化學能轉(zhuǎn)化為電能--電池.ppt

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1、一、原電池 1概念 把 轉(zhuǎn)化為 的裝置 2工作原理(以鋅銅原電池為例),化學能,電能,ZnZn22e Cu22e Cu,鋅片 銅片,氧化反應 還原反應,鋅片,銅片,負極,正極,,,,,,,3原電池構(gòu)成條件 (1)兩個 的電極(常見為金屬或石墨) (2)將電極插入 中 (3)兩電極間構(gòu)成 ,活潑性不同,電解質(zhì)溶液,閉合回路,1鹽橋的作用是什么？,提示：鹽橋的作用：避免負極失去的電子不經(jīng)外電路直接轉(zhuǎn)移給溶液中得電子的微粒，降低發(fā)電效率；維持電解質(zhì)溶液中的電荷平衡；構(gòu)成閉合回路,二、常見的化學電源 1一次電池(鋅錳干電池),Mn

2、(OH)22OH,ZnZn22e,2二次電池(可充電電池) 常見的二次電池是鉛蓄電池，又稱可充電電池負極材料是 ，電極反應式為： ；正極材料是 ，電極反應式為： . 電池反應方程式： . 充電時，負極接電源的 極，正極接電源的 極,Pb,PbO2,負,正,3燃料電池 氫氧燃料電池是目前最成熟的燃料電池，可分酸性和堿性兩種.,2H24H4e,2H24OH 4H2O4e,O24H4e 2H2O,O22H2O4e 4OH,2是否只能在O2中燃燒的物質(zhì)才能設計成原電池？,提示：否，H2

3、和Cl2也能構(gòu)成原電池，凡是氧化還原反應，理論上都可設計原電池,三、金屬的腐蝕與防護 1金屬的腐蝕 (1)概念：金屬表面與周圍的物質(zhì)發(fā)生化學反應或因 作 用而遭到破壞 (2)實質(zhì)：金屬原子(M)失去電子而被氧化：MMnne (3)分類,電化學,直接,原電池,2電化學腐蝕 (1) 的金屬在 空氣中或跟 接觸時， 形成 發(fā)生的腐蝕 (2)電化學腐蝕類型,不純,潮濕的,電解質(zhì)溶液,原電池,弱酸性或中性,較強酸,2H2OO24e 4OH,2H2eH2,3金屬的防護,(1)加防護層 如在金屬表面加上耐腐蝕的油漆、搪瓷、陶瓷、瀝青、 塑料、橡膠及電鍍、噴鍍或表面鈍

4、化等方法 (2)電化學防護 犧牲陽極保護法原電池原理 被保護的金屬設備作 ，比被保護金屬活潑的金屬作 陰極電保護法電解原理 被保護的金屬設備作 ，惰性電極作 (3)改變內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如制成不銹鋼等,正極,負極,陰極,陽極,3金屬腐蝕的一般規(guī)律有哪些？,提示：(1)電解原理引起的腐蝕原 電池原理引起的腐蝕化學腐蝕 有防護腐蝕措施的腐蝕 (2)對同一種金屬來說，腐蝕的快 慢： 強電解質(zhì)溶液弱電解質(zhì)溶液非 電解質(zhì)溶液 (3)活潑性不同的兩金屬，活潑性 差別越大，腐蝕越快 (4)對同一種電解質(zhì)溶液來說，電 解質(zhì)溶液濃度越大，腐蝕越快,(5)由于金屬表面一般不會

5、遇到酸性 較強的溶液，故吸氧腐蝕是金屬腐蝕的主要形式；另外，只有在金屬活動性順序表中位于氫前面的金屬才可能發(fā)生析氫腐蝕，而位于氫之后的金屬腐蝕時只能是吸氧腐蝕如鐵銹的形成、銅綠的形成就屬吸氧腐蝕,銅綠形成的原理是： 負極(Cu)：2Cu2Cu24e 正極(Cu)：2H2OO24e 4OH 2Cu2H2OO2 === 2Cu(OH)2 2Cu(OH)2CO2 === Cu2(OH)2CO3H2O,感受鑒賞 1(2011鎮(zhèn)江模擬)用銅片、銀片、Cu(NO3)2溶液、 AgNO3溶液、導線和鹽橋(裝有瓊脂KNO3的U形管)構(gòu)成一個原電池以下有關該原電池的敘述正確的是 () 在外電路中，電流由銅電極流

6、向銀電極 正極反應為：AgeAg 實驗過程中取出鹽橋，原電池仍繼續(xù)工作 將銅片浸入AgNO3溶液中發(fā)生的化學反應與該原電池反應相同,A B C D,解題指導選 該原電池中銅作負極，銀作正極，負極反應式為CuCu22e，正極反應式為Age Ag，正確；在外電路中，電子由Cu電極流向Ag電極，而電流方向與電子流向相反，錯誤；沒有鹽橋，原電池不能繼續(xù)工作，錯誤銅與AgNO3溶液的反應和該原電池反應都為Cu2Ag===Cu22Ag，正確,C,2(2011濟南模擬)可用于電動汽車的鋁空氣燃料電池，通常 以NaCl溶液或NaOH溶液為電解液，鋁合金為負極，空氣電極為正極下列說法正確的是 (

7、) A以NaCl溶液或NaOH溶液為電解液時，正極反應都為： O22H2O4e4OH B以NaOH溶液為電解液時，負極反應為：Al3OH Al(OH)33e C以NaOH溶液為電解液時，電池在工作過程中電解液 的pH保持不變 D電池工作時，電子通過外電路從正極流向負極,解題指導 選 B項，以NaOH為電解液時，不應生成Al(OH)3沉淀，而應生成Al(OH)4.C項，由電池反應4Al3O24OH6H2O === 4Al(OH)4知電解液的pH應減小D項，電子通過外電路從負極流向正極,A,3(2011聊城期末)下列敘述正確的是 () A純鋅與稀硫酸反應時，加入少量CuSO4溶液，

8、可 使反應速率加快 B甲醇和氧氣以及KOH溶液構(gòu)成的新型燃料電池中， 其負極上發(fā)生的反應為：CH3OH6OH6e CO25H2O C在鐵上鍍銅時，金屬銅作陰極 D電解精煉銅時，電解質(zhì)溶液中銅離子濃度不變,解題指導選 A項中，加入少量CuSO4溶液發(fā)生反應：ZnCuSO4 === ZnSO4Cu，置換出的銅和鋅，以及稀硫酸構(gòu)成原電池，使反應速率加快，故A項正確；B項中甲醇作負極反應物，發(fā)生氧化反應，失去電子，正確的電極反應式為：CH3OH8OHCO6H2O6e，故B項錯誤；電鍍時，應該鍍層金屬作陽極，鍍件作陰極，若在鐵上鍍銅，應該金屬銅作陽極，故C項錯誤；電解精煉銅時，由于粗銅中含有

9、Zn、Fe等雜質(zhì)，使電解質(zhì)溶液中銅離子濃度減小，故D項錯誤,A,思考領悟 教師備課園地,拓展發(fā)現(xiàn) 原電池正負極的判斷,感受鑒賞 4某原電池總反應的離子方程式為2Fe3Fe=== 3Fe2，能實現(xiàn)該反應的原電池是 (),解題指導選 實現(xiàn)反應2Fe3Fe === 3Fe2的原電池，必須鐵為負極，F(xiàn)e3的鹽溶液為電解質(zhì)溶液，A符合,A,5下列事實與電化學腐蝕無關的是 () A光亮的自行車鋼圈不易生銹 B黃銅(Cu、Zn合金)制的銅鑼不易產(chǎn)生銅綠 C銅、鋁電線一般不連接起來作導線 D生鐵比熟鐵(幾乎是鈍鐵)容易生銹,解題指導選 本題涉及到原電池的構(gòu)成，B、C、D三項中都能構(gòu)成原電池，能用電化

10、學知識來解釋,A,6(2011廣東模擬精選)一種新型燃料電池，其電解質(zhì)是摻 雜氧化釔(Y2O3)的氧化鋯(ZrO2)晶體，在熔融狀態(tài)下能傳導O2，兩極分別通入空氣、丁烷，下列對該燃料說法正確的是 () A通入空氣的一極是正極，電極反應為：O22H2O 4e4OH B通入丁烷的一極是正極，電極反應為： C4H1026e13O24CO25H2O C在熔融電解質(zhì)中，O2移向負極 D電池的總反應是：2C4H1013O2 === 8CO210H2O,解題指導選 燃料電池就是借助于燃料燃燒的氧化還原反應來設計的，故此反應的總反應式：2C4H1013O28CO210H2O，又根據(jù)信息可知氧

11、氣得電子后轉(zhuǎn)變成了O2，那就可以寫出正極反應：O24e 2O2，用總反應式減去電極的正極反應式就得到負極的反應式：C4H1013O2 === 4CO25H2O26e.,CD,思考領悟 教師備課園地,拓展發(fā)現(xiàn) 原電池原理的應用 (1)加快氧化還原反應的速率 例如：在鋅與稀H2SO4反應時加入少量CuSO4溶液能 使產(chǎn)生H2的速率加快 (2)比較金屬活動性強弱 例如：有兩種金屬a和b，用導線連接后插入到稀 H2SO4中，觀察到a極溶解，b極上有氣泡產(chǎn)生根據(jù) 現(xiàn)象判斷出a是負極，b是正極，由原電池原理可知， 金屬活動性ab.,(3)設計化學電池 例如：以2FeCl3Cu === 2Fe

12、Cl2CuCl2為依據(jù)，設計 一個原電池.,考 情 分 析 原電池工作原理和化學電源知識是電化學知識中的重要內(nèi)容之一，也是中學化學教學中的重點內(nèi)容之一，因此成為歷年高考的必考內(nèi)容題型為選擇題和非選擇題，其中選擇題重點考查判斷電極、判斷離子或電子的移動方向、電極上發(fā)生的反應類型、電極附近或整個溶液的酸堿性、電極反應式的正誤等；非選擇題重點考查電極反應式和電池反應式的書寫，利用原電池工作原理和化學電源知識解釋電化學腐蝕與防護、某些反應速率加快的原因、畫原電池的裝置圖和進行簡單的有關計算等,高考要求考生通過分析和綜合，能夠用自然科學的基礎知識解釋人類生活和社會發(fā)展中遇到的某些問題近幾年出現(xiàn)的新技

13、術、新科技有很多與原電池相關，如宇宙飛船上使用的燃料電池、耐用的鋰電池等同時原電池與生物、物理知識相互滲透，如生物電池、廢舊電池的危害，化學能與電能的轉(zhuǎn)化等都將是高考試題的熱點內(nèi)容,考 題 印 證 1(2010江蘇高考)右圖是一種航天 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：O22H2O4e === 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，并能實 現(xiàn)化學能與電能間的完全轉(zhuǎn)化,解析：本題考查能量轉(zhuǎn)換的知識，意在考查考生綜合運用原電池、電解池原理的能力

14、A項，該系統(tǒng)中存在太陽能與電能、電能與機械能、化學能與電能、電能與化學能等多種形式的能量轉(zhuǎn)化關系，不正確；B項，裝置Y是將化學能轉(zhuǎn)化為電能的燃料電池裝置，負極應該是H2發(fā)生氧化反應，故不正確；C項，裝置X為電解水產(chǎn)生氫氣和氧氣，故正確；D項，裝置X、Y形成的子系統(tǒng)可以實現(xiàn)物質(zhì)的零排放，但不可能實現(xiàn)化學能與電能間的完全轉(zhuǎn)化，能量總是有損失的，故不正確,答案：C,2(2010安徽高考)某固體酸燃料電池以CsHSO4固體為電 解質(zhì)傳遞H，其基本結(jié)構(gòu)如圖，電池總反應可表示為：2H2O2 === 2H2O，下列有關說法正確的是 (),A電子通過外電路從b極流向a極 Bb極上的電極反應式為：O22H2O

15、4e4OH C每轉(zhuǎn)移0.1 mol電子，消耗1.12 L的H2 DH由a極通過固體酸電解質(zhì)傳遞到b極,解析：本題考查原電池知識，意在考查考生的分析能力該原電池的化學原理是H2被氧化，在負極(a極)發(fā)生反應：H22H2e，H由a極轉(zhuǎn)移到b極，D項正確；O2發(fā)生還原反應，在正極(b極)發(fā)生反應：O24H4e 2H2O，則電子從a極流向b極，A、B兩項不正確；C項因未指明氣體所處的溫度和壓強，不正確,答案： D,3(2010福建高考)鉛蓄電池的工作原理為：PbPbO2 2H2SO4===2PbSO42H2O，研讀下圖，下列判斷不正確的是 (),.,答案：C,4(2010廣東高考)銅鋅原電池(如圖)

16、工作時，下列敘述正 確的是 (),A正極反應為：Zn2e=== Zn2 B電池反應為：ZnCu2 === Zn2Cu C在外電路中，電子從負極流向正極 D鹽橋中的K移向ZnSO4溶液,解析：本題考查原電池，意在考查考生對原電池工作原理的分析能力該電池中Zn為負極，電極反應為：Zn2e === Zn2，Cu為正極，電極反應為：Cu22e===Cu，A項錯誤；電池總反應為：ZnCu2 === Zn2Cu，B項正確；原電池工作時，外電路中電子由負極流出經(jīng)導線流向正極，C項正確；負極上由于Zn放電，ZnSO4溶液中Zn2的濃度增大，故鹽橋中的Cl移向ZnSO4溶液，D項錯誤,答案： BC,5(2

17、010浙江高考)LiAl/FeS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：2LiFeS2e===Li2SFe，有關該電池的下列說法中，正確的是 () ALiAl在電池中作為負極材料，該材料中Li的化合價 為1價 B該電池的電池反應式為：2LiFeS === Li2SFe C負極的電極反應式為：Al3e === Al3 D充電時，陰極發(fā)生的電極反應式為：Li2SFe2e === 2LiFeS,解析：本題考查原電池知識，意在考查考生分析新型原電池工作原理的能力從組成材料看，負極應該是單質(zhì)鋰，電極反應為：Lie===Li，A、C項不正確；充電時，陰極即為原電池的負極，但

18、是反應恰好相反：Lie === Li，D項不正確,答案：B,6(2010北京崇文1月統(tǒng)練)2008年10月8日，美籍華裔科學 家錢永健獲得2008年度諾貝爾化學獎.16歲時，他憑借一個“金屬易受硫氰酸鹽腐蝕”的調(diào)查項目，榮獲“美國西屋科學天才獎”下列敘述正確的是 () A金屬腐蝕就是金屬失去電子被還原的過程 B將水庫中的水閘(鋼板)與外加直流電源的負極相連， 正極連接到一塊廢鐵上可防止水閘被腐蝕 C合金的熔點都高于它的成分金屬，合金的耐腐蝕性 也都比其成分金屬強 D銅板上的鐵鉚釘處在潮濕的空氣中直接發(fā)生反應： Fe===Fe33e，繼而形成鐵銹,解析：A項，金屬失去電子被氧化；B項，外加電源保護金屬，正確；C項，合金的熔點比成分金屬低；D項，應為Fe===Fe22e.,答案：B,