原電池和化學(xué)電源

1、第第9單元單元 第第1節(jié)節(jié)高考第一輪復(fù)習(xí)用書高考第一輪復(fù)習(xí)用書化學(xué)化學(xué)第九單元電化學(xué)基礎(chǔ)第九單元電化學(xué)基礎(chǔ)第第9單元單元 第第1節(jié)節(jié)高考第一輪復(fù)習(xí)用書高考第一輪復(fù)習(xí)用書化學(xué)化學(xué) 教 材 案 考綱解讀內(nèi)容名稱考點(diǎn)盤查能力要求 第1講原電池和化學(xué)電源1.原電池的工作原理,常見的簡單電極反應(yīng)和原電池反應(yīng)方程式理解 2.常見的化學(xué)電源,化學(xué)能與電能相互轉(zhuǎn)化的實(shí)際意義及其重要應(yīng)用了解第第9單元單元 第第1節(jié)節(jié)高考第一輪復(fù)習(xí)用書高考第一輪復(fù)習(xí)用書化學(xué)化學(xué)第2講電解池 金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)1.電解池的工作原理,常見的簡單電極反應(yīng)和電解池反應(yīng)方程式理解 2.電解在氯堿工業(yè)、精煉銅、電鍍、電冶金屬等方面的應(yīng)用

2、。認(rèn)識電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的實(shí)際意義理解3.化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕的含義,理解電化學(xué)腐蝕發(fā)生的條件,能解釋金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因,能選用恰當(dāng)?shù)拇胧┓乐硅F、鋁等金屬腐蝕了解第第9單元單元 第第1節(jié)節(jié)高考第一輪復(fù)習(xí)用書高考第一輪復(fù)習(xí)用書化學(xué)化學(xué)第1講原電池和化學(xué)電源第第9單元單元 第第1節(jié)節(jié)高考第一輪復(fù)習(xí)用書高考第一輪復(fù)習(xí)用書化學(xué)化學(xué)一、原電池的構(gòu)造及其工作原理1.下面兩圖可以表示原電池反應(yīng)的原理:第第9單元單元 第第1節(jié)節(jié)高考第一輪復(fù)習(xí)用書高考第一輪復(fù)習(xí)用書化學(xué)化學(xué)(1)任何原電池反應(yīng)都依賴于一個(gè)能自發(fā)進(jìn)行(或有自發(fā)進(jìn)行傾向)的氧化還原反應(yīng)。把一個(gè)能自發(fā)進(jìn)行的第第9單元單元 第第1節(jié)節(jié)高考第一輪復(fù)習(xí)

3、用書高考第一輪復(fù)習(xí)用書化學(xué)化學(xué)氧化還原反應(yīng)人為地分為兩個(gè)區(qū)域(拆成兩個(gè)半反應(yīng)),一個(gè)區(qū)域發(fā)生氧化反應(yīng),提供(失去)電子,另一個(gè)區(qū)域發(fā)生還原反應(yīng),接受(得到)電子。根據(jù)反應(yīng)用導(dǎo)電材料制成電極,然后將電極浸入可以導(dǎo)電的電解質(zhì)溶液中,若此時(shí)用導(dǎo)線將兩極連接起來便可產(chǎn)生電流。(2)失去電子的區(qū)域稱為負(fù)極區(qū),得到電子的區(qū)域稱為正極區(qū)。圖1依據(jù)的氧化還原反應(yīng)是Zn+Cu2+ Zn2+ Cu,Zn提供電子,Zn(ZnSO4)所在區(qū)域即為負(fù)極區(qū),Cu-SO4得到電子,CuSO4(Cu)所在區(qū)域即為正極區(qū)。圖2依第第9單元單元 第第1節(jié)節(jié)高考第一輪復(fù)習(xí)用書高考第一輪復(fù)習(xí)用書化學(xué)化學(xué)據(jù)的氧化還原反應(yīng)是2H2+O2

4、 2H2O,H2提供電子,H2所在區(qū)域即為負(fù)極區(qū),O2得到電子,O2所在區(qū)域即為正極區(qū),此時(shí)的正、負(fù)極材料一般用能吸附氣體的多孔Pt、Ni電極、多孔石墨電極等,電解質(zhì)溶液可以用導(dǎo)電性強(qiáng)的強(qiáng)酸或強(qiáng)堿溶液。(3)構(gòu)成原電池的條件必須要有一個(gè)能自發(fā)進(jìn)行或有自發(fā)進(jìn)行傾向的氧化還原反應(yīng),它提供電子得失的動(dòng)力;用導(dǎo)電材料作兩個(gè)電極(可以相同也可以不同)以及第第9單元單元 第第1節(jié)節(jié)高考第一輪復(fù)習(xí)用書高考第一輪復(fù)習(xí)用書化學(xué)化學(xué)電解質(zhì)溶液(兩個(gè)電極置于其中),它們起導(dǎo)電作用。互動(dòng)探究1電工操作中規(guī)定不能把銅線和鋁線擰在一起連接線路,原因是什么?第第9單元單元 第第1節(jié)節(jié)高考第一輪復(fù)習(xí)用書高考第一輪復(fù)習(xí)用書化學(xué)

5、化學(xué)答案:在潮濕的空氣中,銅與鋁接觸會形成原電池,鋁作負(fù)極,銅作正極,鋁被氧氣氧化,很快被腐蝕。(4)在原電池內(nèi)部電解質(zhì)溶液中沒有電子的移動(dòng),電流的形成則需要帶電粒子的定向運(yùn)動(dòng),在電解質(zhì)溶液以及鹽橋中都是離子的定向移動(dòng)。既然外電路中電子是經(jīng)導(dǎo)線由負(fù)極到正極,那么在溶液中順著電子的移動(dòng)方向,陰離子就是由正極到負(fù)極,陽離子則相反。第第9單元單元 第第1節(jié)節(jié)高考第一輪復(fù)習(xí)用書高考第一輪復(fù)習(xí)用書化學(xué)化學(xué)2.原電池的電極反應(yīng)式(1)電極反應(yīng)式的書寫與氧化還原反應(yīng)密切相關(guān),將氧化還原反應(yīng)拆成兩個(gè)半反應(yīng)負(fù)極的氧化反應(yīng)和正極的還原反應(yīng)。圖1的電極反應(yīng)式: 負(fù)極為Zn-2e- Zn2+,正極為Cu2+2e- C

6、u。圖2的電極反應(yīng)式:在酸性環(huán)境中負(fù)極為2H2-4e- 4H+,正極為4H+O2+4e- 2H2O;第第9單元單元 第第1節(jié)節(jié)高考第一輪復(fù)習(xí)用書高考第一輪復(fù)習(xí)用書化學(xué)化學(xué)在堿性環(huán)境中負(fù)極為2H2-4e-+4OH- 4H2O,正極為2H2O+O2+4e- 4OH-。(2)書寫步驟:寫完整的氧化還原反應(yīng)方程式,找出氧化劑和還原劑;負(fù)極反應(yīng)是還原劑被氧化,正極反應(yīng)是氧化劑被還原,得失電子總數(shù)相等;按照電荷守恒(加上必要的介質(zhì),酸性是H+,堿性是OH-)原子守恒(視情況加H2O)的順序?qū)⒎磻?yīng)式配平。第第9單元單元 第第1節(jié)節(jié)高考第一輪復(fù)習(xí)用書高考第一輪復(fù)習(xí)用書化學(xué)化學(xué)特別提醒:書寫電極反應(yīng)式時(shí)一定要注

7、意介質(zhì),堿性環(huán)境中的反應(yīng)式不能出現(xiàn)H+,酸性環(huán)境中的反應(yīng)式不能出現(xiàn)OH-。互動(dòng)探究2寫出原電池反應(yīng):Cu+2Ag+ Cu2+2Ag的電極反應(yīng)式。答案:負(fù)極:Cu-2e- Cu2+,正極:2Ag+2e- 2Ag。第第9單元單元 第第1節(jié)節(jié)高考第一輪復(fù)習(xí)用書高考第一輪復(fù)習(xí)用書化學(xué)化學(xué)二、幾種重要的化學(xué)電源化學(xué)電源通常包括一次電池(一次性使用)、二次電池(可以多次充放電)和燃料電池(負(fù)極的還原劑通常為普通意義上的燃料如乙醇、氫氣等,電池工作時(shí)需不斷地補(bǔ)給)三大類。第第9單元單元 第第1節(jié)節(jié)高考第一輪復(fù)習(xí)用書高考第一輪復(fù)習(xí)用書化學(xué)化學(xué)1.普通鋅錳干電池(酸性)電池反應(yīng)式:Zn+2MnO2+2N Zn2

8、+Mn2O3+2NH3+H2O電極反應(yīng)式:負(fù)極: Zn-2e- Zn2+ 正極: 2MnO2+2N +2e- Mn2O3+2NH3+H2O屬于 一次電池。2.鉛蓄電池4H4H第第9單元單元 第第1節(jié)節(jié)高考第一輪復(fù)習(xí)用書高考第一輪復(fù)習(xí)用書化學(xué)化學(xué)電池反應(yīng)式:Pb+PbO2+4H+2S 2PbSO4+2H2O。電極反應(yīng)式:負(fù)極: Pb+S -2e- PbSO4 正極: PbO2+4H+S+2e- PbSO4+2H2O鉛蓄電池是目前在汽車、摩托車上使用最廣泛的一種 二次電池。3.甲醇燃料電池(1)堿性條件下24O24O24O第第9單元單元 第第1節(jié)節(jié)高考第一輪復(fù)習(xí)用書高考第一輪復(fù)習(xí)用書化學(xué)化學(xué)負(fù)極:

9、 2CH3OH-12e-+16OH- 2C +12H2O正極: 3O2+12e-+ 6H2O 12OH- 電池反應(yīng)式: 2CH3OH+3O2+4KOH 2K2CO3+6H2O(2)酸性條件下負(fù)極: 2CH3OH-12e-+2H2O 12H+2CO2 正極: 3O2+12e-+12H+ 6H2O電池反應(yīng)式: 2CH3OH+3O2 2CO2+4H2O23O第第9單元單元 第第1節(jié)節(jié)高考第一輪復(fù)習(xí)用書高考第一輪復(fù)習(xí)用書化學(xué)化學(xué)燃料電池和普通電池不同,必須使用輔助電極,電極本身不參與反應(yīng),所采用的負(fù)極反應(yīng)物為一般意義上的燃料如H2、CH4、CH3OH等,助燃劑一般為O2。燃料電池中無燃燒。特別提醒:第

10、第9單元單元 第第1節(jié)節(jié)高考第一輪復(fù)習(xí)用書高考第一輪復(fù)習(xí)用書化學(xué)化學(xué)考點(diǎn)透析考點(diǎn)1 原電池的形成條件 典例1 高鐵電池是一種新型可充電電池,與普通電池相比,該電池能較長時(shí)間保持穩(wěn)定的放電電壓。高鐵電池的總反應(yīng)為3Zn+2K2FeO4+8H2O 3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH。請回答下列問題:第第9單元單元 第第1節(jié)節(jié)高考第一輪復(fù)習(xí)用書高考第一輪復(fù)習(xí)用書化學(xué)化學(xué)(1)高鐵電池的負(fù)極材料是 。(2)放電時(shí),正極發(fā)生 (填“氧化”或“還原”)反應(yīng);已知負(fù)極反應(yīng)為Zn-2e-+2OH- Zn(OH)2,則正極反應(yīng)為 。(3)放電時(shí), (填“正”或“負(fù)”)極附近溶液的堿性增強(qiáng)。第第9單元單

11、元 第第1節(jié)節(jié)高考第一輪復(fù)習(xí)用書高考第一輪復(fù)習(xí)用書化學(xué)化學(xué)【解析】電池的負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng),正極上發(fā)生還原反應(yīng)。由高鐵電池放電時(shí)總反應(yīng)方程式可知,負(fù)極材料應(yīng)為作還原劑的Zn。由電池的總反應(yīng)方程式-負(fù)極反應(yīng)式=正極反應(yīng)式可知,正極反應(yīng)式為:2Fe +6e-+8H2O 2Fe(OH)3+10OH-,正極生成了OH-,堿性增強(qiáng)。【答案】(1)Zn24O(2)還原;Fe +3e-+4H2O Fe(OH)3+5OH- (3)正24O第第9單元單元 第第1節(jié)節(jié)高考第一輪復(fù)習(xí)用書高考第一輪復(fù)習(xí)用書化學(xué)化學(xué)技能歸納發(fā)生原電池反應(yīng)的基本條件就是有自發(fā)進(jìn)行傾向的氧化還原反應(yīng)。像生石灰與水反應(yīng)、中和反應(yīng)等雖然釋放能

12、量,但無電子轉(zhuǎn)移,故不能設(shè)計(jì)成原電池。像電解一類的非自發(fā)的氧化還原反應(yīng)則更不能設(shè)計(jì)成原電池。第第9單元單元 第第1節(jié)節(jié)高考第一輪復(fù)習(xí)用書高考第一輪復(fù)習(xí)用書化學(xué)化學(xué)1.根據(jù)下式所表示的氧化還原反應(yīng)設(shè)計(jì)一個(gè)原電池:Fe(s)+2FeCl3(aq) 3FeCl2(aq)(1)畫出有鹽橋的原電池簡圖(在圖中指明正、負(fù)極,標(biāo)出電子流向)。(2)寫出兩個(gè)電極的電極反應(yīng)式。學(xué)以致用第第9單元單元 第第1節(jié)節(jié)高考第一輪復(fù)習(xí)用書高考第一輪復(fù)習(xí)用書化學(xué)化學(xué)【答案】(1) (2)負(fù)極:Fe-2e- Fe2+ 正極:2Fe3+2e- 2Fe2+ 第第9單元單元 第第1節(jié)節(jié)高考第一輪復(fù)習(xí)用書高考第一輪復(fù)習(xí)用書化學(xué)化學(xué)

13、考點(diǎn)2 原電池的電極反應(yīng)式的書寫 典例2 超晶格電解質(zhì)的氧離子(O2-)電導(dǎo)率較常規(guī)的燃料電池器件高出近1億倍,可有效地提高燃料電池效率。用該超晶格材料作為某燃料電池的電解質(zhì),并在一極通入空氣,另一極通入H2。下列對該燃料第第9單元單元 第第1節(jié)節(jié)高考第一輪復(fù)習(xí)用書高考第一輪復(fù)習(xí)用書化學(xué)化學(xué)電池的說法中正確的是( )A.在超晶格電解質(zhì)中,O2-由負(fù)極移向正極B.通入空氣的一極為負(fù)極C.正極的電極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e- 4OH- D.負(fù)極的電極反應(yīng)式為H2+O2-2e- H2O第第9單元單元 第第1節(jié)節(jié)高考第一輪復(fù)習(xí)用書高考第一輪復(fù)習(xí)用書化學(xué)化學(xué)【解析】O2-由正極移向負(fù)極,與負(fù)極的H2

14、發(fā)生反應(yīng):H2+O2-2e- H2O,D項(xiàng)正確?！敬鸢浮緿第第9單元單元 第第1節(jié)節(jié)高考第一輪復(fù)習(xí)用書高考第一輪復(fù)習(xí)用書化學(xué)化學(xué)(1)一定要明確電池所依據(jù)的氧化還原反應(yīng),確定電子轉(zhuǎn)移的數(shù)目;(2)介質(zhì)中的粒子如H+或OH-(有些特殊電池還可能有O2-)可能會參加反應(yīng)(此時(shí)會導(dǎo)致兩極pH的變化);(3)總的反應(yīng)式要滿足原子守恒、得失電子守恒、電荷守恒;(4)兩極反應(yīng)式相加,必得到總反應(yīng)式,所以復(fù)雜電極反應(yīng)式=總反應(yīng)式-較簡單一極的電極反應(yīng)式。技能歸納電極反應(yīng)式的書寫是高考中的常考知識點(diǎn),書寫電極反應(yīng)式時(shí)需注意以下幾點(diǎn):第第9單元單元 第第1節(jié)節(jié)高考第一輪復(fù)習(xí)用書高考第一輪復(fù)習(xí)用書化學(xué)化學(xué)2.電子

15、表所用的某種紐扣電池的電極材料為Zn和Ag2O,電解質(zhì)溶液是KOH溶液。電池總反應(yīng)為Zn+Ag2OZnO+2Ag, 下列說法錯(cuò)誤的是( )A.該電池的正極是Zn,負(fù)極是Ag2OB.該電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為Zn+2OH-2e- ZnO+H2OC.理論上該電池工作一段時(shí)間后,溶液中KOH的濃度不變D.該電池工作時(shí),電解質(zhì)溶液中的陰離子向負(fù)極移動(dòng)學(xué)以致用【答案】A第第9單元單元 第第1節(jié)節(jié)高考第一輪復(fù)習(xí)用書高考第一輪復(fù)習(xí)用書化學(xué)化學(xué)考點(diǎn)3 傳統(tǒng)電源和新型電源的原理 典例3 Mg-H2O2酸性燃料電池采用已加入一定量的酸的海水作為電解質(zhì)溶液。下列有關(guān)說法中正確的是( )A.電池總反應(yīng)為Mg+H2O2

16、Mg(OH)2 B.正極發(fā)生的電極反應(yīng)為H2O2+2H+2e- 2H2OC.電池工作時(shí),正極周圍海水的pH減小D.電池工作時(shí),溶液中的H+向負(fù)極移動(dòng)第第9單元單元 第第1節(jié)節(jié)高考第一輪復(fù)習(xí)用書高考第一輪復(fù)習(xí)用書化學(xué)化學(xué)【解析】Mg-H2O2酸性燃料電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為Mg-2e- Mg2+,正極的電極反應(yīng)式為H2O2+2H+2e- 2H2O,B項(xiàng)正確?！敬鸢浮緽第第9單元單元 第第1節(jié)節(jié)高考第一輪復(fù)習(xí)用書高考第一輪復(fù)習(xí)用書化學(xué)化學(xué)技能歸納原電池的電極反應(yīng)式在高考中多與電解池原理結(jié)合在一起,牢記口訣:“負(fù)氧陽氧升失氧”,即負(fù)極、陽極永遠(yuǎn)都是發(fā)生氧化反應(yīng),而正極、陰極當(dāng)然就是發(fā)生還原反應(yīng)了。第第9單元單元 第第1節(jié)節(jié)高考第一輪復(fù)習(xí)用書高考第一輪復(fù)習(xí)用書化學(xué)化學(xué)3.如圖所示是一種酸性燃料電池酒精檢測儀,具有自動(dòng)吹氣流量偵測與控制的功能,非常適合進(jìn)行現(xiàn)場酒精檢測。下列說法正確的是( )A.a為電池正極,發(fā)生還原反應(yīng)B.電子從a極通過質(zhì)子交換膜流到b極C.電池