高考化学总复习 第六章第3节 化学能转化为电能优化课件 鲁科版

第第3节节化学能转化为电能化学能转化为电能2 0 1 32 0 1 3 高 考 导 航高 考 导 航考纲要求考纲要求1.了解原电池的工作原理，能写出电了解原电池的工作原理，能写出电极反应式和电池反应方程式。极反应式和电池反应方程式。2.了解常见化学电源的种类及其工作了解常见化学电源的种类及其工作原理。原理。3.理解金属发生电化学腐蚀的原因，理解金属发生电化学腐蚀的原因，金属腐蚀的危害，防止金属腐蚀的措金属腐蚀的危害，防止金属腐蚀的措施。施。命题热点命题热点1.原电池基本工作原理及原电池的设原电池基本工作原理及原电池的设计，尤其是电极反应式的书写。计，尤其是电极反应式的书写。2.新型实用电池。新型实用电池。3.借助原电池原理考查金属腐蚀及防借助原电池原理考查金属腐蚀及防护。护。4.原电池及电解池的综合应用。原电池及电解池的综合应用。教材回扣夯实双基教材回扣夯实双基一、原电池原理及应用一、原电池原理及应用1概念概念原电池是一种能够将原电池是一种能够将_的氧的氧化还原反应的氧化反应、还原反应分化还原反应的氧化反应、还原反应分别设计在两个导通了的电极上发生，别设计在两个导通了的电极上发生，从而将化学能转化成电能的装置。从而将化学能转化成电能的装置。自发进行自发进行2构成原电池的三条件构成原电池的三条件(1)具有两个活泼程度不等的电极。具有两个活泼程度不等的电极。(2)具有电解质溶液。具有电解质溶液。(3)形成闭合回路。形成闭合回路。3工作原理工作原理电子电子相反相反氧化氧化还原还原2H2e=H2Zn2e=Zn24金属的腐蚀金属的腐蚀(1)本质：金属与其周围的物质发生本质：金属与其周围的物质发生_，即金属在反应中，即金属在反应中失电子被氧化：失电子被氧化：Mne=Mn。(2)分类：分类：化学腐蚀：金属跟接触到的干燥气化学腐蚀：金属跟接触到的干燥气体或非电解质液体等直接发生化学反体或非电解质液体等直接发生化学反应而引起的腐蚀。应而引起的腐蚀。氧化还原反应氧化还原反应电化学腐蚀：不纯的金属跟电解质电化学腐蚀：不纯的金属跟电解质溶液接触时溶液接触时,因发生化学反应而引起因发生化学反应而引起的 腐 蚀 。 电 化 学 腐 蚀 又 包 括的 腐 蚀 。 电 化 学 腐 蚀 又 包 括_和和_两类。两类。以铁的腐蚀为例：以铁的腐蚀为例：析氢腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀吸氧腐蚀吸氧腐蚀吸氧腐蚀析氢腐蚀析氢腐蚀条件条件水膜呈水膜呈_或或_水膜呈水膜呈_正极反正极反应应2H2OO24e4OH4H4e2H2负极反负极反应应2Fe2Fe24e总反应总反应2FeO22H2O=2Fe(OH)2Fe2H=Fe2H2中性中性酸性很弱酸性很弱酸性酸性5.金属防护的方法金属防护的方法(1)电化学防护电化学防护牺牲阳极的阴极保护法牺牲阳极的阴极保护法_原理。原理。负极负极(阳极阳极)：比被保护金属活泼的金：比被保护金属活泼的金属。属。正极正极(阴极阴极)：被保护的金属设备。：被保护的金属设备。原电池原电池外加电流的阴极保护法外加电流的阴极保护法_原理。原理。阴极：被保护的金属设备。阴极：被保护的金属设备。阳极：惰性金属。阳极：惰性金属。(2)改变金属的内部结构，如制成合改变金属的内部结构，如制成合金、不锈钢等。金、不锈钢等。电解池电解池(3)_ ，如在金属表面，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。钝化等方法。加防护层加防护层思考感悟思考感悟原电池中盐桥有什么作用？离子在盐桥原电池中盐桥有什么作用？离子在盐桥中是怎样定向移动的？中是怎样定向移动的？【提示】【提示】原电池中盐桥起到了平衡电原电池中盐桥起到了平衡电荷、连接内电路的作用。离子在盐桥中荷、连接内电路的作用。离子在盐桥中作定向移动，溶液中的阳离子沿盐桥向作定向移动，溶液中的阳离子沿盐桥向正极移动，阴离子向负极移动，构成内正极移动，阴离子向负极移动，构成内电路，形成闭合回路，形成电流。电路，形成闭合回路，形成电流。二、化学电源二、化学电源1一次电池一次电池碱性锌锰干电池碱性锌锰干电池(不不能充电，不能反复使用能充电，不能反复使用)负极材料是负极材料是Zn，正极是，正极是MnO2。电极反应为：负极：电极反应为：负极：Zn2OH2e=ZnOH2O；正极：正极：MnO22H2O2e=Mn(OH)2；3燃料电池燃料电池氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分酸性和碱性两种。池，可分酸性和碱性两种。酸性酸性碱性碱性负极反应负极反应式式2H24e=4H2H24OH4e=4H2O正极反应正极反应式式O24H4e=2H2OO22H2O4e=4OH电池总反电池总反应式应式_2H2O2=2H2O考点串讲深度剖析考点串讲深度剖析原电池电极反应式的书写原电池电极反应式的书写1原电池正负极的判断方法原电池正负极的判断方法2电极反应式的写书电极反应式的写书(1)若未给出正、负极，只是给出图若未给出正、负极，只是给出图示装置，第一，应先分析出正、负极示装置，第一，应先分析出正、负极及正、负极上的反应物；第二，就是及正、负极上的反应物；第二，就是结合介质结合介质(酸、碱性环境酸、碱性环境)判断正、负判断正、负极产物；第三，在遵循质量守恒、电极产物；第三，在遵循质量守恒、电荷守恒的原则下写出电极反应式；荷守恒的原则下写出电极反应式；第四，可根据两个电极反应式写出总第四，可根据两个电极反应式写出总反应式。反应式。(2)若给出总反应式，直接可以写出电若给出总反应式，直接可以写出电极反应式，即氧化剂在正极上反应，极反应式，即氧化剂在正极上反应，还原剂在负极上反应。一般情况下书还原剂在负极上反应。一般情况下书写负极反应式比较容易，然后利用总写负极反应式比较容易，然后利用总反应式减去负极反应式便可得到正极反应式减去负极反应式便可得到正极反应式。反应式。(3)若是复杂的新型电池，首先写出若是复杂的新型电池，首先写出容易书写的一极的反应式，然后利用容易书写的一极的反应式，然后利用总反应式减去易写的电极反应式便得总反应式减去易写的电极反应式便得到另一极反应式。到另一极反应式。即时应用即时应用1(2011高考安徽卷高考安徽卷)研究人员最近研究人员最近发明了一种发明了一种“水水”电池，这种电池能电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电，在海水中电池总反应可表示为：发电，在海水中电池总反应可表示为：5MnO22Ag2NaCl=Na2Mn5O102AgCl下列下列“水水”电池在海水中放电时的有关说电池在海水中放电时的有关说法正确的是法正确的是()A正极反应式：正极反应式：AgCle=AgClB每生成每生成1 mol Na2Mn5O10转移转移2 mol电子电子CNa不断向不断向“水水”电池的负极移动电池的负极移动DAgCl是还原产物是还原产物解析：选解析：选B。A项，项，AgCle=AgCl应为负极反应式，故错误；应为负极反应式，故错误；B项，按负极反应式计算即可，项，按负极反应式计算即可，B项正项正确；确；C项，项，Na由负极向正极移动，由负极向正极移动，故错误；故错误；D项，项，AgCl是氧化产物，故是氧化产物，故错误。错误。原电池原理的应用原电池原理的应用1加快氧化还原反应的速率加快氧化还原反应的速率2比较金属活动性强弱比较金属活动性强弱3用于金属的防护用于金属的防护4设计制作化学电源设计制作化学电源设计原电池时要紧扣原电池的构成条设计原电池时要紧扣原电池的构成条件。具体方法是：件。具体方法是：(1)首先将已知的氧化还原反应拆分首先将已知的氧化还原反应拆分为两个半反应。为两个半反应。(2)根据原电池的电极反应特点，结根据原电池的电极反应特点，结合两个半反应找出正、负极材料及电合两个半反应找出正、负极材料及电解质溶液。解质溶液。电极材料的选择电极材料的选择在原电池中，选择还原性较强的物质在原电池中，选择还原性较强的物质作为负极；氧化性较强的物质作为正作为负极；氧化性较强的物质作为正极。并且，原电池的电极必须导电。极。并且，原电池的电极必须导电。电池中的负极必须能够与电解质溶液电池中的负极必须能够与电解质溶液或其中溶解的物质反应。或其中溶解的物质反应。 电解质溶液的选择电解质溶液的选择电解质溶液一般要能够与负极发生反电解质溶液一般要能够与负极发生反应，或者电解质溶液中溶解的其他物应，或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反应质能与负极发生反应(如空气中的氧如空气中的氧气气)。但如果两个半反应分别在两个。但如果两个半反应分别在两个容器中进行容器中进行(中间连接盐桥中间连接盐桥)，则左右，则左右两个容器中的电解质溶液应含有与电两个容器中的电解质溶液应含有与电极材料相同的阳离子。极材料相同的阳离子。如在铜如在铜锌锌硫酸构成的原电池中，负硫酸构成的原电池中，负极金属锌浸泡在含有极金属锌浸泡在含有Zn2的电解质的电解质溶液中，而正极铜浸泡在含有溶液中，而正极铜浸泡在含有Cu2的电解质溶液中。的电解质溶液中。(3)按要求画出原电池装置图。按要求画出原电池装置图。如根据以下反应设计的原电池：如根据以下反应设计的原电池：原理原理装置图装置图化学反应：化学反应：CuCl2Fe=FeCl2Cu电极反应：电极反应：负极：负极：Fe2e=Fe2正极：正极：Cu22e=Cu即时应用即时应用2(2011高考浙江卷高考浙江卷)将将NaCl溶液溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，一滴在一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后发现液滴覆盖的圆圈中心区段时间后发现液滴覆盖的圆圈中心区(a)已被腐蚀而变暗，在液滴外沿形已被腐蚀而变暗，在液滴外沿形成棕色铁锈环成棕色铁锈环(b)，如右图所示。，如右图所示。导致该现象的主要原因是液滴之下氧导致该现象的主要原因是液滴之下氧气含量比边缘处少。下列说法正确的气含量比边缘处少。下列说法正确的是是()A液滴中的液滴中的Cl 由由a区向区向b区迁移区迁移B液滴边缘是正极区，发生的电极液滴边缘是正极区，发生的电极反应为：反应为：O22H2O4e=4OHC液滴下的液滴下的Fe因发生还原反应而被因发生还原反应而被腐蚀，生成的腐蚀，生成的Fe2由由a区向区向b区迁移，区迁移，与与b区的区的OH形成形成Fe(OH)2 ，进一步，进一步氧化、脱水形成铁锈氧化、脱水形成铁锈D若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板，若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板，在铜铁接触处滴加在铜铁接触处滴加NaCl溶液，则负溶液，则负极发生的电极反应为：极发生的电极反应为：Cu2e=Cu2解析：选解析：选B。本题考查原电池、钢铁。本题考查原电池、钢铁的吸氧腐蚀等知识。依题意，可判断的吸氧腐蚀等知识。依题意，可判断中心区中心区a为原电池的负极，为原电池的负极，液滴边缘液滴边缘O2含量较大，是原电池的含量较大，是原电池的正极，正极，A中中Cl在电池工作时向负极在电池工作时向负极(a)移动，移动，A选项错误；选项错误；B项显然正确；项显然正确；C中中Fe失电子被氧化而被腐蚀，故失电子被氧化而被腐蚀，故C项错误，项错误，D中因中因Fe比比Cu活泼，充当活泼，充当负极的是负极的是Fe，负极反应为，负极反应为Fe2e=Fe2，故，故D错误。错误。命题视角把脉高考命题视角把脉高考教材高频考点教材高频考点 (2011高考福建卷高考福建卷)研究人员研研究人员研制出一种锂水电池，可作为鱼雷和潜制出一种锂水电池，可作为鱼雷和潜艇的储备电源。该电池以金属锂和钢艇的储备电源。该电池以金属锂和钢板为电极材料，以板为电极材料，以LiOH为电解质，为电解质，【解析】在原电池中电解质溶液中的【解析】在原电池中电解质溶液中的阳离子移向正极，阴离子移向负极。阳离子移向正极，阴离子移向负极。【答案】【答案】C【名师点评】【名师点评】分析新型电池时，首分析新型电池时，首先根据题干条件判断出正负极，如本先根据题干条件判断出正负极，如本题中题中“该电池以金属锂和钢板为电极该电池以金属锂和钢板为电极材料材料”，就可判断锂为负极；其次结，就可判断锂为负极；其次结合电解质及酸碱性环境，写出负极或合电解质及酸碱性环境，写出负极或正极反应式。正极反应式。追踪命题热点追踪命题热点 (2011高考山东卷改编题高考山东卷改编题)科科研生产中常涉及钠、硫及其化合物。研生产中常涉及钠、硫及其化合物。下图为钠硫高能电池的结构示意图，下图为钠硫高能电池的结构示意图，该电池的工作温度为该电池的工作温度为320 左右，电左右，电池反应为池反应为2NaxSNa2Sx，正极的，正极的电极反应式为电极反应式为_。M(由由Na2O和和Al2O3制得制得)的两个作用是的两个作用是_。与铅蓄电池相比，当消耗相。与铅蓄电池相比，当消耗相同质量的负极活性物质时，钠硫电池的同质量的负极活性物质时，钠硫电池的理论放电量是铅蓄电池的理论放电量是铅蓄电池的_倍。倍。【名师点评】【名师点评】联系高科技或生产生联系高科技或生产生活实际，设计或分析各种陌生的原电活实际，设计或分析各种陌生的原电池。分析电极材料、电极反应，离子池。分析电极材料、电极反应，离子运动方向、总反应，两极产物的定量运动方向、总反应，两极产物的定量计算等是今后高考考查的热点之一。计算等是今后高考考查的热点之一。易错易误剖析易错易误剖析【常见错误】【常见错误】C【错因分析】【错因分析】(1)常见错误分析常见错误分析没有注意到充电时硫酸是生成物。没有注意到充电时硫酸是生成物。(2)其他错误分析其他错误分析没有搞清铅蓄电池的工作原理而无法没有搞清铅蓄电池的工作原理而无法作出判断。作出判断。【答案】【答案】B【名师点评】【名师点评】很多时候我们在观察很多时候我们在观察一个电池的反应时，只注意了主要部一个电池的反应时，只注意了主要部分，如氧化剂、还原剂、氧化产物和分，如氧化剂、还原剂、氧化产物和还原产物等，能写出主要的电极反还原产物等，能写出主要的电极反应，却忽视了一些重要的细节，如溶应，却忽视了一些重要的细节，如溶液的酸碱性的变化、某种成分的浓度液的酸碱性的变化、某种成分的浓度的变化、电极区的现象、的变化、电极区的现象、电子转移的多少、生成气体的体积电子转移的多少、生成气体的体积等，而这些又往往是高考题的出题等，而这些又往往是高考题的出题点，因此在平时复习中要加强这方面点，因此在平时复习中要加强这方面的练习。的练习。原电池原理应用的探究实验原电池原理应用的探究实验【实验目的】【实验目的】(1)金属活泼性强弱比金属活泼性强弱比较的实验探究。较的实验探究。(2)铁生锈实验条件的探究。铁生锈实验条件的探究。(3)金属腐蚀快慢因素的实验探究。金属腐蚀快慢因素的实验探究。实验探究专项突破实验探究专项突破典例探究典例探究以镁条、铝片为电极，以稀以镁条、铝片为电极，以稀NaOH溶液溶液为电解质溶液构成的原电池，人们普遍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：电极反应，进行了如下实验：如图，剪取约如图，剪取约8 cm的镁条的镁条及大小相近的铝片，用砂及大小相近的铝片，用砂纸除去表面氧化膜，使镁纸除去表面氧化膜，使镁条与铝片分别与量程为条与铝片分别与量程为50 A的教学演示电表的的教学演示电表的“”、“”端相连接，迅速将两电极插入盛有端相连接，迅速将两电极插入盛有1 molL1 NaOH溶液的烧杯中。溶液的烧杯中。开始开始,电表指针向左偏移约电表指针向左偏移约500 A，铝片表面有许多气泡，很快电流逐渐铝片表面有许多气泡，很快电流逐渐减小至减小至0；随后，指针向右偏移，且；随后，指针向右偏移，且电流逐渐增大至约电流逐渐增大至约400 A，此时，此时，铝片表面气泡有所减少，镁条表面只铝片表面气泡有所减少，镁条表面只有极少量的气泡产生。有极少量的气泡产生。根据以上实验现象，回答下列问题：根据以上实验现象，回答下列问题：(1)开始阶段，原电池的正极是开始阶段，原电池的正极是_(填填“镁镁”或或“铝铝”)片；铝片表面片；铝片表面产生的气泡是产生的气泡是_；负极发生的反应；负极发生的反应是是_。(2)随后阶段，铝片发生的电极反应式是随后阶段，铝片发生的电极反应式是_；镁条表面；镁条表面只有极少量的气泡产生，只有极少量的气泡产生，其原因之一是：其原因之一是：2H2O2e=H22OH(极少极少)，试判断此电极发生，试判断此电极发生的主要反应是的主要反应是_;铝片表面气泡有所减少，但未消失，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产生这一现象的可能原因是_。【解析】【解析】本题属实验探究题，考查本题属实验探究题，考查原电池的原理及应用。原电池的原理及应用。(1)由于由于Mg比比Al活泼，在开始阶段形活泼，在开始阶段形成的原电池中成的原电池中Mg做负极，做负极，Al做正做正极，电解质溶液为极，电解质溶液为NaOH溶液：负极溶液：负极失电子：失电子：Mg2OH2e=Mg(OH)2，正极得电子：，正极得电子：2H2O2e=H22OH，即，即Al表面产生气泡，总反应式为：表面产生气泡，总反应式为：Mg2H2O=Mg(OH)2H2(2)随后阶段，电流表指针逆向偏转，随后阶段，电流表指针逆向偏转，说明说明Al做负极，失电子：做负极，失电子：Al4OH3e=Al(OH)4，正极得电子：，正极得电子：3O26H2O12e=12OH。铝片表面气泡减少，但未消失，可能铝片表面气泡减少，但未消失，可能是铝片中含有的杂质与是铝片中含有的杂质与Al形成原电形成原电池，杂质做正极得电子：池，杂质做正极得电子：2H2O2e=H22OH，产生少量气泡。，产生少量气泡。【答案】【答案】(1)铝铝H2Mg2OH2e=Mg(OH)2(2)Al4OH3e=Al(OH)43O26H2O12e=12OH铝片中含有杂质，构成原电池铝片中含有杂质，构成原电池