不是所有氧化還原反應(yīng)都可以設(shè)計成原電池課件(PPT 40頁)

1、第2講原電池化學(xué)電源【考綱要求】 1.理解原電池的構(gòu)成、工作原理及應(yīng)用,能書寫電極反應(yīng)和總反應(yīng)方程式。2.了解常見化學(xué)電源的種類及其工作原理。第1頁，共40頁。知識整合 核心主干 系統(tǒng)全面考點(diǎn)一 原電池工作原理1.概念和反應(yīng)本質(zhì)原電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,其反應(yīng)本質(zhì)是 。氧化還原反應(yīng)2.構(gòu)成條件反應(yīng)能發(fā)生 的氧化還原反應(yīng)(一般是活潑性強(qiáng)的金屬與電解質(zhì)溶液反應(yīng))電極一般是活潑性不同的兩電極(金屬或 )閉合回路形成需三個條件: ;兩電極直接或間接接觸;兩電極插入電解質(zhì)溶液中自發(fā)進(jìn)行石墨電解質(zhì)溶液第2頁，共40頁。3.工作原理鋅 氧化還原銅銅負(fù)極正極鋅第3頁，共40頁。【多維思考】1.判斷下列

2、說法是否正確,正確的畫“”,錯誤的畫“”。(1)不是所有氧化還原反應(yīng)都可以設(shè)計成原電池。()(2)在原電池中,負(fù)極材料的活潑性一定比正極材料強(qiáng)。()(3)帶有“鹽橋”的原電池比不帶“鹽橋”的原電池電流持續(xù)時間長。()(4)原電池工作時,溶液中的陽離子向負(fù)極移動,鹽橋中的陽離子向正極移動。()(5)在鋅銅原電池中,因為有電子通過電解質(zhì)溶液形成閉合回路,所以有電流產(chǎn)生。()(6)在原電池中,正極本身一定不參與電極反應(yīng),負(fù)極本身一定要發(fā)生氧化反應(yīng)。()提示:(1)(2)(3)(4)(5)(6)2.在雙液原電池中,鹽橋的作用是什么?提示:形成閉合回路,使兩溶液保持電中性。第4頁，共40頁。題組演練 精

3、挑細(xì)選 練透練全題組一 原電池工作原理 D1.(2017浙江嘉興模擬)下列說法正確的是( )A.構(gòu)成原電池的兩個電極必須是活潑性不同的兩種金屬B.如圖原電池中,電流由鋅棒經(jīng)外電路流向銅棒C.通過構(gòu)成原電池,能將反應(yīng)的化學(xué)能全部轉(zhuǎn)化為電能D.銀鋅鈕扣電池的放電反應(yīng):Zn+Ag2O+H2O Zn(OH)2+2Ag,其中Ag2O作正極,發(fā)生還原反應(yīng)第5頁，共40頁。2.分析下圖所示的四個原電池裝置,其中結(jié)論正確的是( )B第6頁，共40頁。第7頁，共40頁。練后歸納 判斷原電池正、負(fù)極的五種方法注意:原電池的正極和負(fù)極與電極材料的性質(zhì)有關(guān),也與電解質(zhì)溶液有關(guān),不要形成活潑電極一定作負(fù)極的思維定式。第

4、8頁，共40頁。題組二 鹽橋原電池3.(2016江西銅鼓二模)用銅片、銀片設(shè)計成如圖所示的原電池。以下有關(guān)該原電池的敘述正確的是( )A.電子通過鹽橋從乙池流向甲池B.銅導(dǎo)線替換鹽橋,原電池將能繼續(xù)工作C.開始時,銀片上發(fā)生的反應(yīng)是Ag-e- Ag+D.將銅片浸入AgNO3溶液中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)與該原電池總反應(yīng)相同D第9頁，共40頁。4.控制適合的條件,將反應(yīng)Fe3+Ag Fe2+Ag+設(shè)計成如圖所示的原電池(鹽橋裝有瓊脂硝酸鉀溶液;靈敏電流計的0刻度居中,左右均有刻度)。已知接通后觀察到電流計指針向右偏轉(zhuǎn)。下列判斷正確的是( )A.鹽橋中的K+移向乙燒杯B.一段時間后,電流計指針反向偏轉(zhuǎn),越過

5、0刻度,向左邊偏轉(zhuǎn)C.在外電路中,電子從石墨電極流向銀電極D.電流計指針居中后,往甲燒杯中加入一定量的鐵粉,電流計指針將向左偏轉(zhuǎn)解析:該原電池中,Ag失電子作負(fù)極,石墨作正極,鹽橋中K+移向正極(甲燒杯);一段時間后,原電池反應(yīng)結(jié)束,電流計指針指向0;原電池外電路電子由負(fù)極流向正極,所以電子從銀電極流向石墨電極;電流計指針居中后,往甲燒杯中加入一定量的鐵粉,由2Fe3+Fe 3Fe2+,c(Fe3+)降低,c(Fe2+) 增大,該平衡向左移動,故電流計指針向左偏轉(zhuǎn)。D第10頁，共40頁。練后歸納 氧化還原反應(yīng)(可逆)設(shè)計成原電池的規(guī)律當(dāng)氧化劑得電子速率與還原劑失電子速率相等時,可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)

6、平衡狀態(tài),電流表指針示數(shù)為零;當(dāng)電流表指針往相反方向偏轉(zhuǎn),暗示電路中電子流向相反,說明化學(xué)平衡移動方向相反。第11頁，共40頁。知識整合 核心主干 系統(tǒng)全面1.設(shè)計制作化學(xué)電源拆分反應(yīng) 將氧化還原反應(yīng)分成兩個半反應(yīng)選擇電極材料 將還原劑(一般為比較活潑金屬)作 ,活潑性比負(fù) 極弱的金屬或非金屬導(dǎo)體作 .構(gòu)成閉合回路 如果兩個半反應(yīng)分別在兩個容器中進(jìn)行(中間連接鹽 橋),則兩個容器中的電解質(zhì)溶液應(yīng)含有與 . 相同的金屬的陽離子畫出裝置圖 結(jié)合要求及反應(yīng)特點(diǎn),畫出原電池裝置圖,標(biāo)出電極材 料名稱、正負(fù)極、電解質(zhì)溶液等考點(diǎn)二原電池原理的四大應(yīng)用負(fù)極正極 電極材料 第12頁，共40頁。2.加快氧化還原

7、反應(yīng)的速率一個 進(jìn)行的氧化還原反應(yīng),設(shè)計成原電池時反應(yīng)速率 。例如,在Zn與稀H2SO4反應(yīng)時加入少量CuSO4溶液能使產(chǎn)生H2的反應(yīng)速率加快。3.比較金屬活動性強(qiáng)弱兩種金屬分別作原電池的兩極時,一般作 的金屬比作 的金屬活潑。4.用于金屬的防護(hù)使被保護(hù)的金屬制品作原電池 而得到保護(hù)。例如,要保護(hù)一個鐵質(zhì)的輸水管道或鋼鐵橋梁等,可用導(dǎo)線將其與一塊鋅塊相連,使鋅作原電池的負(fù)極。自發(fā)增大負(fù)極正極正極第13頁，共40頁?！径嗑S思考】1.電工經(jīng)常說的一句口頭禪:“鋁接銅,瞎糊弄”,所以電工操作上規(guī)定不能把銅導(dǎo)線與鋁導(dǎo)線連接在一起使用,試說明原因: 。提示:銅、鋁接觸在潮濕的環(huán)境中形成原電池,加快了鋁的

8、腐蝕,易造成電路斷路2.有A、B、C、D四種金屬,做如下實(shí)驗:將A與B用導(dǎo)線連接起來,浸入電解質(zhì)溶液中,B不易腐蝕;將A、D分別投入等物質(zhì)的量濃度的鹽酸中,D比A反應(yīng)劇烈;將銅浸入B的鹽溶液里,無明顯變化,如果把銅浸入C的鹽溶液里,有金屬C析出。據(jù)此判斷它們的活動性由強(qiáng)到弱的順序是。提示:DABC第14頁，共40頁。題組演練 精挑細(xì)選 練透練全題組一 判斷金屬的活潑性及反應(yīng)速率1.(2016江西萍鄉(xiāng)校級三模)X、Y、Z、M四種金屬,已知X可以從Y的鹽溶液中置換出Y;X和Z作原電池電極時,Z為正極;Y和Z的離子共存于電解液中,Y離子先放電;M的離子的氧化性強(qiáng)于Y的離子。則這四種金屬的活動性由強(qiáng)到

9、弱的順序為( )A.XYZM B.XZMYC.MZXY D.XZYMD第15頁，共40頁。D 2.等質(zhì)量的兩份鋅粉a、b,分別加入過量的稀H2SO4中,同時向a中放入少量的CuSO4溶液,如圖表示產(chǎn)生H2的體積(V)與時間(t)的關(guān)系,其中正確的是( )第16頁，共40頁。題組二 設(shè)計原電池 3.將鎘(Cd)浸在氯化鈷(CoCl2)溶液中,發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Co2+(aq)+Cd(s) Co(s)+Cd2+(aq)(aq表示溶液)。若將該反應(yīng)設(shè)計為如圖的原電池,則下列說法一定錯誤的是( )A.Cd作負(fù)極,Co作正極B.原電池工作時,電子從負(fù)極沿導(dǎo)線流向正極C.根據(jù)陰陽相吸原理,鹽橋中的陽離

10、子向負(fù)極(甲池)移動D.甲池中盛放的是CdCl2溶液,乙池中盛放的是CoCl2溶液C解析:在電池反應(yīng)中,Co2+得電子發(fā)生還原反應(yīng),則Co作正極、Cd作負(fù)極,A正確;放電時,電子從負(fù)極Cd沿導(dǎo)線流向正極Co,B正確;鹽橋中陽離子向正極區(qū)域乙池移動、陰離子向負(fù)極區(qū)域甲池移動,C錯誤;甲池中的電極為Cd,故甲池中,電解質(zhì)溶液為CdCl2溶液,乙池中盛放的是CoCl2溶液,D正確。第17頁，共40頁。4.(2016四川成都模擬)某校化學(xué)興趣小組進(jìn)行探究性活動:將氧化還原反應(yīng):2Fe3+2I- 2Fe2+I2,設(shè)計成帶鹽橋的原電池。提供的試劑:FeCl3溶液、KI溶液;其他用品任選。請回答下列問題:(

11、1)請補(bǔ)充下面原電池的裝置圖,在括號內(nèi)填上正負(fù)極的材料、電解質(zhì)溶液。解析:(1)依據(jù)原電池原理分析,氧化還原反應(yīng)中Fe3+在正極得電子發(fā)生還原反應(yīng),I-在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng),負(fù)極所在的電解質(zhì)溶液為KI溶液,正極所在的電解質(zhì)溶液為FeCl3溶液。電極材料可選取惰性電極,如石墨(碳棒)或其他不活潑性金屬。答案: (1)如圖第18頁，共40頁。(2)發(fā)生氧化反應(yīng)的電極反應(yīng)式為 。(3)反應(yīng)達(dá)到平衡時,外電路導(dǎo)線中 (填“有”或“無”)電流通過。(4)平衡后向FeCl3溶液中加入少量FeCl2固體,當(dāng)固體全部溶解后,則此時該溶液中電極變?yōu)?填“正”或“負(fù)”)極。解析: (2)發(fā)生氧化反應(yīng)的電極是負(fù)

12、極,I-失電子。(3)反應(yīng)達(dá)到平衡時,從左到右和從右到左移動的電子數(shù)目相同,故無電流產(chǎn)生。(4)平衡后向FeCl3溶液中加入少量FeCl2固體,平衡逆向移動,此時Fe2+失電子,電極變成負(fù)極。答案:(2)2I-2e- I2(3)無(4)負(fù)第19頁，共40頁。知識整合 核心主干 系統(tǒng)全面考點(diǎn)三化學(xué)電源第20頁，共40頁。1.一次電池第21頁，共40頁。2.二次電池鉛蓄電池是最常見的二次電池,總反應(yīng)為Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq) 2PbSO4(s)+2H2O(l)第22頁，共40頁。3.燃料電池(1)氫氧燃料電池是目前最成熟的燃料電池。(2)燃料電池的電極本身不參與反應(yīng),燃料和

13、氧化劑連續(xù)地由 供給。外部第23頁，共40頁。【多維思考】1.判斷下列說法是否正確,正確的畫“”,錯誤的畫“”。(1)鉛蓄電池放電時的負(fù)極和充電時的陽極均發(fā)生氧化反應(yīng)。()(2)鉛蓄電池工作時,當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.2 mol電子時,消耗的H2SO4為0.1 mol。()(3)鉛蓄電池工作時,當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.1 mol電子時,負(fù)極增加4.8 g。()(4)在化學(xué)電源中,正極本身一定不參與電極反應(yīng),負(fù)極本身一定要發(fā)生氧化反應(yīng)。()(5)二次電池充電時,充電器的正極接二次電源的正極。()提示:(1)(2)(3)(4)(5)第24頁，共40頁。2.(1)氫氧燃料電池以KOH溶液作電解質(zhì)溶液時,工作一段時間

14、后,電解質(zhì)溶液的濃度將(填“減小”“增大”或“不變”,下同),溶液的pH。(2)氫氧燃料電池以H2SO4溶液作電解質(zhì)溶液時,工作一段時間后,電解質(zhì)溶液的濃度將,溶液的pH。提示:(1)減小減小(2)減小增大第25頁，共40頁。題組演練 精挑細(xì)選 練透練全題組一 電極、電池反應(yīng)式的書寫 B 第26頁，共40頁。第27頁，共40頁。2.(2014大綱全國卷,9)如圖是在航天用高壓氫鎳電池基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種金屬氫化物鎳電池(MH-Ni電池)。下列有關(guān)說法不正確的是( )C第28頁，共40頁。解析:在原電池的負(fù)極發(fā)生的是氧化反應(yīng),在原電池的正極發(fā)生的是還原反應(yīng),分析元素化合價的升降可知,A選項正確;

15、因為該電池為金屬氫化物鎳電池,又有Ni(OH)2等產(chǎn)生,因此可用堿性溶液作電解質(zhì)溶液,B選項正確;該反應(yīng)為放電時的負(fù)極反應(yīng),C選項不正確;氫密度越大,單位體積內(nèi)放出的電量越多,電池的能量密度越高,D選項正確。第29頁，共40頁。思維建模電極反應(yīng)式書寫的三個步驟列物質(zhì)標(biāo)得失 按照負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng),正極發(fā)生還原反應(yīng);判斷出 電極反應(yīng)產(chǎn)物,標(biāo)出得失電子的數(shù)目看環(huán)境配守恒 電極產(chǎn)物在電解質(zhì)溶液中應(yīng)能穩(wěn)定存在,如堿性溶液 中生成的H+應(yīng)結(jié)合OH-生成水。電極反應(yīng)式要遵守電 荷守恒、質(zhì)量守恒和得失電子守恒等,并注意配平兩式加驗總式 兩電極反應(yīng)式相加,與總反應(yīng)式對照驗證第30頁，共40頁。題組二 燃料電池3

16、.(2016全國卷,11)鋅空氣燃料電池可用作電動車動力電源,電池的電解質(zhì)溶液為KOH溶液,反應(yīng)為2Zn+O2+4OH-+2H2O 2Zn 下列說法正確的是( )A.充電時,電解質(zhì)溶液中K+向陽極移動B.充電時,電解質(zhì)溶液中c(OH-)逐漸減小C.放電時,負(fù)極反應(yīng)為:Zn+4OH-2e- Zn(OH) D.放電時,電路中通過2 mol電子,消耗氧氣22.4 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)C第31頁，共40頁。4.某汽車尾氣分析儀以燃料電池為工作原理測定CO的濃度,其裝置如圖所示,該電池中電解質(zhì)為氧化釔氧化鈉,其中O2-可以在固體介質(zhì)NASICON中自由移動。(1)其反應(yīng)式為負(fù)極: ;正極: 。電池反應(yīng)為 。第32頁，共40頁。(2)如果將上述電池中電解質(zhì)“氧化釔氧化鈉,其中O2-可以在固體介質(zhì)NASICON中自由移動”改為熔融的K2CO3,b極通入的氣體為氧氣和CO2,負(fù)極: ;正極: 。電池反應(yīng)為 。第33頁，共40頁。練后歸納 燃料電池電極反應(yīng)式的書寫第34頁，共40頁。(3)根據(jù)電池總反應(yīng)式和正極反應(yīng)式寫出電池的負(fù)極反應(yīng)式:電池的總反應(yīng)式-電池正極反應(yīng)式=電池負(fù)極反應(yīng)式。因為O2不是負(fù)極反應(yīng)物,因此在將兩個反應(yīng)式相減時,要消去O2。第35頁，共40頁。題組三 新型電池5.(2014全國卷,12) 2013年3月我國科學(xué)家報道了如圖所示