2020版高考化学大一轮复习第6单元化学反应与能量转化第3节化学能转化为电能——电池课件鲁科版.pptx
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1、第3节 化学能转化为电能电池,考纲要求:1.理解原电池的构成、工作原理及应用。能书写电极反应和总反应方程式。(宏观辨识与微观探析) 2.了解常见化学电源的种类及其工作原理。(证据推理与模型认知) 3.了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施。(科学态度与社会责任),-3-,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,原电池的工作原理 1.概念 原电池是把 转化为 的装置。 2.工作原理 以锌铜原电池为例,化学能,电能,考点四,-4-,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,(1)反应原理:,氧化反应,还原反应,正,负,考点四,-5-
2、,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,(2)盐桥的组成和作用: 盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼胶制成的冻胶。 盐桥的作用:a.连接内电路,形成闭合回路;b.平衡电荷,使原电池不断产生电流。,考点四,-6-,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,3.构成条件,自发进行,考点四,-7-,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,自主练习 1.判断正误,正确的画“”,错误的画“”。 (1)反应CaO+H2O=Ca(OH)2可以放出大量的热,故可把该反应设计成原电池,把其中的化学能转化为电能 ( ) (2)在原电池中,发生氧化
3、反应的电极一定是负极 ( ) (3)两种活泼性不同的金属组成原电池的两极,活泼性强的金属一定作负极 ( ) (4)在锌铜原电池中,因为有电子通过电解质溶液形成闭合回路,所以有电流产生 ( ) (5)将氧化还原反应设计成原电池,可以把物质内部的能量全部转化为电能 ( ),考点四,-8-,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,2.下列示意图中能构成原电池的是( ),答案,解析,考点四,-9-,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,3.原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关,也与电解质溶液有关。下列说法中正确的是( )A.中Mg作负极,中Fe作负极 B.
4、中Mg作正极,电极反应式为6H2O+6e-=6OH-+3H2 C.中Fe作负极,电极反应式为Fe-2e-=Fe2+ D.中Cu作正极,电极反应式为2H+2e-=H2,答案,解析,考点四,-10-,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,考向1 原电池工作原理 例1如图是某同学设计的原电池装置,下列叙述中正确的是( )A.电极上发生还原反应,作原电池的负极 B.电极的电极反应式为Cu2+2e-=Cu C.该原电池的总反应为2 Fe3+ +Cu=Cu2+2Fe2+ D.盐桥中装有含氯化钾的琼脂,其作用是传递电子,答案,解析,考点四,-11-,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关
5、键能力考向突破,考点三,归纳总结(1)只有自发进行的氧化还原反应才能设计成原电池。 (2)活泼性强的金属不一定作负极,但负极一定发生氧化反应。 (3)电子不能通过电解质溶液,溶液中的离子不能通过盐桥。 (4)负极失去的电子总数一定等于正极得到的电子总数。 (5)同一氧化还原反应,设计成原电池反应的速率一定比直接发生氧化还原反应快。 (6)自发进行的氧化还原反应并不一定是电极与电解质溶液反应,也可能是电极与溶解的氧气等发生反应,如将铁与石墨相连插入食盐水中。 (7)电极产物在电解质溶液的环境中,应能稳定存在,如碱性介质中生成的H+应结合OH-生成水。电极反应式要遵守电荷守恒、质量守恒及电子得失守
6、恒。 (8)无论在原电池还是在电解池中,电子均不能通过电解质溶液。,考点四,-12-,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,对点演练 锌铜原电池装置如图所示,其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过,下列有关叙述正确的是( )A.铜电极上发生氧化反应 B.电池工作一段时间后,甲池的 减小 C.电池工作一段时间后,乙池溶液的总质量增加 D.阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动,保持溶液中电荷平衡,答案,解析,考点四,-13-,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,考向2 原电池正负极的判断及电极反应式的书写 例2(2018天津静海调研)根据电化学知识
7、回答下列问题: 如图所示,在不同的电解质溶液中可以组成不同的电池。(1)当电解质溶液为稀硫酸时,Fe电极是 (填“正”或“负”)极,其电极反应式为 。 (2)当电解质溶液为NaOH溶液时,Al电极是 (填“正”或“负”)极,其电极反应式为 。 (3)若把铝改为锌,电解质溶液为浓硝酸,则Fe电极是 (填“正”或“负”)极,其电极反应式为 。,考点四,-14-,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,考点四,-15-,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,归纳总结原电池电极反应式的书写 (1)先确定原电池的正、负极,列出正、负极上的反应物。 (2)根据氧化
8、还原反应原理写出电极反应式。 负极反应。 负极上发生失去电子的氧化反应。注意负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存。若不共存,则该电解质溶液中的阴离子应写入负极反应式。 正极反应。 正极上发生得到电子的还原反应。当正极上的反应物是O2时:若电解质溶液为中性或碱性,则水必须写入正极反应式中,与O2反应生成OH-,电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-;若电解质溶液为酸性,则H+必须写入正极反应式中,与O2反应生成水,电极反应式为O2+4H+4e-=2H2O。,考点四,-16-,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,(3)写出电池总反应方程式。 结合电子守恒
9、将正、负极电极反应式相加即得到电池总反应方程式。 (4)若已知电池反应的总反应式,可先写出较易书写的一极的电极反应式,然后在电子守恒的基础上,用总反应式减去较易写出的一极的电极反应式,即可得到较难写出的另一极的电极反应式。,考点四,-17-,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,对点演练 银器时间久了表面会逐渐变黑,这是因为生成了硫化银。有人设计用原电池原理进行“抛光”,其处理方法是将一定浓度的氯化钠溶液放入一铝制容器中,再将变黑的银器浸入溶液中,放置一段时间后,黑色会退去,而银器恢复光泽,且不会损失。试回答: (1)氯化钠溶液的作用是 。 (2)在此原电池反应中,负极发
10、生的电极反应为 ,正极发生的电极反应为 。 (3)反应过程中产生臭鸡蛋气味的气体,溶液中发生的反应为 ,原电池的总反应方程式为 。,考点四,-18-,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,考点四,-19-,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,原电池原理的应用 1.加快化学反应速率 一个自发进行的氧化还原反应,形成原电池时会使反应速率 。如在Zn与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液构成原电池,该反应的反应速率会 。 2.金属的防护 使被保护的金属制品作原电池 而得到保护。如在轮船水下部分装上锌块,使锌作原电池的负极保护铁。 3.比较金属活动性强弱 两
11、种金属分别作原电池的两极时,一般作负极的金属比作正极的金属活泼(特殊情况除外)。,加快,加快,正极,考点四,-20-,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,4.设计制作化学电源 (1)首先将氧化还原反应分成两个半反应。 (2)根据原电池的反应特点,结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液。 如:根据反应2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2 设计的原电池为:,考点四,-21-,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,装置如下图所示:,考点四,-22-,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,自主练习 1.电工经常说的一句口头
12、禅:“铝接铜,瞎糊弄”,所以电工操作上规定不能把铜导线与铝导线连接在一起使用,原因是什么?,提示 铜、铝接触在潮湿的环境中会形成原电池,会加快铝的腐蚀,易造成电路断路。,考点四,-23-,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,2.等质量的两份锌粉a、b,分别加入过量的稀硫酸中,同时向a中加入少量的CuSO4溶液,如图表示产生H2的体积(V)与时间(t)的关系,其中正确的是( ),答案,解析,考点四,-24-,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,3.有M、N、P、E四种金属,已知:M+N2+=N+M2+;M、P用导线连接放入硫酸氢钠溶液中,M表面有大
13、量气泡逸出;N、E用导线连接放入E的硫酸盐溶液中,电极反应为E2+2e-=E,N-2e-=N2+。则这四种金属的还原性由强到弱的顺序是( ) A.PMNE B.ENMP C.PNME D.EPMN,答案,解析,考点四,-25-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,考点三,考向 原电池原理的应用 例某校化学兴趣小组进行探究性活动:将氧化还原反应2Fe3+2I-2Fe2+I2设计成带盐桥的原电池。提供的试剂:FeCl3溶液、KI溶液,其他用品任选。请回答下列问题: (1)请补充下面原电池的装置图,在括号内填上正负极的材料、电解质溶液。,考点四,-26-,必备知识自主预诊,关键能力考
14、向突破,考点一,考点二,考点三,(2)发生氧化反应的电极反应式为 。 (3)反应达到平衡时,外电路导线中 (填“有”或“无”)电流通过。 (4)平衡后向FeCl3溶液中加入少量FeCl2固体,当固体全部溶解后,则此时该溶液中电极变为 (填“正”或“负”)极。,考点四,-27-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,考点三,答案 (1) (2)2I-2e-=I2 (3)无 (4)负,考点四,-28-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,考点三,解析 (1)依据原电池原理分析,氧化还原反应中Fe3+在正极得电子发生还原反应,I-在负极失电子发生氧化反应,负极所在的电解
15、质溶液为KI,正极所在的电解质溶液为FeCl3。电极材料可选取惰性电极,如石墨(碳棒)或其他不活泼性金属。(2)发生氧化反应的电极是负极,负极上I-失电子。(3)反应达到平衡时,从左到右和从右到左移动的电子数目相同,故无电流产生。(4)平衡后向FeCl3溶液中加入少量FeCl2固体,平衡逆向移动,此时Fe2+失电子,该溶液中电极变成负极。,考点四,-29-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,考点三,归纳总结原电池设计类试题的解题思路 (1)利用氧化还原反应知识判断题给总反应中的氧化反应、还原反应。 (2)选择合适的电极材料和电解质溶液。 (3)画出原电池装置图。画图时应注意:
16、要标出电极材料、电解质溶液;要明确简易装置图和带有盐桥的装置图的区别等。,考点四,-30-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,考点三,对点演练 (1)事实证明,能设计成原电池的反应通常是放热反应,下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是 (填序号,下同)。 a.C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) H0 b.2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) H0 c.NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l) H0 若以KOH溶液为电解质溶液,依据所选反应设计一个原电池,其正极的电极反应式为 。,考点四,-31-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考
17、点一,考点二,考点三,(2)某同学用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥(装有琼脂饱和KNO3溶液的U形管)设计成一个原电池,如图所示,下列判断中正确的是 。 a.实验过程中,左侧烧杯中 浓度不变 b.实验过程中取出盐桥,原电池能继续工作 c.若开始时用U形铜代替盐桥,装置中无电流产生 d.若开始时用U形铜代替盐桥,U形铜的质量不变,答案 (1)b O2+4e-+2H2O=4OH- (2)d,考点四,-32-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,考点三,解析(1)根据题中信息,设计成原电池的反应通常是放热反应,排除a,根据已学知识,原电池反应必是自发进行
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