化學能轉(zhuǎn)化為電能復習.ppt

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1、原電池復習 Zn Cu H2SO4 (aq) 練習 1： 下列裝置哪些可以形成原電池 ( ) A A Zn Cu Fe C(石墨 ) Zn Cu Si C(石墨 ) Zn Cu A 稀 H2SO4 CuSO4溶液 酒精 稀 H2SO4 E F G H ABC A A A A A Zn Zn Fe 陶瓷 Fe Cu 稀

2、H2SO4 CuSO4 溶液 稀 H2SO4 稀 H2SO4 A B C D 一、原電池構(gòu)成條件 二、原電池工作原理 4 負極 正極 Zn-2e-=Zn2+ 2H+ +2e-=H2 還原劑 (Zn)失去電 子，發(fā)生氧化反應 氧化劑 (H+)在銅極上 得到電子，發(fā)生還 原反應 還原劑失去的 電子從鋅極流 出 流入銅極 . 經(jīng)外電路 Zn2+ H+ SO42- 電流方向 H2SO4 (aq) CuSO4 (aq) Zn Cu

3、 負極 ( ): . 正極 ( ): . 總反應式 : . 負極 ( ): . 正極 ( ): . 總反應式 : . 請在圖上標出電子的流動方向和電流方向 , 并判斷正負極，寫出電極反應式和總反應式 . Ag Fe Zn Zn 2e - = Zn2+ Cu Cu2+ +2e - = Cu Zn+Cu2+ = Zn2 ++ Cu Fe Fe 2e - = Fe 2+ Ag

4、2H++2e - = H2 Fe+2H+ = Fe 2+ +H2 I e- e- I 1 正負極判斷 判斷依據(jù) 負 極 正 極 電極材料 活潑性較強的金屬 活潑性較弱的金屬或能 導電的非金屬 電子流動方向 電子流出極 電子流入極 電解質(zhì)溶液中離 子定向移動方向 陰離子移向的極 陽離子移向的極 發(fā)生的反應 氧化反應 還原反應 反應現(xiàn)象 溶解、質(zhì)量減小的極 增重或有氣泡放出的極 原電池正負極的判斷與電極反應式的書寫 為傳達綠色亞運的理念，在亞運場館與公共交通出行上， 廣州亞運會大量使用了以新能源為動力的工具，其代表為電動 汽車。電動汽車發(fā)展的關鍵技術是動力電池

5、的開發(fā)。鈉氯化鎳 蓄電池是一種新型的電動汽車蓄電池，其正極 MC l 2 中的 M 代 表 Ni 、 Fe 、 Ca 、 Cr 、 Mn 、 Cu 等一系列金屬，其中 NiCl 2 的效 果最好。而負極的活性物質(zhì)是液態(tài)金屬鈉。正、負極活性物質(zhì) 被一種只允許 Na 遷移的 A l 2 O 3 固體電解質(zhì)陶瓷管分隔，由于 正極是固態(tài)多孔金屬氧化物，所以還需要添加 Na AlCl 4 熔鹽在 正極處作第二電解質(zhì)，在正、負極之間傳導鈉離子。下列有關 鈉氯化鎳蓄電池的說法錯誤的是 ( ) A 電池放電時的總反應為 2Na NiCl 2 == = Ni 2Na C l B

6、 充電時正極的電極反應為 Na e == = Na C 放電時正極的電極反應為 Ni 2 2e == = Ni D 該電池被稱為綠色電池，最大原因是從廢棄電池中可以方 便地回收較純的鎳，其他產(chǎn)物對環(huán)境沒有影響 (2009 浙江理綜 ) 市場上經(jīng)常見到的標記為 L i ion 的電池 稱為 “ 鋰離子電池 ” 。它的負極材料是金屬鋰和碳的復合材料 ( 碳作為金屬鋰的載體 ) ，電解質(zhì)為一種能傳導 L i 的高分子材料。 這種鋰離子電池的電池反應式為： L i 2 L i 0 . 3 5 NiO 2 2 L i 0 . 8 5 NiO 2 下列說法不正確的是

7、L A 放電時，負極的電極反應式： L i e L i B 充電時， L i 0 . 8 5 NiO 2 既發(fā)生氧化反應又發(fā)生還原反應 C 該電池不能用水溶液作為電解質(zhì)溶液 D 放電過程中 L i 向負極移動 6 一種新型燃料電池，一極通入空氣，另一極通入丁烷氣體； 電解質(zhì)是摻雜氧化釔 (Y 2 O 3 ) 的氧化鋯 (Z rO 2 ) 晶體，在熔融狀態(tài) 下能傳導 O 2 。下列對該燃料電池說法正確的是 ( ) A 在熔融電解質(zhì)中， O 2 由負極移向正極 B 電池的總反應是： 2C 4 H 10 13O 2 === 8CO 2 10H 2 O C

8、通入空氣的一極是正極，電極反應為： O 2 4e === 2O 2 D 通入丁烷的一極是正極，電極反應為： C 4 H 10 26e 13O 2 === 4CO 2 5H 2 O 題組 2 1 (2010 江蘇， 1 1) 下圖是一種航天器能量儲存系統(tǒng)原理示意圖。 下列說法正確的是 ( ) A 該系統(tǒng)中只存在 3 種形式的能量轉(zhuǎn)化 B 裝置 Y 中負極的電極反應式為： O 2 2H 2 O 4e === 4OH C 裝置 X 能實現(xiàn)燃料電池的燃料和氧化劑再生 D 裝置 X 、 Y 形成的子系統(tǒng)能實現(xiàn)物質(zhì)的零排放，

9、并能實現(xiàn) 化學能與電能間的完全轉(zhuǎn)化 2 ( 2010 浙江， 9) L i Al/F e S 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式為： 2 L i F e S 2e === L i 2 S Fe 有關該電池的下列說法中，正確的是 （ ） A L i Al 在電池中作為負極材料，該材料中 L i 的化合價為 1 價 B 該電池的電池反應式為： 2 L i F e S === L i 2 S Fe C 負極的電極反應式為： Al 3e === Al 3 D 充電時，陰極發(fā)生的電極反應式為： L i 2 S Fe

10、 2e === 2 L i F e S 3 (2010 廣東， 23) 銅鋅原電池 ( 如下圖 ) 工作時，下列敘述正確的 是 ( ) A 正極反應為： Zn 2e === Zn 2 B 電池反應為： Zn Cu 2 = = = Zn 2 Cu C 在外電路中，電子從負極流向正極 D 鹽橋中的 K 移向 ZnSO 4 溶液 2 如下圖所示裝置中，觀察到電流計指針偏轉(zhuǎn)， M 棒變粗， N 棒變細，由此判斷下表中所列 M 、 N 、 P 物質(zhì)，其中可以成 立的是

11、 ( ) 選項 M N P A 鋅 銅 稀硫酸溶液 B 銅 鐵 稀鹽酸 C 銀 鋅 硝酸銀溶液 D 鋅 鐵 硝酸鐵溶液 三、原電池的設計 3 某原電池的電池反應為 Fe 2 F e 3 === 3F e 2 ，與此電池反應相 符的原電池是 ( ) A 銅片、鐵片、 F e Cl 3 溶液組成的原電池 B 石墨、鐵片、 F e ( N O 3 ) 3 溶液組成的原電池 C 鐵片、鋅片、 Fe 2 ( S O 4 ) 3 溶液組成的原電池 D 銀片、石墨、 F e ( N O 3 ) 2 溶液組成的原電池 P99題組 2 原電池

12、的設計 (2009 福建理綜 ) 控制適合的條件，將反應 2F e 3 2I 2 I 2 設計成如圖所示的原電池。下列判斷不正確的是 ( ) 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 Fe 3 被還原 C 電流計讀數(shù)為零時，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 F e C l 2 固體， 乙中的石墨電極為負極 四、金屬的腐蝕 P95知識點 3， P97考向 3 P 98 ( 2009 廣東單科 ) 出土的錫青銅 ( 銅錫合金 ) 文物常有 Cu 2 ( OH ) 3 Cl 覆蓋在其表面。下列說

13、法正確的是 ( ) A 錫青銅的熔點比純銅高 B 在自然環(huán)境中，錫青銅中的錫可對銅起保護作用 C 錫青銅文物在潮濕環(huán)境中的腐蝕比干燥環(huán)境中慢 D 生成 Cu 2 ( OH ) 3 Cl 覆蓋物是電化學腐蝕過程，但不是化學反 應過程 ( 2009 上海單科 ) 右圖裝置中， U 型管內(nèi)為紅墨水， a 、 b 試管內(nèi)分別盛有食鹽水和氯化銨溶液，各加入生鐵塊，放置一 段時間。下列有關描述錯誤的是 ( ) A 生鐵塊中的碳是原電池的正極 B 紅墨水柱兩邊的液面變?yōu)樽蟮陀腋? C 兩試管中相同的電極反應式是： Fe 2e = = = Fe 2 D

14、 a 試管中發(fā)生了吸氧腐蝕， b 試管中發(fā)生了析氫腐蝕 ( 201 1 廣州月考 ) 利用生活中常見的材料可以進行很多科 學實驗，甚至制作出一些有實際應用價值的裝置來，下圖就是 一個用廢舊材料制作的可用于驅(qū)動玩具的電池的示意圖。當電 池工作時，有關說法正確的是 ( ) A 鋁罐將逐漸被腐蝕 B 炭粒和炭棒上發(fā)生的反應為 O 2 4e === 2O 2 C 炭棒應與玩具電機的負極相連 D 該電池工作一段時間后炭棒和炭粒的質(zhì)量會減輕 導析： 在原電池工作時，活潑金屬鋁作負極，電極反應式為： Al 3e = = = Al 3 ，炭棒作正極，電極

15、反應式為 O 2 2H 2 O 4e === 4O H ，由此可知炭棒和炭粒的質(zhì)量不會改變。由于炭棒作正 極，因此應與玩具電機的正極相連。 答案： A 基礎盤點 1 一次電池 ：如堿性鋅錳電池，電解質(zhì)溶液為 KOH 溶液： 負極： Zn 2O H === Z n ( OH ) 2 2e 正極： 2MnO 2 2H 2 O 2e === 2MnO ( OH ) 2O H 電池反應的總反應式為： Zn 2MnO 2 2H 2 O = = = 2MnO ( OH ) Z n( OH ) 2 。 五、化學電源 2 二次電池 鉛蓄電池：用硫酸作電

16、解質(zhì)溶液 負極： Pb SO 2 4 === P bSO 4 2e 正極 ： P bO 2 SO 2 4 2e 4H === P bSO 4 2H 2 O 電池反應的總反應： Pb P bO 2 2H 2 SO 4 === 2 P bSO 4 2H 2 O 。 充電時： ( 電解池 ) 陽極： P bSO 4 2H 2 O = = = P bO 2 4H SO 2 4 2e 陰極： P bSO 4 2e === Pb SO 2 4 總反應式： 2P bSO 4 2H 2 O === = 充電 Pb P bO 2 2H 2 S

17、O 4 。 3 燃料電池 氫氧燃料電池： ( 1 ) 酸性電解質(zhì)溶液： 負極： H 2 === 2H 2e 正極 ： 1 2 O 2 2H 2e === H 2 O 電池總反應式 ： H 2 1 2 O 2 ===== H H 2 O ( 2) 堿性電解質(zhì)溶液 ： 負極 ： H 2 2O H == = 2H 2 O 2e 正極 ： 1 2 O 2 H 2 O 2e == = 2O H 電池總反應式： H 2 1 2 O 2 ===== OH H 2 O 原電池的工作原理是歷年高考的熱點，用氧化還原的觀點去理 解原電池兩極發(fā)生

18、反應的本質(zhì)，有利于學生系統(tǒng)地掌握本部分 內(nèi)容，特別是結(jié)合新型電池的開發(fā)和利用。以及鋼鐵的腐蝕和 防護都會成為今后高考命題的重要素材。原電池知識應用于化 學實驗主要體現(xiàn)在以下三個方面： ( 1) 金屬活潑性強弱比較的實驗探究。 ( 2) 鐵生銹實驗條件的探究。 ( 3) 金屬腐蝕快慢因素的實驗探究。 實驗是化學的最高法庭。以鎂條、鋁片為電極，以稀 Na OH 溶液 為電解質(zhì)溶液構(gòu)成的原電池，人們普遍認為鋁是負極。某研究性 學習小組為探究該原電池究竟誰是負極，發(fā)生怎樣的電極反應， 進行了如下實驗： 如圖，剪取約 8 c m 的鎂條及大小相近的鋁片，用砂紙去膜，使 鎂條與鋁片分別與量程

19、為 50 A 的教學演示電表的 “ ” 、 “ ” 端相連接，迅速將兩電極插入盛有 1 mol ( ) 1 Na OH 溶液的燒杯中。開始，電表指針向右偏移約 500 A ，鋁片表面有 許多氣泡，很快電流逐漸減小至 0 ；隨后，指針向左偏移，且電 流逐漸增大至約 400 A ，此時，鋁片表面氣泡有所減少，鎂條表 面只有極少量的氣泡產(chǎn)生。根據(jù)以上實驗現(xiàn)象，回答下列問題： ( 1) 開始階段，原電池的正極是 ______( 填 “ 鎂 ” 或 “ 鋁 ” ) 片； 鋁片表面產(chǎn)生的氣 泡是 ________ ；負極發(fā)生的反應是 ________________________ 。

20、( 2) 隨 后 階 段 ， 鋁 片 發(fā) 生 的 電 極 反 應 式 是 ________________________ ；鎂條表面只有極少量的氣泡產(chǎn)生， 其原因之一是： 2H 2 O 2e H 2 2O H ( 極少 ) ，試判斷此 電極發(fā)生的主要反應是： ________________________ ； 鋁片表面氣泡有所減少，但未消失，產(chǎn)生這一現(xiàn)象的可能原因 是 ________________________ 。 某化學興趣小組為了探索鋁電極在原電池中的作用，設計并進 行了以下一系列實驗，實驗結(jié)果記錄如下： 編號 電極材料 電解質(zhì)溶液 電流計指針偏轉(zhuǎn)方

21、向 1 Mg Al 稀鹽酸 偏向 Al 2 Al Cu 稀鹽酸 偏向 Cu 3 Al 石墨 稀鹽酸 偏向石墨 4 Mg Al Na OH 溶液 偏向 Mg 5 Al Zn 濃硝酸 偏向 Al 根據(jù)上表中的實驗現(xiàn)象完成下列問題： (1) 實驗 1 、 2 中 Al 所作的電極是否相同？ _______________ 。 (2) 指出實驗 3 中鋁和石墨的電極并寫出電極反應式和電池總反 應方程式。 鋁為 ( )____ ____ 。 石墨為 ( )____ _______ _ 。 電池總反應： _______________ 。 (3) 實驗 4 中的鋁作正極還是負

22、極？ ________ ；為什么？ _________ 。 (4) 解釋實驗 5 中的電流計指針偏向鋁的原因： ________ _ _____ _____ 。 5 ( 2009 宣武區(qū)調(diào)考題 ) 蓄電池在放電時起原電池的作用，在充電 時起電解池的作用，下式是愛迪生蓄電池分別在充電和放電時 發(fā)生的反應： Fe NiO 2 2H 2 O F e ( OH ) 2 Ni( OH ) 2 。下列 有關對愛迪生蓄電池的推斷錯誤的是 ( ) A 放電時， Fe 作負極，發(fā)生氧化反應 B 放電時， NiO 2 作正極，發(fā)生還原反應 C 充電時，陰極上 F e

23、( OH ) 2 放電，發(fā)生氧化反應 D 蓄電池的電極應浸入堿性電解質(zhì)溶液中 7 ( 2009 江蘇單科， 12) 以葡萄糖為燃料的微生物燃料電池結(jié)構(gòu) 示意圖如圖所示。關于該電池的敘述正確的是 ( ) A 該電池能夠在高溫下工作 B 電池的負極反應為： C 6 H 12 O 6 6H 2 O 2 4 e === 6 C O 2 2 4 H C 放電過程中， H 從正極區(qū)向負極區(qū)遷移 D 在電池反應中，每消耗 1 mo l 氧氣，理論上能生成標準狀況下 CO 2 氣體 2 2 . 4 6 ( ) 8 ( 1) 將鋅片和銀片浸入稀硫酸中 組成原電池，兩電極間連接一 個電流計。 鋅片上發(fā)生的電極反應式： _________________ ； 銀片上發(fā)生的電極反應式： _________________ 。 ( 2) 若該電池中兩電極的總質(zhì)量為 60 g ，工作一段時間后，取 出鋅片和銀片洗凈干燥后稱重，總質(zhì)量為 47 g ，試計算： 產(chǎn)生氫氣的體 積 ( 標準狀況 ) ； 通過導線的電量。 ( 已知 N A 6.02 10 23 / mo l ，電子電量為 1.60 10 19 C) 綜合應用