年高考化学复习探究化学能转化为电能原电池省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx
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1、第1页考考 纲纲 解解 读读考考 点点 展展 示示l1.了解原电池工作原理,能写出电极反应和电池反应方程式。l2.了解常见化学电源种类及其工作原理。l1.原电池工作原理分析,尤其是带盐桥原电池装置。l2.依据所给自发进行反应设计原电池,并能绘制装置图。l3.了解惯用化学电源结构及新型电源工作原理。第2页一、原电池一、原电池1(泉州模拟)如图所表示装置能够组成原电池产生电流是_解析解析:依据组成原电池三个条件分析:依据组成原电池三个条件分析:A中两电极相同;中两电极相同;C中中Zn应放应放入入ZnSO4溶液,溶液,Cu应放入应放入CuSO4溶液才可;溶液才可;D中没有组成闭合回路;中没有组成闭合
2、回路;E中酒精是非电解质;只有中酒精是非电解质;只有B符合条件。符合条件。答案答案:B第3页1概念概念将将 转化为转化为 装置。装置。2本质本质自自发发 反反应应。3工作原理工作原理(以锌以锌铜原电池为例铜原电池为例):化学能化学能电电能能氧化氧化还还原原第4页4.组成条件组成条件(1)含有两个含有两个 不一样电极不一样电极(金属和金属或金属和非金属导体金属和金属或金属和非金属导体)。(2)含有含有 溶液。溶液。(3)形成形成 (或在溶液中相互或在溶液中相互 )。活活泼泼性性电电解解质质闭闭合合电电路路接触接触第5页二、常见化学电源二、常见化学电源25月20日美国宇航员为哈勃望远镜装上了新太阳
3、能电池,使其服役期将延长至年。各式各样电池发展是化学对人类一项重大贡献。以下相关电池叙述正确是()A太阳能电池不属于原电池B锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细C氢氧燃料电池工作时氢气在负极被还原D锂离子电池优点是提供相同电量所需金属质量小解析:太阳能电池直接将太阳能转化为电能,不属于原电池,A正确;B项碳棒为正极,发生还原反应,故不会变细;C项H2在负极发生氧化反应;D正确。答案:AD第6页1一次电池一次电池碱性锌锰干电池碱性锌锰干电池(1)负极材料:负极材料:,正极材料:,正极材料:,电解质:,电解质:KOH。(2)电极反应:电极反应:负极:负极:,正极:正极:,总反应:总反应:Zn2MnO2
4、2H2O=2MnOOHZn(OH)2。ZnMnO2Zn2e2OH=Zn(OH)22MnO22e2H2O=2MnOOH2OH第7页第8页3燃料电池燃料电池(1)氢氧燃料电池是当前最成熟燃料电池氢氧燃料电池是当前最成熟燃料电池(2)燃料燃料电电池池电电极本身极本身 活性物活性物质质,燃料和氧化,燃料和氧化剂连续剂连续地由地由 供供给给。(3)充充电电电电池是指既能将化学能池是指既能将化学能转变转变成成电电能能(即放即放电电)又能将又能将电电能能转变转变成化学能成化学能(充充电电)一一类类特殊特殊电电池。充放池。充放电电反反应应不能了解不能了解为为可逆可逆反反应应(充、放充、放电电反反应应条件不一条
5、件不一样样)。不包含不包含外部外部第9页三、金属腐蚀与防护三、金属腐蚀与防护3如如图图所表示,各所表示,各烧烧杯中盛有海水,杯中盛有海水,铁铁在其中被腐在其中被腐蚀蚀由快到慢次序由快到慢次序为为_。答案答案:第10页1金属腐蚀类型金属腐蚀类型化学腐蚀与电化学腐蚀化学腐蚀与电化学腐蚀第11页2.析氢腐蚀与吸氧腐蚀析氢腐蚀与吸氧腐蚀(以以Fe为例为例)比较比较第12页3.金属腐蚀普通规律金属腐蚀普通规律(1)电解原理引发腐蚀原电池原理引发腐蚀化学腐蚀有防护办电解原理引发腐蚀原电池原理引发腐蚀化学腐蚀有防护办法腐蚀。法腐蚀。(2)对同一个金属来说,腐蚀快慢:对同一个金属来说,腐蚀快慢:强电解质溶液弱
6、电解质溶液非电解质溶液。强电解质溶液弱电解质溶液非电解质溶液。(3)活泼性不一样两金属,活泼性差异越大,腐蚀越快。活泼性不一样两金属,活泼性差异越大,腐蚀越快。(4)对同一个电解质溶液来说,电解质溶液浓度越大,腐蚀越快。对同一个电解质溶液来说,电解质溶液浓度越大,腐蚀越快。(5)O2浓度越大,腐蚀越快。浓度越大,腐蚀越快。第13页第14页4金属防护金属防护(1)利用原电池原理利用原电池原理 保护法。在被保护钢铁保护法。在被保护钢铁设备上装上若干较活泼金属如设备上装上若干较活泼金属如 ,让被保护金属作原电池,让被保护金属作原电池 ,比如,比如在船舶外壳装上锌块。在船舶外壳装上锌块。(2)利用电解
7、池原理利用电解池原理 保护法。用被保护钢铁设备保护法。用被保护钢铁设备作作 ,惰性电极作,惰性电极作 ,外接直流电源。,外接直流电源。5其它方法其它方法改改变变金属内部金属内部结结构,如构,如 ;加涂防;加涂防护层护层如如 、等方法。等方法。牺牺牲阳极阴极牲阳极阴极锌锌正极正极外加外加电电源阴极源阴极阴极阴极阳极阳极不不锈钢锈钢电镀电镀喷喷漆漆涂油脂涂油脂第15页原原电电池工作原理池工作原理 1原电池工作原理原电池工作原理尤其提醒尤其提醒分析原分析原电电池池时时从从负负极极发发生氧化反生氧化反应应,正极,正极发发生生还还原反原反应应入手。入手。第16页 (高考福建理综)控制适合条件,将反应2F
8、e32I 2Fe2I2设计成以下列图所表示原电池。以下判断不正确是()思绪点拨思绪点拨本题突破口:本题突破口:(1)分析反应开始时,甲、乙两池中得电子分析反应开始时,甲、乙两池中得电子(或失电子或失电子)物质,然后判物质,然后判断正负极。断正负极。(2)从化学平衡移动入手。从化学平衡移动入手。A反反应应开始开始时时,乙中石墨,乙中石墨电电极上极上发发生氧化生氧化反反应应B反反应应开始开始时时,甲中石墨,甲中石墨电电极上极上Fe3被被还还原原C电电流流计读计读数数为为零零时时,反,反应应到达化学平衡到达化学平衡状状态态D电电流流计读计读数数为为零后,在甲中溶入零后,在甲中溶入FeCl2固固体,乙
9、中石墨体,乙中石墨电电极极为负为负极极第17页听课统计听课统计装置乙中装置乙中I失去电子放电,故乙中石墨电极上发生氧失去电子放电,故乙中石墨电极上发生氧化反应,选项化反应,选项A正确;由总反应化学方程式知,正确;由总反应化学方程式知,Fe3被还原成被还原成Fe2,选项选项B正确;当电流计读数为零时,则说明电路中没有电子发生转移,正确;当电流计读数为零时,则说明电路中没有电子发生转移,可证实反应到达平衡,选项可证实反应到达平衡,选项C正确;加入正确;加入FeCl2,电离产生,电离产生Fe2,该离,该离子存在造成平衡逆向移动,则子存在造成平衡逆向移动,则Fe2失去电子生成失去电子生成Fe3,装置甲
10、中石墨,装置甲中石墨作为负极,选项作为负极,选项D错。错。【答案】【答案】D第18页1用以下装置和用以下装置和试剂组试剂组成一个原成一个原电电池池(如如图图),以下叙述正确是,以下叙述正确是()A该电该电池池负负极反极反应为应为:Age=AgB将将铜铜片浸入片浸入AgNO3溶液中溶液中发发生化学反生化学反应应与与该该原原电电池反池反应应相同相同C在外在外电电路中,路中,电电子由子由银电银电极流向极流向铜电铜电极极D试验过试验过程中取出程中取出盐桥盐桥,原,原电电池仍池仍继续继续工作工作解析解析:负极应失电子,负极应失电子,A错;错;Cu为负极,电子应从为负极,电子应从Cu流入流入Ag,C错;错
11、;取出盐桥,不能形成闭合电路,取出盐桥,不能形成闭合电路,D错。错。答案答案:B第19页原原电电池正池正负负极判断极判断 及及电电极反极反应应式式书书写写1正、负极判断正、负极判断尤其提醒尤其提醒原原电电池中放出气体一定是池中放出气体一定是H2。第20页2电极反应式书写电极反应式书写(1)普通电极反应式书写普通电极反应式书写第21页尤其提醒尤其提醒(1)书书写写电电极反极反应应式式时时,注意介,注意介质质是否参加反是否参加反应应。碱性介。碱性介质电质电极反极反应应中不能出中不能出现现H,酸性介,酸性介质电质电极反极反应应中不能出中不能出现现OH。(2)燃料燃料电电池正极池正极(O2作氧化作氧化
12、剂剂)反反应应式普通式普通为为:酸性条件:酸性条件:O24e4H=2H2O碱性或中性条件:碱性或中性条件:O24e2H2O=4OH高温无水固体高温无水固体电电解解质质:O24e=2O2第22页 天津是我国研天津是我国研发发和生和生产锂产锂离子离子电电池主要基地。池主要基地。锂锂离子离子电电池正极池正极材料是含材料是含锂锂二氧化二氧化钴钴(LiCoO2),充,充电时电时LiCoO2中中Li被氧化,被氧化,Li迁迁移并以原子形式嵌入移并以原子形式嵌入电电池池负负极材料碳极材料碳(C6)中,以中,以LiC6表示。表示。电电池反池反应应为为LiCoO2C6 CoO2LiC6,以下,以下说说法正确是法正
13、确是()A充充电时电时,电电池池负负极反极反应为应为LiC6e=LiC6B放放电时电时,电电池正极反池正极反应为应为CoO2Lie=LiCoO2C羧羧酸、醇等含活酸、醇等含活泼氢泼氢有机物可用作有机物可用作锂锂离子离子电电池池电电解解质质D锂锂离子离子电电池比能量池比能量(单单位位质质量量释释放能量放能量)低低思绪点拨思绪点拨(1)审准题再分析,放电时是原电池,充电时是电解审准题再分析,放电时是原电池,充电时是电解池池(2)结合结合Li性质分析判断。性质分析判断。第23页听课统计听课统计在充电时,电池负极接外电源负极,为阴极,发生是在充电时,电池负极接外电源负极,为阴极,发生是还原反应还原反应
14、LiC6e=LiC6,故,故A错误。在放电时电池正极是错误。在放电时电池正极是Li(CoO2)得电子,故得电子,故B正确。电池电解质不可能是能与正确。电池电解质不可能是能与Li反应有活泼氢反应有活泼氢物质,那样将会产生物质,那样将会产生H2,故,故C不正确。因为不正确。因为Li摩尔质量小,单位质量摩尔质量小,单位质量锂产生电量最大,故锂产生电量最大,故D不正确。不正确。【答案】【答案】B第24页解析解析:在正极:在正极O2得电子生成得电子生成O2,故,故O2由正极移向负极;故由正极移向负极;故A和和D错,错,C对;本电池是高温熔融盐作电解质,无对;本电池是高温熔融盐作电解质,无OH参加,参加,
15、B错。错。答案答案:C第25页原原电电池原理池原理应应用用1加紧化学反应速率加紧化学反应速率理论上,氧化还原反应均可设计成原电池,因有电流产生,加紧了理论上,氧化还原反应均可设计成原电池,因有电流产生,加紧了电子转移,从而加紧了化学反应速率,如:试验室利用电子转移,从而加紧了化学反应速率,如:试验室利用Zn与稀与稀H2SO4反应制取反应制取H2时,稀时,稀H2SO4中滴入几滴中滴入几滴CuSO4溶液,从而加紧了溶液,从而加紧了H2逸出。逸出。2比较金属活泼性比较金属活泼性据溶解据溶解(或或质质量减量减轻轻)为负为负极,极,质质量增加量增加(或或产产生气泡生气泡)为为正极,正极,结结合合负负极活
16、极活泼泼性正极活性正极活泼泼性,便作出性,便作出结论结论。3用于金属防护用于金属防护使被保使被保护护金属制品作原金属制品作原电电池正极而得到保池正极而得到保护护。比如,要保。比如,要保护护一个一个铁铁制制输输水管道或水管道或钢铁桥钢铁桥梁等,可用梁等,可用导线导线将其与一将其与一块锌块块锌块相相连连,使,使锌锌作原作原电电池池负负极。极。第26页4设计原电池设计原电池(1)首先将已知氧化还原反应拆分为两个半反应;首先将已知氧化还原反应拆分为两个半反应;(2)电极材料选择电极材料选择在原电池中,选择还原性较强物质作为负极;活动性较弱物质作为在原电池中,选择还原性较强物质作为负极;活动性较弱物质作
17、为正极。而且,原电池电极必须导电。电池中负极必须能够与电解质溶正极。而且,原电池电极必须导电。电池中负极必须能够与电解质溶液反应。液反应。(3)电解质溶液选择电解质溶液选择电解质溶液普通要能够与负极发生反应,或者电解质溶液中溶解其电解质溶液普通要能够与负极发生反应,或者电解质溶液中溶解其它物质能与负极发生反应它物质能与负极发生反应(如空气中氧气如空气中氧气)。但假如两个半反应分别在。但假如两个半反应分别在两个容器中进行两个容器中进行(中间连接盐桥中间连接盐桥),则左右两个容器中电解质溶液应选,则左右两个容器中电解质溶液应选择与电极材料相同阳离子。如在铜择与电极材料相同阳离子。如在铜锌组成原电池
18、中,负极金属锌浸锌组成原电池中,负极金属锌浸泡在含有泡在含有Zn2电解质溶液中,而正极铜浸泡在含有电解质溶液中,而正极铜浸泡在含有Cu2溶液中。溶液中。第27页(4)按要求画出原按要求画出原电电池装置池装置图图。如依据以下反如依据以下反应设计应设计原原电电池:池:第28页 (无锡模拟)依据氧化还原反应:2Ag(aq)Cu(s)=Cu2(aq)2Ag(s)设计原电池如图所表示,其中盐桥为琼胶饱和KNO3盐桥。请回答以下问题:(1)电电极极X材料是材料是_;电电解解质质溶液溶液Y是是_;(2)银电银电极极为电为电池池_极,写出两极,写出两电电极极电电极反极反应应式:式:银电银电极:极:_;X电电极
19、:极:_。(3)外外电电路中路中电电子是从子是从_电电极流向极流向_电电极。极。第29页思绪点拨思绪点拨解题关键点:解题关键点:(1)将总反应拆成两个半反应。将总反应拆成两个半反应。(2)分析电极材料分析电极材料X和溶液和溶液Y应该是什么?应该是什么?听课统计听课统计依据题给原电池反应可知,负极材料为铜,正极材依据题给原电池反应可知,负极材料为铜,正极材料为料为Ag。【答案】【答案】(1)铜铜AgNO3溶液溶液(2)正正Age=AgCu2e=Cu2(3)铜铜(X)Ag(4)B第30页3将将2Fe3Cu=2Fe2Cu2设计设计成一个原成一个原电电池,画出装置池,画出装置图图(带盐桥带盐桥),标标
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