化学能转化为电能复习.ppt

原电池复习 Zn Cu H2SO4 (aq) 练习 1： 下列装置哪些可以形成原电池 ( ) 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 H2SO4 CuSO4 溶液 稀 H2SO4 稀 H2SO4 A B C D 一、原电池构成条件 二、原电池工作原理 4 负极 正极 Zn-2e-=Zn2+ 2H+ +2e-=H2 还原剂 (Zn)失去电 子，发生氧化反应 氧化剂 (H+)在铜极上 得到电子，发生还 原反应 还原剂失去的 电子从锌极流 出 流入铜极 . 经外电路 Zn2+ H+ SO42- 电流方向 H2SO4 (aq) CuSO4 (aq) Zn Cu 负极 ( ): . 正极 ( ): . 总反应式 : . 负极 ( ): . 正极 ( ): . 总反应式 : . 请在图上标出电子的流动方向和电流方向 , 并判断正负极，写出电极反应式和总反应式 . Ag Fe Zn Zn 2e - = Zn2+ Cu Cu2+ +2e - = Cu Zn+Cu2+ = Zn2 + Cu Fe Fe 2e - = Fe 2+ Ag 2H+2e - = H2 Fe+2H+ = Fe 2+ +H2 I e- e- I 1 正负极判断 判断依据 负 极 正 极 电极材料 活泼性较强的金属 活泼性较弱的金属或能 导电的非金属 电子流动方向 电子流出极 电子流入极 电解质溶液中离 子定向移动方向 阴离子移向的极 阳离子移向的极 发生的反应 氧化反应 还原反应 反应现象 溶解、质量减小的极 增重或有气泡放出的极 原电池正负极的判断与电极反应式的书写 为传达绿色亚运的理念，在亚运场馆与公共交通出行上， 广州亚运会大量使用了以新能源为动力的工具，其代表为电动 汽车。电动汽车发展的关键技术是动力电池的开发。钠氯化镍 蓄电池是一种新型的电动汽车蓄电池，其正极 MC l 2 中的 M 代 表 Ni 、 Fe 、 Ca 、 Cr 、 Mn 、 Cu 等一系列金属，其中 NiCl 2 的效 果最好。而负极的活性物质是液态金属钠。正、负极活性物质 被一种只允许 Na 迁移的 A l 2 O 3 固体电解质陶瓷管分隔，由于 正极是固态多孔金属氧化物，所以还需要添加 Na AlCl 4 熔盐在 正极处作第二电解质，在正、负极之间传导钠离子。下列有关 钠氯化镍蓄电池的说法错误的是 ( ) A 电池放电时的总反应为 2Na NiCl 2 = = Ni 2Na C l B 充电时正极的电极反应为 Na e = = Na C 放电时正极的电极反应为 Ni 2 2e = = Ni D 该电池被称为绿色电池，最大原因是从废弃电池中可以方 便地回收较纯的镍，其他产物对环境没有影响 (2009 浙江理综 ) 市场上经常见到的标记为 L i ion 的电池 称为 “ 锂离子电池 ” 。它的负极材料是金属锂和碳的复合材料 ( 碳作为金属锂的载体 ) ，电解质为一种能传导 L i 的高分子材料。 这种锂离子电池的电池反应式为： L i 2 L i 0 . 3 5 NiO 2 2 L i 0 . 8 5 NiO 2 下列说法不正确的是 L A 放电时，负极的电极反应式： L i e L i B 充电时， L i 0 . 8 5 NiO 2 既发生氧化反应又发生还原反应 C 该电池不能用水溶液作为电解质溶液 D 放电过程中 L i 向负极移动 6 一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体； 电解质是掺杂氧化钇 (Y 2 O 3 ) 的氧化锆 (Z rO 2 ) 晶体，在熔融状态 下能传导 O 2 。下列对该燃料电池说法正确的是 ( ) A 在熔融电解质中， O 2 由负极移向正极 B 电池的总反应是： 2C 4 H 10 13O 2 = 8CO 2 10H 2 O C 通入空气的一极是正极，电极反应为： O 2 4e = 2O 2 D 通入丁烷的一极是正极，电极反应为： C 4 H 10 26e 13O 2 = 4CO 2 5H 2 O 题组 2 1 (2010 江苏， 1 1) 下图是一种航天器能量储存系统原理示意图。 下列说法正确的是 ( ) A 该系统中只存在 3 种形式的能量转化 B 装置 Y 中负极的电极反应式为： O 2 2H 2 O 4e = 4OH C 装置 X 能实现燃料电池的燃料和氧化剂再生 D 装置 X 、 Y 形成的子系统能实现物质的零排放，并能实现 化学能与电能间的完全转化 2 ( 2010 浙江， 9) L i Al/F e S 电池是一种正在开发的车载电池，该电 池中正极的电极反应式为： 2 L i F e S 2e = L i 2 S Fe 有关该电池的下列说法中，正确的是 （ ） A L i Al 在电池中作为负极材料，该材料中 L i 的化合价为 1 价 B 该电池的电池反应式为： 2 L i F e S = L i 2 S Fe C 负极的电极反应式为： Al 3e = Al 3 D 充电时，阴极发生的电极反应式为： L i 2 S Fe 2e = 2 L i F e S 3 (2010 广东， 23) 铜锌原电池 ( 如下图 ) 工作时，下列叙述正确的 是 ( ) A 正极反应为： Zn 2e = Zn 2 B 电池反应为： Zn Cu 2 = = = Zn 2 Cu C 在外电路中，电子从负极流向正极 D 盐桥中的 K 移向 ZnSO 4 溶液 2 如下图所示装置中，观察到电流计指针偏转， M 棒变粗， N 棒变细，由此判断下表中所列 M 、 N 、 P 物质，其中可以成 立的是 ( ) 选项 M N P A 锌 铜 稀硫酸溶液 B 铜 铁 稀盐酸 C 银 锌 硝酸银溶液 D 锌 铁 硝酸铁溶液 三、原电池的设计 3 某原电池的电池反应为 Fe 2 F e 3 = 3F e 2 ，与此电池反应相 符的原电池是 ( ) A 铜片、铁片、 F e Cl 3 溶液组成的原电池 B 石墨、铁片、 F e ( N O 3 ) 3 溶液组成的原电池 C 铁片、锌片、 Fe 2 ( S O 4 ) 3 溶液组成的原电池 D 银片、石墨、 F e ( N O 3 ) 2 溶液组成的原电池 P99题组 2 原电池的设计 (2009 福建理综 ) 控制适合的条件，将反应 2F e 3 2I 2 I 2 设计成如图所示的原电池。下列判断不正确的是 ( ) A 反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应 B 反应开始时，甲中石墨电极上 Fe 3 被还原 C 电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态 D 电流计读数为零后，在甲中溶入 F e C l 2 固体， 乙中的石墨电极为负极 四、金属的腐蚀 P95知识点 3， P97考向 3 P 98 ( 2009 广东单科 ) 出土的锡青铜 ( 铜锡合金 ) 文物常有 Cu 2 ( OH ) 3 Cl 覆盖在其表面。下列说法正确的是 ( ) A 锡青铜的熔点比纯铜高 B 在自然环境中，锡青铜中的锡可对铜起保护作用 C 锡青铜文物在潮湿环境中的腐蚀比干燥环境中慢 D 生成 Cu 2 ( OH ) 3 Cl 覆盖物是电化学腐蚀过程，但不是化学反 应过程 ( 2009 上海单科 ) 右图装置中， U 型管内为红墨水， a 、 b 试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液，各加入生铁块，放置一 段时间。下列有关描述错误的是 ( ) A 生铁块中的碳是原电池的正极 B 红墨水柱两边的液面变为左低右高 C 两试管中相同的电极反应式是： Fe 2e = = = Fe 2 D a 试管中发生了吸氧腐蚀， b 试管中发生了析氢腐蚀 ( 201 1 广州月考 ) 利用生活中常见的材料可以进行很多科 学实验，甚至制作出一些有实际应用价值的装置来，下图就是 一个用废旧材料制作的可用于驱动玩具的电池的示意图。当电 池工作时，有关说法正确的是 ( ) A 铝罐将逐渐被腐蚀 B 炭粒和炭棒上发生的反应为 O 2 4e = 2O 2 C 炭棒应与玩具电机的负极相连 D 该电池工作一段时间后炭棒和炭粒的质量会减轻 导析： 在原电池工作时，活泼金属铝作负极，电极反应式为： Al 3e = = = Al 3 ，炭棒作正极，电极反应式为 O 2 2H 2 O 4e = 4O H ，由此可知炭棒和炭粒的质量不会改变。由于炭棒作正 极，因此应与玩具电机的正极相连。 答案： A 基础盘点 1 一次电池 ：如碱性锌锰电池，电解质溶液为 KOH 溶液： 负极： Zn 2O H = Z n ( OH ) 2 2e 正极： 2MnO 2 2H 2 O 2e = 2MnO ( OH ) 2O H 电池反应的总反应式为： Zn 2MnO 2 2H 2 O = = = 2MnO ( OH ) Z n( OH ) 2 。 五、化学电源 2 二次电池 铅蓄电池：用硫酸作电解质溶液 负极： Pb SO 2 4 = P bSO 4 2e 正极 ： P bO 2 SO 2 4 2e 4H = P bSO 4 2H 2 O 电池反应的总反应： Pb P bO 2 2H 2 SO 4 = 2 P bSO 4 2H 2 O 。 充电时： ( 电解池 ) 阳极： P bSO 4 2H 2 O = = = P bO 2 4H SO 2 4 2e 阴极： P bSO 4 2e = Pb SO 2 4 总反应式： 2P bSO 4 2H 2 O = = 充电 Pb P bO 2 2H 2 SO 4 。 3 燃料电池 氢氧燃料电池： ( 1 ) 酸性电解质溶液： 负极： H 2 = 2H 2e 正极 ： 1 2 O 2 2H 2e = H 2 O 电池总反应式 ： H 2 1 2 O 2 = H H 2 O ( 2) 碱性电解质溶液 ： 负极 ： H 2 2O H = = 2H 2 O 2e 正极 ： 1 2 O 2 H 2 O 2e = = 2O H 电池总反应式： H 2 1 2 O 2 = OH H 2 O 原电池的工作原理是历年高考的热点，用氧化还原的观点去理 解原电池两极发生反应的本质，有利于学生系统地掌握本部分 内容，特别是结合新型电池的开发和利用。以及钢铁的腐蚀和 防护都会成为今后高考命题的重要素材。原电池知识应用于化 学实验主要体现在以下三个方面： ( 1) 金属活泼性强弱比较的实验探究。 ( 2) 铁生锈实验条件的探究。 ( 3) 金属腐蚀快慢因素的实验探究。 实验是化学的最高法庭。以镁条、铝片为电极，以稀 Na OH 溶液 为电解质溶液构成的原电池，人们普遍认为铝是负极。某研究性 学习小组为探究该原电池究竟谁是负极，发生怎样的电极反应， 进行了如下实验： 如图，剪取约 8 c m 的镁条及大小相近的铝片，用砂纸去膜，使 镁条与铝片分别与量程为 50 A 的教学演示电表的 “ ” 、 “ ” 端相连接，迅速将两电极插入盛有 1 mol ( ) 1 Na OH 溶液的烧杯中。开始，电表指针向右偏移约 500 A ，铝片表面有 许多气泡，很快电流逐渐减小至 0 ；随后，指针向左偏移，且电 流逐渐增大至约 400 A ，此时，铝片表面气泡有所减少，镁条表 面只有极少量的气泡产生。根据以上实验现象，回答下列问题： ( 1) 开始阶段，原电池的正极是 _( 填 “ 镁 ” 或 “ 铝 ” ) 片； 铝片表面产生的气 泡是 _ ；负极发生的反应是 _ 。 ( 2) 随 后 阶 段 ， 铝 片 发 生 的 电 极 反 应 式 是 _ ；镁条表面只有极少量的气泡产生， 其原因之一是： 2H 2 O 2e H 2 2O H ( 极少 ) ，试判断此 电极发生的主要反应是： _ ； 铝片表面气泡有所减少，但未消失，产生这一现象的可能原因 是 _ 。 某化学兴趣小组为了探索铝电极在原电池中的作用，设计并进 行了以下一系列实验，实验结果记录如下： 编号 电极材料 电解质溶液 电流计指针偏转方向 1 Mg Al 稀盐酸 偏向 Al 2 Al Cu 稀盐酸 偏向 Cu 3 Al 石墨 稀盐酸 偏向石墨 4 Mg Al Na OH 溶液 偏向 Mg 5 Al Zn 浓硝酸 偏向 Al 根据上表中的实验现象完成下列问题： (1) 实验 1 、 2 中 Al 所作的电极是否相同？ _ 。 (2) 指出实验 3 中铝和石墨的电极并写出电极反应式和电池总反 应方程式。 铝为 ( )_ _ 。 石墨为 ( )_ _ _ 。 电池总反应： _ 。 (3) 实验 4 中的铝作正极还是负极？ _ ；为什么？ _ 。 (4) 解释实验 5 中的电流计指针偏向铝的原因： _ _ _ _ 。 5 ( 2009 宣武区调考题 ) 蓄电池在放电时起原电池的作用，在充电 时起电解池的作用，下式是爱迪生蓄电池分别在充电和放电时 发生的反应： Fe NiO 2 2H 2 O F e ( OH ) 2 Ni( OH ) 2 。下列 有关对爱迪生蓄电池的推断错误的是 ( ) A 放电时， Fe 作负极，发生氧化反应 B 放电时， NiO 2 作正极，发生还原反应 C 充电时，阴极上 F e ( OH ) 2 放电，发生氧化反应 D 蓄电池的电极应浸入碱性电解质溶液中 7 ( 2009 江苏单科， 12) 以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构 示意图如图所示。关于该电池的叙述正确的是 ( ) A 该电池能够在高温下工作 B 电池的负极反应为： C 6 H 12 O 6 6H 2 O 2 4 e = 6 C O 2 2 4 H C 放电过程中， H 从正极区向负极区迁移 D 在电池反应中，每消耗 1 mo l 氧气，理论上能生成标准状况下 CO 2 气体 2 2 . 4 6 ( ) 8 ( 1) 将锌片和银片浸入稀硫酸中 组成原电池，两电极间连接一 个电流计。 锌片上发生的电极反应式： _ ； 银片上发生的电极反应式： _ 。 ( 2) 若该电池中两电极的总质量为 60 g ，工作一段时间后，取 出锌片和银片洗净干燥后称重，总质量为 47 g ，试计算： 产生氢气的体 积 ( 标准状况 ) ； 通过导线的电量。 ( 已知 N A 6.02 10 23 / mo l ，电子电量为 1.60 10 19 C) 综合应用