电电极极材材料料相相同同且且无

10、无闭闭合合回回路路，故故不能构成原电池。不能构成原电池。总结提升总结提升B B 总结提升总结提升说明：说明：(1)活泼性强的金属不一定作负极，但负极一定发生氧化反应。活泼性强的金属不一定作负极，但负极一定发生氧化反应。(2)溶液中的离子不能通过盐桥。溶液中的离子不能通过盐桥。(3)负极本身不一定参加反应，如燃料电池中，作为负极的材料不参加反应，负极本身不一定参加反应，如燃料电池中，作为负极的材料不参加反应，只起到了导电的作用。只起到了导电的作用。1比较金属活泼性强弱比较金属活泼性强弱两两种种金金属属分分别别作作原原电电池池的的两两极极时时，一一般般作作_的的金金属属比比作作_的的金金属属活泼。

11、活泼。2.加快氧化还原反应的速率加快氧化还原反应的速率一一个个_进进行行的的氧氧化化还还原原反反应应，设设计计成成原原电电池池时时反反应应速速率率_。例例如如，在在Zn与稀与稀H2SO4反应时加入少量反应时加入少量CuSO4溶液能使产生溶液能使产生H2的反应速率加快。的反应速率加快。考点二原电池原理的应用考点二原电池原理的应用负极负极 正极正极 自发自发 加快加快 3.设计制作化学电源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：设计原电池时要紧扣原电池的构成条件。具体方法是：(1)首首先先判判断断出出氧氧化化还还原原反反应应中中的的还还原原剂剂和和氧氧化化剂剂，将将还还原原

12、剂剂(一一般般为为比比较较活活泼泼金金属属)作作负负极极，活活泼泼性性比比负负极极弱弱的的金金属属或或非非金金属属导导体体作作正正极极，含含氧氧化化剂剂对对应应离子的电解质溶液作电解液。离子的电解质溶液作电解液。(2)如如果果两两个个半半反反应应分分别别在在要要求求的的两两个个容容器器中中进进行行(中中间间连连接接盐盐桥桥)，则则两两个个容容器器中中的的电电解解质质溶溶液液应应含含有有与与电电极极材材料料相相同同的的金金属属的的阳阳离离子子。如如在在CuZn硫硫酸酸铜铜构构成成的的原原电电池池中中，负负极极Zn浸浸泡泡在在含含有有Zn2的的电电解解质质溶溶液液中中，而而正正极极Cu浸浸泡泡在含

13、有在含有Cu2的电解质溶液中。的电解质溶液中。4.用于金属的防护用于金属的防护使使被被保保护护的的金金属属制制品品作作原原电电池池的的_而而得得到到保保护护。例例如如，要要保保护护一一个个铁铁质质的的输输水水管管道道或或钢钢铁铁桥桥梁梁等等，可可用用导导线线将将其其与与一一块块锌锌块块相相连连，使使锌锌作作原原电电池池的的负极。负极。正极正极 解解析析 Zn和和CuSO4反反应应置置换换出出Cu，Zn、Cu、H2SO4构构成成原原电电池池，反反应应速速率率加加快快，但但由于由于n(H)不变，生成不变，生成H2的量也不变。的量也不变。解解析析 加加入入CH3COONa，c(H)减减少少，但但n(

14、H)不不变变，故故反反应应速速率率减减慢慢，H2的量不变。的量不变。改变改变Zn与与H反应速率的方法反应速率的方法(1)加加入入Cu粉粉或或CuSO4，使使Cu与与Zn接接触触形形成成原原电电池池，加加快快反反应应速速率率，加加入入Cu不不影影响响与与H反反应应的的Zn的的量量，但但加加入入CuSO4会会消消耗耗一一部部分分Zn，使使与与H反反应应的的Zn的量减少，是否影响产生的量减少，是否影响产生H2的量，应根据的量，应根据Zn、H的相对量多少判断。的相对量多少判断。(2)加加入入强强碱碱弱弱酸酸盐盐，由由于于弱弱酸酸根根与与H反反应应，使使c(H)减减小小，反反应应速速率率减减小小，但不影

15、响产生但不影响产生H2的量。的量。(3)加水稀释，使加水稀释，使c(H)减小，反应速率减小，但不影响产生减小，反应速率减小，但不影响产生H2的量。的量。(4)改变反应的温度，也会影响改变反应的温度，也会影响Zn与与H的反应速率。的反应速率。(5)把锌粒换成锌粉，加快把锌粒换成锌粉，加快Zn与与H的反应速率。的反应速率。方法技巧方法技巧 B 解解析析 A、B相相连连时时，B不不易易腐腐蚀蚀，金金属属活活动动性性AB；A、D分分别别投投入入等等浓浓度度的的盐盐酸酸中中，D反反应应剧剧烈烈，金金属属活活动动性性DA；将将Cu分分别别浸浸入入B和和C的的盐盐溶溶液液里里，B的的盐盐溶溶液液无无变变化化

16、，而而C的的盐盐溶溶液液中中，有有金金属属C析析出出，金金属属活活动动性性BCuC；由由以上分析知四种金属活动性由强到弱的顺序是以上分析知四种金属活动性由强到弱的顺序是DABC。解解析析 由由于于是是少少量量锌锌与与过过量量盐盐酸酸反反应应，产产生生H2的的量量由由Zn来来决决定定。增增大大盐盐酸酸浓浓度度，可可加加快快速速率率；加加少少量量碳碳粉粉，可可与与Zn形形成成原原电电池池，加加快快速速率率；加加CuCl2晶晶体体，Zn可可置置换换出出Cu，形形成成原原电电池池加加快快速速率率，但但由由于于消消耗耗了了Zn，使使H2的的量减少；量减少；加热，可加快速率。加热，可加快速率。C 铜、铝接

17、触在潮湿的环境铜、铝接触在潮湿的环境 中可形成原电池，加快铝的腐蚀，易造成电路断路中可形成原电池，加快铝的腐蚀，易造成电路断路 N 牺牲阳极的阴极牺牲阳极的阴极 保护法保护法 Cu 氧化氧化 CuSO4CuCl2、Cu(NO3)2等可溶性铜盐也等可溶性铜盐也 可可溶液溶液 AgNO3溶液溶液 银棒上有银白色物质析出银棒上有银白色物质析出 Cu Ag 电极逐渐溶解电极逐渐溶解 (3)甲甲、乙乙两两种种原原电电池池中中可可更更有有效效地地将将化化学学能能转转化化为为电电能能的的是是_，其其原原因因是是 _ _。(4)根根据据牺牺牲牲阳阳极极的的阴阴极极保保护护法法原原理理，为为减减缓缓电电解解质质

18、溶溶液液中中铁铁片片的的腐腐蚀蚀，在在以上的材料中应选以上的材料中应选_作阳极。作阳极。甲甲 电池乙的负极可与电池乙的负极可与CuSO4溶液直接发生反应，导致部分化学能转化为热能；溶液直接发生反应，导致部分化学能转化为热能；电池甲的负极不与所接触的电解质溶液反应，化学能在转化为电能时损耗较小电池甲的负极不与所接触的电解质溶液反应，化学能在转化为电能时损耗较小 锌片锌片 解解析析(1)设设计计原原电电池池时时，应应选选用用活活泼泼性性不不同同的的两两种种金金属属，电电解解质质溶溶液液应应含含有有与与电电极极材材料料相相同同的的金金属属的的阳阳离离子子。(2)由由所所给给电电极极材材料料可可知知，

19、当当铜铜片片作作电电极极时时，Cu一一定定是是正正极极，则则负负极极是是活活泼泼的的金金属属失失去去电电子子发发生生氧氧化化反反应应，反反应应现现象象是是电电极极逐逐渐渐溶溶解解。(3)以以Zn和和Cu作作电电极极为为例例分分析析，如如果果不不用用盐盐桥桥则则除除了了电电化化学学反反应应外外还还发发生生Zn和和Cu2的的置置换换反反应应，反反应应放放热热，会会使使部部分分化化学学能能以以热热能能形形式式散散失失，使使其其不不能能完完全全转转化化为为电电能能，而而盐盐桥桥的的使使用用，可可以以避避免免Zn和和Cu2的的接接触触，从从而而避避免免能能量量损损失失，提提供供稳稳定定电电流流。(4)根

20、根据据牺牺牲牲阳阳极极的的阴阴极极保保护护法法，可可知知被被保保护护的的金金属作阴极，即可选择属作阴极，即可选择Zn作阳极。作阳极。答案答案(1)如右图如右图(1)能能设设计计成成原原电电池池的的反反应应一一定定是是放放热热的的氧氧化化还还原原反反应应，吸吸热热反反应应不不可可能能将将化学能转化为电能。化学能转化为电能。(2)设计原电池时，负极材料确定之后，正极材料的选择范围较广，只要合设计原电池时，负极材料确定之后，正极材料的选择范围较广，只要合理都可以，一般选用不活泼金属理都可以，一般选用不活泼金属Pt或石墨。或石墨。总结提升总结提升1分类分类考点三化学电源考点三化学电源Zn Zn2OH2

21、e=Zn(OH)2 MnO2 2MnO22H2O2e=2MnOOH 2OH (2)银锌纽扣电池银锌纽扣电池(电解质溶液为电解质溶液为KOH溶液溶液)负极材料：负极材料：_电极反应：电极反应：_正极材料：正极材料：_电极反应：电极反应：_总反应：总反应：_Zn Zn2e2OH=Zn(OH)2 Ag2O Ag2O2eH2O=2Ag2OH ZnAg2O=ZnO2Ag 3.二次电池二次电池(1)铅蓄电池铅蓄电池(电解质溶液为电解质溶液为30%H2SO4溶液溶液)放电时的反应放电时的反应负极反应：负极反应：_正极反应：正极反应：_总反应：总反应：Pb(s)PbO2(s)2H2SO4(aq)=2PbSO4

22、(s)2H2O(l)电解质溶液的电解质溶液的pH_(填填“增大增大”“减小减小”或或“不变不变”)。增大增大 充电时的反应充电时的反应阴极反应：阴极反应：_阳极反应：阳极反应：_总反应：总反应：2PbSO4(s)2H2O(l)=Pb(s)PbO2(s)2H2SO4(aq)(2)锂电池锂电池负极材料：锂正极材料：石墨负极材料：锂正极材料：石墨电解质：电解质：LiAlCl4SOCl2放电时的反应放电时的反应负极反应：负极反应：_正极反应：正极反应：_总反应：总反应：8Li3SOCl2=6LiClLi2SO32S8Li8e=8Li 4.燃料电池燃料电池(1)氢氧燃料电池氢氧燃料电池氢氧燃料电池是目前

23、最成熟的燃料电池氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池 2H24e=4H 2H24e4OH=4H2O O24e4H=2H2O O24e2H2O=4OH 外部外部 (2)铝铝空气空气海水电池海水电池负极材料：铝片正极材料：铂片负极材料：铝片正极材料：铂片电解质溶液：海水电解质溶液：海水负极反应：负极反应：_正极反应：正极反应：_总反应：总反应：_4Al12e=4Al3 3O212e6H2O=12OH 4Al3O26H2O=4Al(OH)3 B 解解析析 原原电电池池中中Li向向正正极极移移动动，A错错误误；正正极极得得电电子子，故故电电极极反反应应式式为为2LiLi2O22e=2Li2O，B正正确确

24、；Li是是活活泼泼金金属属，作作负负极极，充充电电时时作作阴阴极极，接接外外电电源源的的负负极极，C错错误误；CO2或或H2O进进入入电电池池后后会会直直接接与与Li、Li2O2或或Li2O反反应应，故对电池有影响，故对电池有影响，D错误。错误。B 可充电电池电极方程式的书写可充电电池电极方程式的书写可可充充电电电电池池有有充充电电和和放放电电两两个个过过程程，放放电电发发生生的的是是原原电电池池反反应应，充充电电发发生生的的是是电电解解反反应应。充充电电的的电电极极反反应应与与放放电电的的电电极极反反应应过过程程相相反反，充充电电时时的的阳阳极极反反应应为为放放电电时时正正极极反反应应的的逆

25、逆过过程程，充充电电时时的的阴阴极极反反应应为为放放电电时时负负极极反反应应的的逆逆过过程程。以铅蓄电池为例，该过程可结合图示分析。以铅蓄电池为例，该过程可结合图示分析。方法技巧方法技巧 B 解解析析 锌锌为为负负极极，失失电电子子发发生生氧氧化化反反应应，A正正确确；电电池池工工作作时时，电电子子由由Zn(负负极极)流流向向MnO2(正正极极)，B错错误误；正正极极上上MnO2得得到到电电子子，发发生生的的反反应应为为MnO2eH2O=MnO(OH)OH，C正正确确；电电池池总总反反应应：Zn2MnO22H2O=Zn(OH)22MnO(OH)，D正确。正确。解解析析 充充电电时时动动力力电电

26、池池上上标标注注“”的的电电极极上上发发生生氧氧化化反反应应，应应与与外外接接电电源源的的正正极极相相连连，A正正确确；放放电电时时电电池池反反应应是是FePO4Li=LiFePO4，B错错误误；放放电电时时原原电电池池内内部部Li向向正正极极移移动动，C错错误误；放放电电时时，在在正正极极上上Fe3得得电电子子被被还还原为原为Fe2，故，故D错误。错误。A 化学电源电极反应式的书写化学电源电极反应式的书写书书写写电电极极反反应应式式时时，首首先先要要根根据据原原电电池池的的工工作作原原理理准准确确判判断断正正、负负极极，然然后后结结合合电电解解质质溶溶液液的的环环境境确确定定电电极极产产物物

27、，最最后后再再根根据据质质量量守守恒恒和和电电荷荷守守恒恒写写出出反应式。一般方法有：反应式。一般方法有：(1)拆分法拆分法写出原电池的总反应，如写出原电池的总反应，如2Fe3Cu=2Fe2Cu2。总结提升总结提升把把总总反反应应按按氧氧化化反反应应和和还还原原反反应应拆拆分分为为两两个个半半反反应应，注注明明正正、负负极极，并并依据质量守恒、电荷守恒及电子得失守恒配平两个半反应：依据质量守恒、电荷守恒及电子得失守恒配平两个半反应：正极：正极：2Fe32e=2Fe2负极：负极：Cu2e=Cu2。(2)加减法加减法写出总反应，如写出总反应，如LiLiMn2O4=Li2Mn2O4。写写出出其其中中容容易易写写出出的的一一个个半半反反应应(正正极极或或负负极极)。如如Lie=Li(负负极极)。利利用用总总反反应应与与上上述述的的一一极极反反应应相相减减，即即得得另另一一个个电电极极的的反反应应式式，即即LiMn2O4Lie=Li2Mn2O4(正极正极)。D B 总结提升总结提升复复 习习 练练 案案