高考化学专题精讲 6.2原电池 化学电源课件.ppt

6 2原电池化学电源 1 概念把 转化为 的装置 2 构成条件 1 有两个 的电极 常见为金属或石墨 2 将电极插入 中 3 两电极间构成 两电极接触或用导线连接 4 能自发发生氧化还原反应 原电池及其工作原理 化学能 电能 活泼性不同 电解质溶液 闭合回路 3 工作原理如图是Cu Zn原电池 请填空 1 反应原理 锌片 铜片 Zn 2e Zn2 Cu2 2e Cu 氧化 还原 2 原电池中的三个方向 电子方向 从 极流出沿导线流入 极 电流方向 从 极沿导线流向 极 离子的迁移方向 电解质溶液中 阴离子向 极迁移 阳离子向 极迁移 3 两种装置的比较 装置 中还原剂Zn与氧化剂Cu2 直接接触 易造成能量损耗 装置 能避免能量损耗 装置 中盐桥的作用是提供离子迁移通路 导电 负 正 正 负 负 正 1 某模拟 人工树叶 电化学实验装置如图所示 该装置能将H2O和CO2转化为O2和燃料 C3H8O 下列说法正确的是 A 该装置将化学能转化为光能和电能B 该装置工作时 H 从b极区向a极区迁移C 每生成1molO2 有44gCO2被还原D a电极的反应为 3CO2 18H 18e C3H8O 5H2O 2 微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置 其工作原理如图所示 下列有关微生物电池的说法错误的是 A 正极反应中有CO2生成B 微生物促进了反应中电子的转移C 质子通过交换膜从负极区移向正极区D 电池总反应为C6H12O6 6O2 6CO2 6H2O 解析C6H12O6中C的平均化合价为0价 二氧化碳中C的化合价为 4价 所以生成二氧化碳的反应为氧化反应 故CO2在负极生成 A选项错误 在微生物的作用下 该装置为原电池装置 反应速率加快 所以微生物促进了反应的发生 B项正确 质子交换膜只允许质子 即H 通过 原电池中阳离子向正极移动 C项正确 电池的总反应实质是C6H12O6的氧化反应 D项正确 答案A 3 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 4 如图所示的水溶液锂离子电池体系 下列叙述错误的是 解析由题给图可知 该电池的b极电极式为 Li e Li 所以b极为负极 a为正极 A项正确 B项正确 C项放电时 负极Li价态发生变化 a为正极 Li 价态不变 C项错误 D项放电时阳离子移向正极 D项正确 答案C A a为电池的正极B 电池充电反应为LiMn2O4 Li1 xMn2O4 xLiC 放电时 a极锂的化合价发生变化D 放电时 溶液中Li 从b向a迁移 解析原电池的正极发生得电子的还原反应 Cl2 2e 2Cl 负极发生失电子的氧化反应 Ag e Cl AgCl 阳离子交换膜右侧无白色沉淀生成 若用NaCl溶液代替盐酸 电池总反应不会改变 当电路中转移0 01mol电子时 负极消耗0 01molCl 右侧正极生成0 01molCl 左侧溶液中应有0 01molH 移向右侧 约减少0 02mol离子 答案D Al 还原 铝 铜 电解质的性质 原电池正负极的判断及电极反应式的书写1 原电池正 负极的判断方法 1 用于金属的防护使被保护的金属制品作原电池 而得到保护 例如 要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁等 可用导线将其与一块锌块相连 使锌作原电池的负极 2 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 原电池原理的应用 正极 3 比较金属活动性强弱两种金属分别作原电池的两极时 一般作 的金属比作 的金属活泼 4 加快氧化还原反应的速率一个 进行的氧化还原反应 设计成原电池时反应速率 例如 在Zn与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液能使产生H2的反应速率加快 负极 正极 自发 增大 1 有A B C D E五块金属片 进行如下实验 A B用导线相连后 同时浸入稀H2SO4溶液中 A极为负极 C D用导线相连后 同时浸入稀H2SO4溶液中 电流由D 导线 C A C相连后 同时浸入稀H2SO4溶液中 C极产生大量气泡 B D相连后 同时浸入稀H2SO4溶液中 D极发生氧化反应 用惰性电极电解含B离子和E离子的溶液 E先析出 据此 判断五种金属的活动性顺序是 A A B C D EB A C D B EC C A B D ED B D C A E 解析金属与稀H2SO4溶液组成原电池 活泼金属为负极 失去电子发生氧化反应 较不活泼的金属为正极 H 在正极表面得到电子生成H2 电子运动方向由负极 正极 电流方向则由正极 负极 在题述原电池中 A B原电池 A为负极 C D原电池 C为负极 A C原电池 A为负极 B D原电池 D为负极 E先析出 E不活泼 综上可知 金属活动性 A C D B E 答案B 解析根据Cu 2Fe3 Cu2 2Fe2 Cu作负极 含有Fe3 的溶液作为电解质溶液 比Cu活泼性弱的作为正极 答案D 3 把适合题意的图象填在横线上 用A B C D表示 1 将等质量的两份锌粉a b分别加入过量的稀硫酸 同时向a中加入少量的CuSO4溶液 产生H2的体积V L 与时间t min 的关系是 2 将过量的两份锌粉a b分别加入定量的稀硫酸 同时向a中加入少量的CuSO4溶液 产生H2的体积V L 与时间t min 的关系是 3 将 1 中的CuSO4溶液改成CH3COONa溶液 其他条件不变 则图象是 A B C 解析加入CuSO4溶液 Zn置换出Cu 形成原电池 加快反应速率 1 a中Zn减少 H2体积减小 2 中由于H2SO4定量 产生H2的体积一样多 3 当把CuSO4溶液改成CH3COONa溶液时 由于CH3COO H CH3COOH a中c H 减少 反应速率减小 但产生H2的体积不变 所以C项正确 4 1 能量之间可相互转化 电解食盐水制备Cl2是将电能转化为化学能 而原电池可将化学能转化为电能 设计两种类型的原电池 探究其能量转化效率 限选材料 ZnSO4 aq FeSO4 aq CuSO4 aq 铜片 铁片 锌片和导线 完成原电池甲的装置示意图 如图所示 并作相应标注 要求 在同一烧杯中 电极与溶液含相同的金属元素 答案 以铜片为电极之一 CuSO4 aq 为电解质溶液 只在一个烧杯中组装原电池乙 工作一段时间后 可观察到负极 甲乙两种原电池中可更有效地将化学能转化为电能的是 其原因是 2 根据牺牲阳极的阴极保护法原理 为减缓电解质溶液中铁片的腐蚀 在 1 的材料中应选 作阳极 金属逐渐溶解 表面有红色固体析出 甲 甲电池 使用盐桥 可以避免锌和铜离子的接触 从而避免能量损 失 提高电池效率 提供稳定的电流 锌片 解析 1 因为题给图中电子流向为从左到右 故左侧为原电池的负极 右侧为正极 所以设计原电池时可以在左侧烧杯内盛放ZnSO4溶液 电极选用锌片 右侧烧杯内放CuSO4溶液 电极选用铜片 由所给的电极材料可知 当铜片作电极时 铜片一定是正极 则负极是活泼的金属 失电子发生氧化反应 反应的现象是负极逐渐溶解 由于Zn与CuSO4直接接触 也会发生Fe与Cu2 的直接反应 以Zn和Cu作电极为例 如果不用盐桥则除了发生电化学反应外 还会使Zn和CuSO4直接反应 不能转化为电能 而盐桥的使用 可以避免Zn和Cu2 的接触 从而避免电量损失 提高电池效率 提供稳定的电流 2 根据牺牲阳极的阴极保护法 可知被保护的金属作阴极 比其活泼的金属作阳极 即应选Zn作为阳极 1 一次电池 碱性锌锰干电池 化学电源 2MnO2 2H2O 2e 2MnOOH Zn Zn 2OH 2e Zn OH 2 MnO2 2OH Pb PbO2 3 燃料电池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 1 下列电池工作时 O2在正极放电的是 解析上述电池中只有氢燃料电池中O2参与正极反应并放电 答案B 2 一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意图如图 下列有关该电池的说法正确的是 3 以甲烷燃料电池为例来分析不同的环境下电极反应式的书写 1 酸性介质 如H2SO4 负极 正极 总反应式 2 碱性介质 如KOH 负极 正极 总反应式 3 固体电解质 高温下能传导O2 负极 正极 总反应式 4 熔融碳酸盐 如熔融K2CO3 环境下负极 正极 总反应式 CH4 8e 4O2 CO2 2H2O 2O2 8e 4O2 CH4 2O2 CO2 2H2O CH4 2O2 CO2 2H2O 三步突破燃料电池电极反应式的书写第一步 写出电池总反应式燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致 若产物能和电解质反应则总反应为加和后的反应 如甲烷燃料电池 电解质为NaOH溶液 的反应式为 CH4 2O2 CO2 2H2O CO2 2NaOH Na2CO3 H2O 式 式得燃料电池总反应式为 CH4 2O2 2NaOH Na2CO3 3H2O 第二步 写出电池的正极反应式根据燃料电池的特点 一般在正极上发生还原反应的物质是O2 随着电解质溶液的不同 其电极反应式有所不同 大致有以下四种情况