2014屆高考化學知識梳理復習課件10

1、 1了解原電池的工作原理，能寫出電極反應式和電池反應方程式。 2了解常見化學電源的種類及其工作原理。第二講原電池化學電源第二講原電池化學電源 1新型電池的原理分析，電極判斷，電極和電池反應式的書寫。 2原電池在能源危機的作用。 一、原電池 1裝置特點： 轉化為 。 2原電池的電極原電池的負極 金屬發(fā)生 反應向外電路 電子原電池的正極 金屬(或惰性電極如石墨)發(fā)生 外電路提供的電子化學能化學能電能電能活潑活潑氧化氧化不活潑不活潑還原反應還原反應接受接受提供提供 3原電池的構成條件(1)能自發(fā)地發(fā)生 。(2)電解質溶液(構成電路或參加反應)。(3)由還原劑和導體構成 極系統(tǒng)，由氧化劑和導體構成 極

2、系統(tǒng)。(4)形成 (兩電極接觸或用導線連接)。氧化還原反應氧化還原反應負負正正閉合回路閉合回路 4工作原理(以鋅銅原電池為例，如圖所示)電極名稱負極正極電極材料電極反應反應類型氧化反應還原反應電子流向由 沿導線流向_ZnCuZn2e=Zn2Cu22e=Cu負極負極正極正極ZnCu2=Zn2Cu 原電池內部陰、陽離子如何移動？為什么？提示陰離子移向負極、陽離子移向正極，這是因為負極失電子，生成大量陽離子聚集在負極附近，致使該極附近有大量正電荷，所以溶液中的陰離子要移向負極；正極得電子，該極附近的陽離子因得電子生成電中性物質而使該極附近帶負電荷，所以溶液中陽離子要移向正極。 原電池的模型中常用鹽橋

3、連接，它的作用是什么？能否用一導線代替？提示鹽橋的作用是連接兩燒杯中的電解質形成閉合回路，通過帶電離子的定向移動，平衡燒杯中電解質溶液的電荷，不能用一根導線連接，因為導線是不能傳遞陰陽離子的。 二、常見化學電源電池負極反應正極反應總反應式堿性鋅錳電池2MnO22H2O2e=2MnOOH2OH鉛蓄電池Pb(s)PbO2(s)2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)2H2O(l)Zn2OH2e=Zn(OH)2Zn2MnO22H2O=2MnOOHZn(OH)2電池負極反應正極反應總反應式氫氧燃料電池酸性2H24e=4HO24e4H=2H2O2H2O2=2H2O堿性2H24e4OH=4H2OO24e2

4、H2O=4OH固體2H24e=4HO24e=2O2可充電電池充電時電極與外接電源的正、負極如何連接？提示可充電電池充電時的電極接法為：四個觀察原電池的四個判定方法觀察電極兩極為導體且存在活潑性差異(燃料電池的電極一般為惰性電極)；觀察溶液兩極插入溶液中；觀察回路形成閉合回路或兩極直接接觸；觀察本質原電池反應是自發(fā)的氧化還原反應。四個規(guī)律金屬腐蝕的四個規(guī)律電解池原理引起的腐蝕原電池原理引起的腐蝕化學腐蝕有防護措施的腐蝕。對同一種金屬來說，腐蝕的快慢：強電解質溶液弱電解質溶液非電解質溶液?；顫娦圆煌膬山饘?，活潑性差別越大，腐蝕越快。對同一種電解質溶液來說，電解質溶液濃度越大，腐蝕越快。 問題征解

5、在金屬的電化學腐蝕中，做氧化劑的只有O2和H嗎？提示不是。其他氧化性微粒也可以使金屬發(fā)生電化學腐 蝕。 必考點51 原電池正負極的判斷方法和電極反應式的書寫 一、原電池的正負極的判斷 二、電極反應式的書寫 1一般電極反應式的書寫.向B燒杯中逐滴加入濃鹽酸.向B燒杯中逐滴加入40% NaOH溶液結果發(fā)現(xiàn)電流表指針均發(fā)生偏轉。試回答下列問題：(1)兩次操作中指針為什么發(fā)生偏轉？(2)兩次操作過程中指針偏轉方向為什么相反？試用化學平衡移動原理解釋之。(3)操作過程中C1棒上發(fā)生的反應為_；(4)操作過程中C2棒上發(fā)生的反應為_。(5)操作過程中，鹽橋中的K移向_燒杯溶液(填“A”或“B”)。解 析解

6、 析由 于 酸性 條 件 下 發(fā)生 反 應由 于 酸性 條 件 下 發(fā)生 反 應 AsO34 2I2H=AsO33I2H2O，堿性條件下發(fā)生反應，堿性條件下發(fā)生反應 AsO33I22OH=AsO34H2O2I都是氧化還原反應都是氧化還原反應。 而且滿足構而且滿足構成原電池的三大要素：成原電池的三大要素：不同環(huán)境中的兩電極不同環(huán)境中的兩電極(連接連接)；電電解質溶液解質溶液(電極插入其中并與電極自發(fā)反應電極插入其中并與電極自發(fā)反應)；形成閉合回形成閉合回路。路。當加酸時當加酸時，c(H)增大增大，C1：2I2e=I2，這是負極這是負極；C2：AsO342H2e=AsO33H2O，這是正極。，這是

7、正極。當加堿時，當加堿時，c(OH)增大，增大，C1：I22e=2I，這是正極，這是正極；C2：AsO332OH2e=AsO34H2O，這是負極。，這是負極。原電池正、負極的判斷基礎是自發(fā)進行的氧化還原反應，如果給出一個化學反應方程式判斷正、負極，可以直接根據(jù)化合價的升降來判斷，發(fā)生氧化反應的一極為負極，發(fā)生還原反應的一極為正極。判斷電極時，不能簡單地依據(jù)金屬的活潑性來判斷，要看反應的具體情況，如：a.Al在強堿性溶液中比Mg更易失電子，Al作負極，Mg作正極；b.Fe、Al在濃HNO3中鈍化后，比Cu等金屬更難失電子，Cu等金屬作負極，F(xiàn)e、Al作正極。原電池正負極判斷的注意點原電池正負極判

8、斷的注意點 【應用1】(2013保定質檢)原電池正、負電極的極性不僅與電極材料的性質有關，也與電解質溶液有關。下列由不同材料組成的原電池，電極反應正確的是 ()。A由Fe、Cu與稀硫酸組成的原電池，其負極反應式為Fe3e=Fe3B由Al、Mg與氫氧化鈉溶液組成的原電池，其負極反應式為Mg2e2OH=Mg(OH)2C由Pb、Cu與氯化鐵溶液組成的原電池，其正極反應式為Cu2e=Cu2D由Al、Cu與濃硝酸組成的原電池，其負極反應式為Cu2e=Cu2 答案D 必考點52 原電池原理在化工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及科研中的應用 1加快氧化還原反應的速率一個自發(fā)進行的氧化還原反應，設計成原電池時反應速率增大。例如，

9、在Zn與稀H2SO4反應時加入少量CuSO4溶液能使產(chǎn)生H2的反應速率加快。 2比較金屬活動性強弱兩種金屬分別做原電池的兩極時，一般做負極的金屬比做正極的金屬活潑。例如，有兩種金屬a、b，用導線連接后插入到稀H2SO4中，觀察到a溶解，b極上有氣泡產(chǎn)生，則推測a為負極，b為正極，則金屬活動性ab。 3用于金屬的防護使被保護的金屬制品做原電池正極而得到保護。例如，要保護一個鐵質的輸水管道或鋼鐵橋梁等，可用導線將其與一塊鋅塊相連，使鋅做原電池的負極。 4設計電池，制造化學電源如根據(jù)以下反應設計的原電池如下表所示：原理負極正極電解質溶液電極反應2FeCl3Cu=2FeCl2CuCl2Cu C(Fe3

10、)FeCl3溶液負極：Cu2e=Cu2正極：2Fe32e=2Fe2 5.探究金屬腐蝕的快慢規(guī)律不同類型的腐蝕規(guī)律電解原理引起的腐蝕原電池原理引起的腐蝕化學腐蝕有防護措施的腐蝕 【典例2】(2012吉林期末質檢)實驗發(fā)現(xiàn)，298 K時，在FeCl3酸性溶液中加入少量鋅粒后，F(xiàn)e3立即被還原成Fe2。某化學興趣小組根據(jù)該實驗事實設計了如圖所示的原電池裝置。下列有關說法中正確的是 ()。A該原電池的正極反應是：Zn2e=Zn2B左燒杯中溶液的紅色逐漸褪去C該電池鉑電極上有氣泡出現(xiàn)D該電池總反應為：3Zn2Fe3=2Fe3Zn2解析正極是得電子的反應，A錯誤；左燒杯中的電極反應式為Fe3e=Fe2，B

11、正確、C錯誤；因為在金屬活動性順序中鐵排在H的前面，在酸性溶液中不會生成Fe，D錯誤。答案B理論上能自發(fā)進行的氧化還原反應都可以設計成原電池。(1)將氧化還原反應拆成氧化反應和還原反應兩個半反應，分別作原電池的負極和正極。(2)確定電極材料,如發(fā)生氧化反應的物質為金屬單質，可用該金屬直接作負極；如為氣體(如H2)或溶液中的還原性離子，可用惰性電極(如Pt、碳棒)作負極。,發(fā)生還原反應的電極材料必須不如負極材料活潑。(3)確定電解質溶液,一般選用反應物中的電解質溶液即可。(4)構成閉合回路。 A反應開始時，乙中石墨電極上發(fā)生氧化反應 B反應開始時，甲中石墨電極上Fe3被還原 C電流計讀數(shù)為零時，

12、反應達到化學平衡狀態(tài) D電流計讀數(shù)為零后，在甲中溶入FeCl2固體， 乙中的石墨電極為負極 答案D 原電池反應的本質就是氧化還原反應。因此正確書寫氧化還原反應方程式并能標出電子轉移的方向和數(shù)目是正確書寫電極反應式的基礎，通過電池反應中轉移電子的數(shù)目可確定電極反應中得失的電子數(shù)目，通過電池反應中的氧化劑、還原劑和氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物可確定電極反應中的反應物和產(chǎn)物。具體步驟如下：首先根據(jù)題意寫出電池反應。標出電子轉移的方向和數(shù)目，指出氧化劑、還原劑。根據(jù)還原劑負極材料，氧化產(chǎn)物負極產(chǎn)物，氧化劑正極材料，還原產(chǎn)物正極產(chǎn)物來確定原電池的正、負極和反應產(chǎn)物。根據(jù)電池反應中轉移電子的數(shù)目來確定電極反應中得失

13、的電子數(shù)目。注意環(huán)境介質對反應產(chǎn)物的影響。寫出正確的電極反應式。試卷采樣(12分)某學校研究性學習小組欲以鎂條、鋁片為電極，以稀NaOH溶液為電解質溶液設計原電池。(1)給你一只安培表，請你畫出該原電池的示意圖，并標出正負極。 當場指導 審題指導 在所給的電極材料中，鋁片能與NaOH溶液發(fā)生自發(fā)的氧化 還原反應： 2Al2NaOH6H2O=2NaAl(OH)43H2 還原劑氧化劑氧化產(chǎn)物還原產(chǎn)物 由此可知： 負極(Al)：2Al6e8OH=2Al(OH)4 正極(Mg)：6H2O6e=3H26OH 失分提示 1原電池的正極和負極除與活潑性有關外，還與接觸到溶 液的酸堿性有關。 2原電池中電極反

14、應與溶液的酸堿性有一定關系。 評分細則 (1)如右圖所示(4分)(不標正負極扣2分) (2)2Al8OH6e= 2Al(OH)4(4分) (3)6H2O6e=3H26OH(4分) Hold住考向考向1原電池的工作原理5年12考考向2原電池原理的綜合應用5年8考名師揭秘 原電池原理的分析和應用是高考的熱點。預測2014年關于新型電源的工作原理分析、電極反應式的書寫仍會在高考中出現(xiàn)，必須高度關注。 角度1.原電池工作原理 1(2012福建理綜，9)將下圖所示實驗裝置的K閉合，下列判斷正確的是 ()。 答案A 2(2011廣東，12)某小組為研究電化學原理，設計如圖裝置，下列敘述不正確的是 ()。A

15、a和b不連接時，鐵片上會有金屬銅析出Ba和b用導線連接時，銅片上發(fā)生的反應為：Cu22e=CuC無論a和b是否連接，鐵片均會溶解，溶液均從藍色逐漸變成淺綠色Da和b分別連接直流電源正、負極，電壓足夠大時，Cu2向銅電極移動解析a和b不連接時，鐵與CuSO4溶液發(fā)生反應：FeCu2=Fe2Cu，A項正確；a和b用導線連接時，組成了原電池，F(xiàn)e作負極，Cu作正極，銅片上發(fā)生還原反應：Cu22e=Cu，鐵片上發(fā)生氧化反應：Fe2e=Fe2，B項正確；通過以上分析可知，無論a和b是否連接，均發(fā)生反應：FeCu2=Fe2Cu，故溶液均從藍色(Cu2的顏色)逐漸變成淺綠色(Fe2的顏色)，C項正確；a和b

16、分別連接直流電源正、負極時，構成電解池，銅片作陽極，鐵片作陰極，Cu2應向陰極(鐵電極)移動，D項錯誤。答案D 角度2.新型化學電池 3(2011安徽理綜，12)研究人員最近發(fā)明了一種“水”電池，這種電池能利用淡水與海水之間含鹽量差別進行發(fā)電，在海水中電池總反應可表示為：5MnO22Ag2NaCl=Na2Mn5O102AgCl，下列“水”電池在海水中放電時的有關說法正確的是 ()。A正極反應式：AgCle=AgClB每生成1 mol Na2Mn5O10轉移2 mol電子CNa不斷向“水”電池的負極移動DAgCl是還原產(chǎn)物解析A項，AgCle=AgCl應為負極反應式，故錯誤；B項，負極只有Ag失

17、電子，根據(jù)電荷守恒，由總反應式可知B項正確；C項，Na向正極移動，故錯誤；D項，AgCl為氧化產(chǎn)物，故錯誤。答案B 4(2010安徽，11)某固體酸燃料電池以CsHSO4固體為電解質傳遞H，其基本結構如圖，電池總反應可表示為：2H2O2=2H2O，下列有關說法正確的是()。A電子通過外電路從b極流向a極Bb極上的電極反應式為：O22H2O4e=4OHC每轉移0.1 mol電子，消耗1.12 L的H2DH由a極通過固體酸電解質傳遞到b極解析本題考查原電池知識，意在考查考生的分析能力。該原電池的化學原理是H2被氧化，在負極(a極)發(fā)生反應：H22e=2H，H由a極轉移到b極，D項正確；O2發(fā)生還原

18、反應，在正極(b極)發(fā)生反應：O24H4e=2H2O，則電子從a極流向b極，A、B兩項不正確；C項因未指明氣體所處的溫度和壓強，不正確。答案D 1(2012全國，11)四種金屬片兩兩相連浸入稀硫酸中都可組成原電池。相連時，外電路電流從流向；相連時，為正極；相連時，上有氣泡逸出；相連時，的質量減少。據(jù)此判斷這四種金屬活動性由大到小的順序是 ()。A BC D解析相連時，外電路電流從流向，說明為負極，為正極，金屬活動性：；相連時，為正極，為負極，金屬活動性：；相連時，上有氣泡逸出，說明為負極，為正極，金屬活動性：；相連時，的質量減小，說明為負極，為正極，金屬活動性：。由此可知，金屬活動性：，B項正

19、確。答案B 角度2.電化學腐蝕與防護 2(2012山東理綜，13)下列與金屬腐蝕有關的說法正確的是 ()。 A圖a中，插入海水中的鐵棒，越靠近底端腐蝕越嚴重 B圖b中，開關由M改置于N時，CuZn合金的腐蝕速率減小 C圖c中，接通開關時Zn腐蝕速率增大，Zn上放出氣體的速率也增大 D圖d中，ZnMnO2干電池自放電腐蝕主要是由MnO2的氧化作用引起的解析A項，因液面處氧氣的濃度大且與海水接觸，故在液面處鐵棒腐蝕最嚴重；C項，接通開關后形成原電池，Zn的腐蝕速率增大，H在Pt電極上放電產(chǎn)生H2；D項，干電池自放電腐蝕是NH4Cl產(chǎn)生的H的氧化作用引起的。答案B 3(2011浙江理綜，10)將Na

20、Cl溶液滴在一塊光亮清潔的鐵板表面上，一段時間后發(fā)現(xiàn)液滴覆蓋的圓圈中心區(qū)(a)已被腐蝕而變暗，在液滴外沿形成棕色鐵銹環(huán)(b)，如圖所示。導致該現(xiàn)象的主要原因是液滴之下氧氣含量比邊緣處少。下列說法正確的是 ()。 A液滴中的Cl由a區(qū)向b區(qū)遷移 B液滴邊緣是正極區(qū)，發(fā)生的電極反應為：O22H2O4e=4OH C液滴下的Fe因發(fā)生還原反應而被腐蝕，生成的Fe2由a區(qū)向b區(qū)遷移，與b區(qū)的OH形成Fe(OH)2，進一步氧化、脫水形成鐵銹 D若改用嵌有一銅螺絲釘?shù)蔫F板，在銅鐵接觸處滴加NaCl溶液，則負極發(fā)生的電極反應為：Cu2e=Cu2解析Cl由b區(qū)向a區(qū)遷移，A錯；正極反應為O22H2O4e=4OH

21、，B正確；由題干知鐵板發(fā)生吸氧腐蝕，鐵作負極，發(fā)生氧化反應，因此C項錯；銅螺絲釘作正極，因此D錯。答案B 角度3.電池在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活中的應用 4(2012四川理綜，11)一種基于酸性燃料電池原理設計的酒精檢測儀，負極上的反應為：CH3CH2OH4eH2O=CH3COOH4H。下列有關說法正確的是()。A檢測時，電解質溶液中的H向負極移動B若有0.4 mol電子轉移，則在標準狀況下消耗4.48 L氧氣C電池反應的化學方程式為： CH3CH2OHO2=CH3COOHH2OD正極上發(fā)生的反應為：O24e2H2O=4OH解析A項，檢測時，電解質溶液中的H移向正極；B項，若反應中有0.4 mol電子

22、轉移，則在標況下消耗的O2體積為2.24 L；D項，電解質溶液呈酸性，正極上發(fā)生的反應為O24e4H=2H2O。答案C 5(2012海南化學，16)新型高效的甲烷燃料電池采用鉑為電極材料，兩電極上分別通入CH4和O2，電解質為KOH溶液。某研究小組將兩個甲烷燃料電池串聯(lián)后作為電源，進行飽和氯化鈉溶液電解實驗，如圖所示?；卮鹣铝袉栴}：(1)甲烷燃料電池正極、負極的電極反應分別為_、_；(2)閉合K開關后，a、b電極上均有氣體產(chǎn)生，其中b電極上得到的是_，電解氯化鈉溶液的總反應方程式為_。(3)若每個電池甲烷通入量為1 L(標準狀況)，且反應完全，則理論上通過電解池的電量為_(法拉第常數(shù)F9.65104 Cmol1，列式計算)，最多能產(chǎn)生的氯氣體積為_L(標準狀況)。 【常見考點】 原電池原理在新型電池中的應用原電池原理在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應用金屬活潑性強弱比較的實驗探究金屬腐蝕快慢因素的實驗探究 【?？碱}型】 選擇題填空題 【樣題1】 原電池原理在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活中的應用我國大力發(fā)展清潔能源產(chǎn)業(yè)，以太陽能為代表的新能源產(chǎn)業(yè)規(guī)模發(fā)展迅速。試完成下列問題：(2)為體現(xiàn)節(jié)能減排的理念，中國研制出了新型燃料電池汽車，該車裝有“綠色心臟”質子交換膜燃料電池。如圖是某種質子交換膜燃料電池原理