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1、第二單元原電池第二單元原電池 化學電源化學電源1理解原電池的工作原理，能寫出常見的簡單電極反應和理解原電池的工作原理，能寫出常見的簡單電極反應和電池反應方程式。電池反應方程式。2了解常見的化學電源，認識化學能與電能相互轉化的實了解常見的化學電源，認識化學能與電能相互轉化的實際意義及其重要應用。際意義及其重要應用。3了解研制新型化學電源的重要性。認識化學在解決能源了解研制新型化學電源的重要性。認識化學在解決能源危機中的重要作用。危機中的重要作用。1原電池工作原理及電極、電池反應式的書寫。原電池工作原理及電極、電池反應式的書寫。2新型的電池的開發(fā)與應用。新型的電池的開發(fā)與應用。3原電池在能源危機中
2、的作用。原電池在能源危機中的作用。 (1)兩個兩個_的電極的電極(_或一種金屬和一種或一種金屬和一種可以導電的非金屬可以導電的非金屬)。(2)將電極插入將電極插入_中。中。(3)用導線連接電極用導線連接電極(或直接接觸或直接接觸)_。(4)能自發(fā)進行能自發(fā)進行_反應。反應。一、原電池一、原電池1裝置特點裝置特點：把：把_轉化成轉化成_ 。2構成條件構成條件化學能化學能電能電能活動性不同活動性不同兩種金屬兩種金屬電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液形成閉合回路形成閉合回路氧化還原氧化還原3工作原理工作原理(以銅鋅原電池為例以銅鋅原電池為例)電極名稱電極名稱負極負極正極正極電極材料電極材料_片片_片片電極反應電極
3、反應_反應類型反應類型_反應反應_反應反應電子流向電子流向由由_片沿導線流向片沿導線流向_片片鹽橋中離鹽橋中離子流向子流向陰離子流向負極，陽離子流向正極陰離子流向負極，陽離子流向正極電池反應電池反應方程式方程式_鋅鋅銅銅Zn2e=Zn2Cu22e=Cu氧化氧化還原還原CuZnCu2=Zn2Cu鋅鋅原電池內(nèi)部陰、陽離子如何移動？為什么？原電池內(nèi)部陰、陽離子如何移動？為什么？提示提示陰離子向負極移動、陽離子向正極移動，這是因為陰離子向負極移動、陽離子向正極移動，這是因為負極失電子，生成大量陽離子聚集在負極附近，致使該極負極失電子，生成大量陽離子聚集在負極附近，致使該極附近有大量正電荷，所以溶液中的
4、陰離子要移向負極；正附近有大量正電荷，所以溶液中的陰離子要移向負極；正極得電子，該極附近的陽離子因得電子生成電中性物質(zhì)而極得電子，該極附近的陽離子因得電子生成電中性物質(zhì)而使該極附近帶負電荷，所以溶液中陽離子要移向正極。使該極附近帶負電荷，所以溶液中陽離子要移向正極。(1)銀鋅鈕扣電池：電極材料分別為銀鋅鈕扣電池：電極材料分別為Ag2O和和Zn，電解質(zhì)溶，電解質(zhì)溶液為液為KOH溶液。溶液。負極負極(Zn)：_正極正極(Ag2O)：Ag2OH2O2e=2Ag2OH電池反應方程式：電池反應方程式： _(2)堿性鋅錳電池：電解質(zhì)為堿性鋅錳電池：電解質(zhì)為KOH負極：負極： _正極：正極： _電池反應方程
5、式：電池反應方程式：Zn2MnO22H2O=2MnOOHZn(OH)2二、化學電源二、化學電源1一次電池反應原理一次電池反應原理(不能充電，不能反復使用不能充電，不能反復使用)Zn2OH2e=ZnOH2OZnAg2O=ZnO2AgZn2e2OH=Zn(OH)22MnO22H2O2e=2MnOOH2OH2二次電池二次電池(可充電，可多次重復使用可充電，可多次重復使用) 鉛蓄電池是最常見的二次電池，總反應為：鉛蓄電池是最常見的二次電池，總反應為：3燃料電池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。性兩種。酸性酸性堿性堿性負極反應
6、式負極反應式_正極反應式正極反應式_電池總反應式電池總反應式2H2O2=2H2O2H24e=4H2H24OH4e=4H2OO24H4e=2H2OO22H2O4e=4OH可充電電池充電時電極與外接電源的正、負可充電電池充電時電極與外接電源的正、負極如何連接？極如何連接？提示提示可充電電池充電時的電極接法為：可充電電池充電時的電極接法為：2原電池的正負極的判斷原電池的正負極的判斷1原理圖示原理圖示必考點必考點39原電池原理在新型電池中的應用原電池原理在新型電池中的應用某同學設想以如圖所示的裝置用電某同學設想以如圖所示的裝置用電化學原理生產(chǎn)硫酸。化學原理生產(chǎn)硫酸。(1)寫出通入寫出通入SO2的電極的
7、電極反應的電極的電極反應式：式：_。(2)質(zhì)子膜上質(zhì)子膜上H的移動方向是向的移動方向是向_(填填“左左”或或“右右”)。【典例典例1】(3)甲同學認為，圖中導線連接的甲同學認為，圖中導線連接的X處必須接一個電源，且左處必須接一個電源，且左邊為正極，這樣該電化學反應才可以發(fā)生。你的觀點是邊為正極，這樣該電化學反應才可以發(fā)生。你的觀點是_(填填“有必要有必要”或或“無必要無必要”)，理由是，理由是_。思維引入思維引入反應原理是反應原理是SO2、O2生產(chǎn)生產(chǎn)H2SO4，類似于燃料電，類似于燃料電池，池，SO2在負極發(fā)生氧化反應，在負極發(fā)生氧化反應，O2在正極發(fā)生還原反應。在正極發(fā)生還原反應。解析解析
8、SO2被被O2氧化是一個有自發(fā)進行傾向的氧化還原反應，氧化是一個有自發(fā)進行傾向的氧化還原反應，通入通入SO2的一極作負極，電子經(jīng)的一極作負極，電子經(jīng)X從左向右移動，溶液中的從左向右移動，溶液中的H也從左向右移動。也從左向右移動。答案答案(1)SO22H2O2e=SO424H(2)右右(3)無無必要必要SO2被被O2氧化是一個可以自發(fā)進行的氧化還原反應氧化是一個可以自發(fā)進行的氧化還原反應燃料電池是原電池原理在新型電池中的重要應用，是高考燃料電池是原電池原理在新型電池中的重要應用，是高考的熱點，注意以下三個問題的熱點，注意以下三個問題1燃料電池的電極不參與反應，有很強的催化活性，起燃料電池的電極不
9、參與反應，有很強的催化活性，起導電作用。導電作用。2燃料電池在負極上發(fā)生氧化反應的是燃料燃料電池在負極上發(fā)生氧化反應的是燃料(如如H2、CH4、CH3OH等等)，在正極上參與反應的是空氣或氧氣。，在正極上參與反應的是空氣或氧氣。3書寫電極反應方程式時：酸性條件下用書寫電極反應方程式時：酸性條件下用H和和H2O配平；配平；堿性條件下可用堿性條件下可用OH和和H2O來配平。傳導介質(zhì)往往在一極來配平。傳導介質(zhì)往往在一極生成另一極消耗。生成另一極消耗。一個自發(fā)進行的氧化還原反應，設計成原電池時反應速率一個自發(fā)進行的氧化還原反應，設計成原電池時反應速率增大。例如，在增大。例如，在Zn與稀硫酸反應時加入少
10、量與稀硫酸反應時加入少量CuSO4溶液能溶液能使產(chǎn)生使產(chǎn)生H2的反應速率加快。的反應速率加快。兩種金屬分別作原電池的兩極時，一般作負極的金屬比作兩種金屬分別作原電池的兩極時，一般作負極的金屬比作正極的金屬活潑。例如，有兩種金屬正極的金屬活潑。例如，有兩種金屬a、b，用導線連接后，用導線連接后插入到稀插入到稀H2SO4中，觀察到中，觀察到a溶解，溶解，b極上有氣泡產(chǎn)生，則極上有氣泡產(chǎn)生，則金屬金屬a作負極，比金屬作負極，比金屬b活潑?；顫?。必考點必考點40原電池原理的應用原電池原理的應用1加快氧化還原反應的速率加快氧化還原反應的速率2比較金屬活動性強弱比較金屬活動性強弱使被保護的金屬制品作原電池
11、正極而得到保護。例如，使被保護的金屬制品作原電池正極而得到保護。例如，要保護一個鐵制的輸水管道或鋼鐵橋梁等，可用導線將要保護一個鐵制的輸水管道或鋼鐵橋梁等，可用導線將其與一塊鋅塊相連，使鋅作原電池的負極。其與一塊鋅塊相連，使鋅作原電池的負極。3用于金屬的防護用于金屬的防護根據(jù)氧化還原反應：根據(jù)氧化還原反應：2Ag(aq)Cu(s)=Cu2(aq)2Ag(s)畫出原電池示意圖并在圖中加入電流表，注明電極材料名稱畫出原電池示意圖并在圖中加入電流表，注明電極材料名稱和電解質(zhì)溶液，其中鹽橋為瓊膠和電解質(zhì)溶液，其中鹽橋為瓊膠飽和飽和KNO3鹽橋。鹽橋。請回答下列問題：請回答下列問題：(1)銀電極為電池的
12、銀電極為電池的_極，寫出兩電極的電極反應式：極，寫出兩電極的電極反應式：Ag電極：電極：_；【典例典例3】Cu電極：電極：_。(2)外電路中的電子是從外電路中的電子是從_電極流向電極流向_電極。電極。(3)鹽橋中向鹽橋中向CuSO4溶液中遷移的離子是溶液中遷移的離子是_(填序號填序號)。AK BNO3 CAg DSO42思維引入思維引入將總反應拆成氧化反應、還原反應兩個半反應分將總反應拆成氧化反應、還原反應兩個半反應分析。選擇相應的電極材料和電解質(zhì)溶液，再根據(jù)原電池原理析。選擇相應的電極材料和電解質(zhì)溶液，再根據(jù)原電池原理解答。解答。解析解析由反應化學方程式可知，該電池的電極反應式為：正由反應化
13、學方程式可知，該電池的電極反應式為：正極：極：2Ag2e=2Ag負極：負極：Cu2e=Cu2，所以，所以負極應為負極應為Cu，正極為，正極為Ag，電解質(zhì)溶液應為，電解質(zhì)溶液應為CuSO4溶液和溶液和AgNO3溶液，外電路中的電子從溶液，外電路中的電子從Cu極流向極流向Ag極。鹽橋中的極。鹽橋中的K移向正極移向正極(Ag極極)，NO3移向負極移向負極(Cu極極)。答案答案(1)正正2Ag2e=2AgCu2e=Cu2(2)CuAg(3)B1(2011北京理綜北京理綜，8)結合下圖判斷，下列敘述正確的是結合下圖判斷，下列敘述正確的是()。A和和中正極均被保護中正極均被保護B和和中負極反應均是中負極反
14、應均是Fe2e=Fe2C和和中正極反應均是中正極反應均是O22H2O4e=4OHD和和中分別加入少量中分別加入少量K3Fe(CN)6溶液，均有藍色沉淀溶液，均有藍色沉淀解析解析A項兩個裝置都是原電池，負極都是活潑金屬，根據(jù)項兩個裝置都是原電池，負極都是活潑金屬，根據(jù)原電池原理可知，原電池對正極起到了保護作用，故原電池原理可知，原電池對正極起到了保護作用，故A正確；正確；B項項中的負極反應為中的負極反應為Zn2e=Zn2，故，故B錯誤；錯誤；C項項中的正極反應為中的正極反應為2H2e=H2，故，故C錯誤；錯誤；D項項中不中不能生成藍色沉淀。能生成藍色沉淀。答案答案A2(2010全國新課標全國新課
15、標，12)根據(jù)下圖，可判斷出下列離子方根據(jù)下圖，可判斷出下列離子方程式中錯誤的是程式中錯誤的是 ()。A2Ag(s)Cd2(aq)=2Ag(aq)Cd(s)BCo2(aq)Cd(s)=Co(s)Cd2(aq) C2Ag(aq)Cd(s) =2Ag(s)Cd2(aq)D2Ag(aq)Co(s)=2Ag(s)Co2(aq)解析解析由電極可知金屬活潑性：由電極可知金屬活潑性：CdCoAg，其離子氧化，其離子氧化性：性：Cd2Co2Ag，利用氧化還原反應的規(guī)律可知：，利用氧化還原反應的規(guī)律可知：只有只有A項的離子方程式不能發(fā)生。項的離子方程式不能發(fā)生。答案答案A2(2012福建理綜福建理綜，9)將下圖
16、所示實驗裝置的將下圖所示實驗裝置的K閉合，下列閉合，下列判斷正確的是判斷正確的是 ()。ACu電極上發(fā)生還原反應電極上發(fā)生還原反應B電子沿電子沿ZnabCu路徑流動路徑流動C片刻后甲池中片刻后甲池中c(SO42)增大增大D片刻后可觀察到濾紙片刻后可觀察到濾紙b點變紅色點變紅色解析解析本題綜合考查了電極反應、電子流向以及溶液中離子移本題綜合考查了電極反應、電子流向以及溶液中離子移動的方向等知識。將裝置中動的方向等知識。將裝置中K閉合，該裝置構成原電池，用該閉合，該裝置構成原電池，用該原電池來電解飽和硫酸鈉溶液，銅是原電池的正極，發(fā)生還原原電池來電解飽和硫酸鈉溶液，銅是原電池的正極，發(fā)生還原反應，
17、反應，A項正確；在硫酸鈉溶液中導電是離子而不是電子，項正確；在硫酸鈉溶液中導電是離子而不是電子，B項錯誤；該裝置工作過程中，甲乙兩燒杯中的項錯誤；該裝置工作過程中，甲乙兩燒杯中的SO42的濃度都的濃度都不改變，只是鹽橋中的不改變，只是鹽橋中的Cl和和K分別向甲乙兩燒杯中移動，故分別向甲乙兩燒杯中移動，故C項錯誤；項錯誤；b為陽極，溶液中的為陽極，溶液中的OH失去電子，失去電子，c(OH)減小，減小，c(H)增大，增大，b處濾紙不可能變紅色，故處濾紙不可能變紅色，故D項錯誤。項錯誤。答案答案A3(2011安徽安徽，12)研究人員最近發(fā)現(xiàn)了一種研究人員最近發(fā)現(xiàn)了一種“水水”電池，這電池，這種電池能
18、利用淡水與海水之間含鹽量差別進行發(fā)電，在種電池能利用淡水與海水之間含鹽量差別進行發(fā)電，在海水中電池總反應可表示為：海水中電池總反應可表示為：5MnO22Ag2NaCl= Na2Mn5O102AgCl。下列。下列“水水” 電池在海水中放電時的電池在海水中放電時的有關說法正確的是有關說法正確的是 ()。A正極反應式：正極反應式：AgCle=AgClB每生成每生成1 mol Na2Mn5O10轉移轉移2 mol電子電子CNa不斷向不斷向“水水”電池的負極移動電池的負極移動DAgCl是還原產(chǎn)物是還原產(chǎn)物解析解析A選項應該是負極反應式；選項應該是負極反應式；C選項鈉離子應向正極選項鈉離子應向正極移動；移
19、動；D選項選項AgCl為氧化產(chǎn)物。為氧化產(chǎn)物。答案答案B【例例1】 (2010全國卷全國卷，10)如圖如圖是一種染料敏化太陽能電池的示是一種染料敏化太陽能電池的示意圖。電池的一個電極由有機光意圖。電池的一個電極由有機光敏燃料敏燃料(S)涂覆在涂覆在TiO2納米晶體表納米晶體表面制成，另一電極由導電玻璃鍍面制成，另一電極由導電玻璃鍍鉑構成，電池中發(fā)生的反應為：鉑構成，電池中發(fā)生的反應為：TiO2/S*TiO2/SeI32e3I2TiO2/S3I2TiO2/SI3原電池的電極判斷原電池的電極判斷A電池工作時，是將太陽能轉化為電能電池工作時，是將太陽能轉化為電能B電池工作時，電池工作時，I在鍍鉑導電
20、玻璃電極上放電在鍍鉑導電玻璃電極上放電C電池中鍍鉑導電玻璃為正極電池中鍍鉑導電玻璃為正極D電池的電解質(zhì)溶液中電池的電解質(zhì)溶液中I和和I3的濃度不會減少的濃度不會減少解析解析從示意圖可看出在光照條件下外電路中電子由負極流從示意圖可看出在光照條件下外電路中電子由負極流向正極，也即鍍鉑導電玻璃電極作正極，發(fā)生還原反應：向正極，也即鍍鉑導電玻璃電極作正極，發(fā)生還原反應：I32e=3I，B錯誤，錯誤，C正確。太陽能電池是將太陽能轉化正確。太陽能電池是將太陽能轉化為電能的裝置，本題中的電極材料和電解質(zhì)溶液只起到導電為電能的裝置，本題中的電極材料和電解質(zhì)溶液只起到導電的作用，的作用，I和和I3的濃度不會減少
21、，的濃度不會減少，A、D正確。正確。答案答案B下列關于該電池敘述錯誤的是下列關于該電池敘述錯誤的是 ()?！纠?】 (2010浙江浙江，9)LiAl/FeS電池是一種正在開發(fā)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：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。有關該電池的下列說法中，正確的是確的是 ()。ALiAl在電池中作為負極材料，該材料中在電池中作為負極材料，該材料中Li的化合的化合 價為價為1價價B該電池的電池反應式為：該電池的電池反應式為：2LiFeS=Li2SFeC負極的電極反應式為：負極的電極反應式為：Al
22、3e=Al3D充電時，陰極發(fā)生的電極反應式為：充電時，陰極發(fā)生的電極反應式為：Li2SFe2e=2LiFeS原電池原電池(特別是燃料電池特別是燃料電池)的電極反應式的書寫的電極反應式的書寫解析解析在該電池中在該電池中LiAl是負極材料，該材料中是負極材料，該材料中Li的化合價的化合價為為0價，負極電極反應式為：價，負極電極反應式為：Lie=Li，結合題給的正，結合題給的正極電極反應式可推出總反應式為：極電極反應式可推出總反應式為：2LiFeS=Li2SFe，故故B正確，正確，A、C錯誤。錯誤。D項，充電時，陰極發(fā)生還原反應，項，充電時，陰極發(fā)生還原反應，得電子，故得電子，故D項錯誤。項錯誤。答案答案B
福建省晉江市首峰中學高考化學 專題六 第一單元 原電池 化學電源復習課件
