一輪復(fù)習(xí)_原電池原理完整.ppt

1、第八單元化學(xué)反應(yīng)及能量,原 電 池,第八單元 電化學(xué)知識(shí)框圖,第八單元 電化學(xué)知識(shí)框圖,一原電池的工作原理,【知識(shí)梳理】,1原電池 把_轉(zhuǎn)化為_的裝置。 2形成條件 (1)兩個(gè)電極由兩種_不同的金屬或由_的材料(非金屬或某些氧化物等)組成。 (2)電解質(zhì)溶液。 (3)形成閉合回路。,化學(xué)能,電能,金屬活動(dòng)性,金屬和其他導(dǎo)電,本質(zhì)條件：能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng),探究點(diǎn)一原電池,A,B,C,D,E,F,M,N,1.下列哪幾個(gè)裝置能形成原電池？,V,X,V,V,X,X,X,V,習(xí)題：,3原電池的兩極 負(fù)極：活潑性_的金屬，發(fā)生_反應(yīng)。 正極：活潑性_的金屬或?qū)w，發(fā)生_反應(yīng)。 4電極反應(yīng)式的書寫和電

2、子移動(dòng)方向(如圖201),強(qiáng),氧化,弱,還原,(1)電極反應(yīng)式 負(fù)極：_，電極反應(yīng)式：_。 正極：_，電極反應(yīng)式：_。 電池反應(yīng)：_。 (2)電子移動(dòng)方向 電子由_釋放，經(jīng)_沿導(dǎo)線流入_，電解質(zhì)溶液中的_移向正極，在其表面得電子被_，形成一個(gè)閉合回路。,Zn片,Cu片,ZnCu2=Zn2Cu,負(fù)極,外電路,正極,陽(yáng)離子,還原,此電池的優(yōu)點(diǎn)： 能產(chǎn)生持續(xù)、穩(wěn)定的電流。,鹽橋的作用： （1）使整個(gè)裝置構(gòu)成通路，代替兩溶液直接接觸。,（2）平衡電荷。,在整個(gè)裝置的電流回路中，溶液中的電流通路是靠離子遷移完成的。Zn失去電子形成的Zn2+進(jìn)入ZnSO4溶液，ZnSO4溶液因Zn2+增多而帶正電荷。同時(shí)

3、，CuSO4則由于Cu2+ 變?yōu)镃u ，使得 SO42-相對(duì)較多而帶負(fù)電荷。溶液不保持電中性，這兩種因素均會(huì)阻止電子從鋅片流向銅片，造成電流中斷。,由于鹽橋（如KCl）的存在，其中陰離子Cl-向ZnSO4溶液擴(kuò)散和遷移，陽(yáng)離子K+則向CuSO4溶液擴(kuò)散和遷移，分別中和過剩的電荷，保持溶液的電中性，因而放電作用不間斷地進(jìn)行，一直到鋅片全部溶解或 CuSO4溶液中的 Cu2+幾乎完全沉淀下來。若電解質(zhì)溶液與KCl溶液反應(yīng)產(chǎn)生沉淀，可用NH4NO3代替KCl作鹽橋。,電解質(zhì)溶液和電極材料的選擇,活潑性不同 的兩種金屬。如鋅銅原電池，鋅作負(fù)極，銅作正極 金屬和非金屬。如鋅錳干電池，鋅作負(fù)極，石墨棒作正

4、極 金屬和化合物。如鉛蓄電池，鉛版作負(fù)極，PbO2作正極 惰性電極。如氫氧燃料電池中，兩根電極均可用Pt,（電池的電極必須導(dǎo)電）,電解質(zhì)溶液一般要能夠與負(fù)極發(fā)生反應(yīng)。但若是兩個(gè)半反應(yīng)分別在兩個(gè)燒杯中進(jìn)行，則左右兩個(gè)燒杯中的電解質(zhì)溶液應(yīng) 與電極材料具有相同的陽(yáng)離子。,與原 電 池 相關(guān)的概念,1.電路：,外電路,內(nèi)電路,電子流向：,電流方向：,陰離子：,陽(yáng)離子；,2.電極：,正極：,負(fù)極：,3.電極反應(yīng)式：,正極：,負(fù)極：,4.總反應(yīng)式：,Zn+ 2H+ Zn2+ + H2,負(fù)極流向正極,正極流向負(fù)極,向負(fù)極移動(dòng),向正極移動(dòng),電子流出的一極,電子流入的一極,Zn2e- Zn2+,2H+ 2e-

5、H2,請(qǐng)根據(jù)氧化還原反應(yīng) : Cu +2 Fe3+ = Cu2+ + 2Fe2+ 設(shè)計(jì)成原電池。你有哪些可行方案?,Cu Cu 2e- = Cu2+,比Cu不活潑的金屬或石墨 2Fe3+ + 2e- = 2Fe2+,Fe2(SO4 )3、FeCl3等,負(fù)極： 正極： 電解質(zhì)溶液：,若是采用燒杯和鹽橋裝置圖，采用的電解質(zhì)溶液又是什么？試畫出原電池的裝置簡(jiǎn)圖。,下列關(guān)于原電池的敘述正確的是（ ） A、構(gòu)成原電池的正極和負(fù)極必須是兩種不同的金屬 B、原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置 C、原電池中電子流出的一極是負(fù)極，該極被還原 D、原電池放電時(shí)，電流的方向是從負(fù)極到正極,B,原電池電極的判斷和電極方

6、程式的書寫 原電池正負(fù)極的判斷,原電池的正負(fù)極的判斷方法,電子流出的極 電子流入的極,負(fù)極 正極,較活潑的電極材料 較不活潑的電極材料,質(zhì)量增加的電極 工作后 質(zhì)量減少的電極,負(fù)極 正極,正極 負(fù)極,工作后，有氣泡冒出的電極為正極,發(fā)生氧化反應(yīng)的極 發(fā)生還原反應(yīng)的極,負(fù)極 正極,拓展練習(xí) （1）若燒杯中溶液為稀硫酸，則觀察到的 現(xiàn)象。 兩極反應(yīng)式為：正極 ； 負(fù)極 。 該裝置將 能轉(zhuǎn)化為 能。 （2）若燒杯中溶液為氫氧化鈉溶液， 則負(fù)極為 ， 總反應(yīng)方程為 。,鎂逐漸溶解，鋁極上有氣泡冒出，電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)；,Al+4OH-3e=AlO2-+2H2O,Mg2e=Mg2+,化學(xué)能,電能,Al,

7、2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2,例12010廣東卷銅鋅原電池(如圖204)工作時(shí)，下列敘述正確的是(),【典例精析】,BC,A正極反應(yīng)為Zn2e=Zn2 B電池反應(yīng)為ZnCu2=Zn2Cu C在外電路中，電子從負(fù)極流向正極 D鹽橋中的K移向ZnSO4溶液,變式題,2010寧夏卷根據(jù)圖205可判斷出下列離子方程式中錯(cuò)誤的是( ),A,探究點(diǎn)二化學(xué)電源,【知識(shí)梳理】,1一次電池 堿性鋅錳干電池 電池反應(yīng)：Zn2MnO22H2O=2MnOOHZn(OH)2 負(fù)極：_，正極：_，電解質(zhì)：KOH。 負(fù)極反應(yīng)：_。 正極反應(yīng)：_。,Zn,MnO2,Zn2OH2e=Zn(OH)2,3燃

8、料電池 (1)燃料電池與前幾種電池的差別：氧化劑與還原劑在工作時(shí) ；反應(yīng)產(chǎn)物 ；能量轉(zhuǎn)化率高(超過80%)，普通的只有30%，有利于節(jié)約能源。 (2)氫氧燃料電池 酸性電解質(zhì) 負(fù)極： ； 正極： ； 總反應(yīng)： 。,不斷補(bǔ)充,不斷排出,堿性電解質(zhì) 負(fù)極： ； 正極： ； 總反應(yīng)： 。,【要點(diǎn)深化】 1二次電池和燃料電池的幾個(gè)注意事項(xiàng),(1)可充電電池(二次電池)充電時(shí)，電池正極接電源正極，電池負(fù)極接電源負(fù)極。 (2)可充電電池(二次電池)放電時(shí)負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，充電時(shí)該極(陰極)發(fā)生還原反應(yīng)；放電時(shí)正極發(fā)生還原反應(yīng)，充電時(shí)該極(陽(yáng)極)發(fā)生氧化反應(yīng)。 (3)燃料電池的負(fù)極為通入燃料的一極，正極為通

9、入助燃劑的一極(一般為氧氣)，電極材料一般不參加化學(xué)反應(yīng)，只起傳導(dǎo)電子的作用。,例22010浙江卷LiAl/FeS電池是一種正在開發(fā)的車載電池，該電池中正極的電極反應(yīng)式為：2LiFeS2e=Li2SFe。 有關(guān)該電池的下列說法中，正確的是(),【典例精析】,B,一、金屬腐蝕： 是金屬或合金與周圍接觸到的氣體或液體物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)而引起損耗的現(xiàn)象。 M - ne- = Mn+ 二、金屬腐蝕的類型： （1）化學(xué)腐蝕 金屬跟接觸到的物質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕叫做化學(xué)腐蝕。 （2）電化學(xué)腐蝕 不純的金屬跟電解質(zhì)溶液接觸時(shí)，會(huì)發(fā)生原電池反應(yīng)，比較活潑的金屬失電子而被氧化，這種腐蝕叫做電化學(xué)腐蝕

10、。,探究點(diǎn)三金屬的腐蝕與防護(hù),化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕的比較,化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕同時(shí)發(fā)生， 但電化學(xué)腐蝕更普遍,正極： 2H+ 2e- =H2 ,負(fù)極： Fe - 2e- = Fe2+,總反應(yīng)Fe + 2H+ =Fe2+ + H2 ,析氫腐蝕：當(dāng)鋼鐵處于酸性氛圍中,負(fù)極： Fe - 2e- = Fe2+,正極： O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-,總反應(yīng)： 2Fe+ O2+2H2O =2Fe(OH)2,吸氧腐蝕：中性或酸性很弱條件下發(fā)生。,后續(xù)反應(yīng)： 4Fe(OH)2 +O2 + 2H2O =4 Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3nH2O+(3-n) H2O,鋼鐵的析氫腐蝕和吸

11、氧腐蝕比較,Fe2O3 nH2O,（鐵銹）,水膜呈酸性,水膜呈中性或酸性很弱,Fe-2e-=Fe2+,2Fe-4e-=2Fe2+,2H+ + 2e-=H2,O2+2H2O+4e-=4OH-,Fe +2H+ = Fe2+ + H2,2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2,4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3,金屬的腐蝕以電化腐蝕為主， 電化腐蝕又以吸氧腐蝕為主,犧牲陽(yáng)極保護(hù)法,三、金屬的防護(hù)方法 (1)加防護(hù)層，如在金屬表面加上耐腐蝕的油漆、搪瓷、瀝青、塑料、橡膠及電鍍、噴鍍或表面鈍化等方法?；蛑瞥珊辖?。 (2)電化學(xué)防護(hù) 原電池原理。 (陰極)：被保護(hù)的金屬設(shè)備。 (陽(yáng)極)：比

12、被保護(hù)的金屬活潑的金屬。 電解原理。 ：被保護(hù)的金屬設(shè)備。 ：惰性電極。,正極,負(fù)極,外加電流陰極保護(hù)法,陰極,陽(yáng)極,例32010上海卷鐵是用途最廣的金屬材料之一。為探究鐵的化學(xué)性質(zhì)，某同學(xué)將盛有生鐵屑的試管塞上蓬松的棉花，然后倒置在水中(如圖207所示)。數(shù)天后，他觀察到的現(xiàn)象是() A鐵屑不生銹，試管內(nèi)液面上升 B鐵屑不生銹，試管內(nèi)液面高度不變 C鐵屑生銹，試管內(nèi)液面上升 D鐵屑生銹，試管內(nèi)液面高度不變,【典例精析】,圖207,C,1.利用原電池原理設(shè)計(jì)新型化學(xué)電池；,2.改變化學(xué)反應(yīng)速率，如實(shí)驗(yàn)室用粗鋅與硫酸反應(yīng)制取氫氣；,3.進(jìn)行金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱比較；,4.電化學(xué)保護(hù)法，即將金屬作為原電

13、池的正極而受到保護(hù)。如在鐵器表面鍍鋅。,原電池的主要應(yīng)用：,5.解釋某些化學(xué)現(xiàn)象,(1)比較金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱。,例1：,下列敘述中，可以說明金屬甲比乙活潑性強(qiáng)的是,C.將甲乙作電極組成原電池時(shí)甲是負(fù)極；,A.甲和乙用導(dǎo)線連接插入稀鹽酸溶液中，乙溶解，甲 上有H2氣放出；,B.在氧化還原反應(yīng)中，甲比乙失去的電子多；,D.同價(jià)態(tài)的陽(yáng)離子，甲比乙的氧化性強(qiáng)；,（C）,原電池原理應(yīng)用：,(2)比較反應(yīng)速率,例2 ：,下列制氫氣的反應(yīng)速率最快的是,粗鋅和 1mol/L 鹽酸；,B.,A.,純鋅和1mol/L 硫酸；,純鋅和18 mol/L 硫酸；,C.,粗鋅和1mol/L 硫酸的反應(yīng)中加入幾滴CuSO4溶

14、液。,D.,（ D ）,原電池原理應(yīng)用：,(3)比較金屬腐蝕的快慢,例3：,下列各情況，在其中Fe片腐蝕由快到慢的順序是,(5),(2),(1),(3),(4),原電池原理應(yīng)用：,2.金屬腐蝕的快慢順序 一般來說可用下列原則進(jìn)行判斷： (1)電解原理引起的腐蝕(金屬作陽(yáng)極)原電池原理引起的腐蝕化學(xué)腐蝕有防護(hù)措施的腐蝕。 (2)對(duì)同一金屬來說：強(qiáng)電解質(zhì)溶液中的腐蝕弱電解質(zhì)溶液中的腐蝕非電解質(zhì)溶液中的腐蝕。 (3)對(duì)同一電解質(zhì)溶液來說：一般濃度越大，金屬的腐蝕越快。,(4)判斷溶液pH值變化,例5：,在Cu-Zn原電池中，200mLH2SO4 溶液的濃度為0.125mol/L , 若工作一段時(shí)間后

15、，從裝置中共收集到 0.168L升氣體，則流過導(dǎo)線的電子為 mol,溶液的pH值變_？（溶液體積變化忽略不計(jì)）,0.2,解得：,y 0.015 (mol),x 0.015 (mol),3.75 10 4(mol/L ),pH -lg3.75 104,4 -lg3.75,答：,0.015,根據(jù)電極反應(yīng)：,正極：,負(fù)極：,Zn2e-Zn2+,2H+2e- H2,得：,2 2 22.4,x y 0.168,解：,0.20.1252,c(H+)余,2H+ 2eH2,大,0.015,原電池原理應(yīng)用：,(5)原電池原理的綜合應(yīng)用,例6：市場(chǎng)上出售的“熱敷袋”的主要成分為鐵屑、炭粉、木屑、少量氯化鈉和水等。 “熱敷袋”啟用之前用塑料袋使其與空氣隔絕，啟用時(shí)，打開塑料袋輕輕揉搓就會(huì)放出熱量。使用完后，會(huì)發(fā)現(xiàn)有大量鐵銹存在。 “熱敷袋”是利用 放出熱量。 2)炭粉的主要作用是 。 3)加入氯化鈉的主要作用是 。 4)木屑的作用是 。,鐵被氧化,與鐵屑、氯化鈉溶液構(gòu)成原電池，加速鐵屑的氧化,氯化鈉溶于水、形成電解質(zhì)溶液,使用“熱敷袋”時(shí)受熱均勻,原電池原理應(yīng)用：,已知反應(yīng)AsO43+2I+2H+ AsO3+I2+H2O 是可逆反應(yīng)設(shè)計(jì)如圖裝置，進(jìn)行下述操作： ()向(B)燒杯中逐滴加入濃鹽酸，發(fā)現(xiàn)微安培表 指針偏轉(zhuǎn)；()若改往(B)燒杯中滴加4