浙江省2018高考化學一輪復習9原電池工作原理化學電源課件

1、第第9 9講原電池工作原理化學電源講原電池工作原理化學電源-2-3-4-基礎梳理感悟選考對點訓練1.原電池(1)原理圖解:-5-基礎梳理感悟選考對點訓練-6-基礎梳理感悟選考對點訓練(2)原電池的判斷方法:有外接電源的為電解池,無外接電源的可能為原電池。依據形成原電池的條件判斷。(3)原電池正負極的判斷:-7-基礎梳理感悟選考對點訓練(4)電極反應式的書寫:一般電極反應式的書寫思路:列物質標得失負極發(fā)生氧化反應,正極發(fā)生還原反應兩式加驗總式兩電極反應相加,與總反應對照驗證-8-基礎梳理感悟選考對點訓練含碳燃料電池電極反應式的書寫:首先標出燃料中碳元素的化合價,計算出失去的電子數,根據溶液的介質

2、情況寫出生成物,并根據碳原子守恒寫出生成物的化學計量數,若堿性介質生成 ,若酸性介質生成CO2;其次根據電荷守恒配平電極反應式,電極反應式左邊減去幾個電子就相當于左邊帶幾個單位正電荷,配平電荷的方法有:電極反應式左邊加入帶負電荷的OH-以抵消左邊的正電荷數或右邊加入帶正電荷的H+以抵消右邊的負電荷數,但要根據電解質溶液的酸堿性選擇使用;最后用觀察法配平其他物質。下面以堿性CH3OH燃料電池電極反應式的書寫為例說明:-9-基礎梳理感悟選考對點訓練-10-基礎梳理感悟選考對點訓練2.常見的化學電源.一次電池(不能充電,不能反復使用):(1)銀鋅紐扣電池:銀鋅紐扣電池的電極分別為Ag2O和Zn,電解

3、質溶液為KOH溶液,發(fā)生氧化還原反應后生成Ag和Zn(OH)2,則Zn為原電池的負極,發(fā)生氧化反應,電極反應式為Zn-2e-+2OH- Zn(OH)2;Ag2O為原電池的正極,發(fā)生還原反應,電極反應式為Ag2O+2e-+H2O 2Ag+2OH-;電池反應方程式為Zn+Ag2O+H2O Zn(OH)2+2Ag。 -11-基礎梳理感悟選考對點訓練(2)堿性鋅錳干電池:堿性鋅錳干電池比普通鋅錳干電池性能優(yōu)越,能量大,能提供較大電流并連續(xù)放電。其負極是Zn,正極是MnO2,電解質是KOH。 -12-基礎梳理感悟選考對點訓練.二次電池(可充電,可多次重復使用):如鉛蓄電池:電解質是硫酸(1)放電時:(2

4、)充電反應為電解過程,是放電反應的逆過程: -13-基礎梳理感悟選考對點訓練3.金屬的腐蝕與防護(1)金屬的腐蝕:-14-基礎梳理感悟選考對點訓練(2)鋼鐵的析氫腐蝕與吸氧腐蝕: -15-基礎梳理感悟選考對點訓練注意:對于吸氧腐蝕,生成的Fe(OH)2進一步被O2氧化成Fe(OH)3,Fe(OH)3脫去一部分水生成Fe2O3nH2O,它就是鐵銹的主要成分;對于析氫腐蝕,如果鋼鐵表面水膜的酸性較弱,隨著氫氣的析出,水膜的pH上升,Fe2+與OH-結合生成Fe(OH)2,Fe(OH)2繼續(xù)與空氣中的O2作用,生成Fe(OH)3,進而形成鐵銹。-16-基礎梳理感悟選考對點訓練(3)金屬的防護:改變金

5、屬的內部結構,使其成為防腐蝕金屬,如制成不銹鋼等。 加防護層,如在金屬表面噴油漆、涂油脂、電鍍、噴鍍或表面鈍化等方法。電化學防護:a.犧牲陽極的陰極保護法原電池原理 (a)正極(陰極):被保護的金屬設備 (b)負極(陽極):比被保護的金屬活潑的金屬 b.外加電流的陰極保護法電解原理 (a)陰極:被保護的金屬設備 (b)陽極:惰性電極 -17-基礎梳理感悟選考對點訓練注意:金屬腐蝕的本質是金屬原子失去電子而被氧化,從而發(fā)生腐蝕損耗。-18-基礎梳理感悟選考對點訓練難點釋疑如何書寫燃料電池電極反應式?提示:對于燃料電池來說,首先可寫出其總反應式,然后分析正極的電極反應式,要特別關注反應環(huán)境,因為電

6、解質中的H+或OH-參與反應,所以電解質的性質不同,電極反應式也往往不同。如:(1)氫氧燃料電池用酸性電解質時:-19-基礎梳理感悟選考對點訓練用NaOH(aq)等堿性溶液作電解質溶液時: -20-基礎梳理感悟選考對點訓練注意:相同的燃料,在不同介質中發(fā)生的燃料電池反應,其電極反應式不同。1.(201610浙江選考)在一塊表面無銹的鐵片上滴食鹽水,放置一段時間后看到鐵片上有鐵銹出現。鐵片腐蝕過程中發(fā)生的總化學方程式:2Fe+2H2O+O2 2Fe(OH)2,Fe(OH)2進一步被氧氣氧化為Fe(OH)3,再在一定條件下脫水生成鐵銹,其原理如圖。下列說法正確的是()A.鐵片發(fā)生還原反應而被腐蝕B

7、.鐵片腐蝕最嚴重區(qū)域應該是生銹最多的區(qū)域C.鐵片腐蝕中負極發(fā)生的電極反應:2H2O+O2+4e- 4OH-D.鐵片里的鐵和碳與食鹽水形成無數微小原電池,發(fā)生了電化學腐蝕-21-基礎梳理感悟選考對點訓練 答案 答案關閉D-22-基礎梳理感悟選考對點訓練2.(20164浙江選考)Mg-H2O2電池是一種化學電源,以Mg和石墨為電極,海水為電解質溶液,示意圖如下。下列說法不正確的是()A.石墨電極是該電池的正極B.石墨電極上發(fā)生還原反應C.Mg電極的電極反應式:Mg-2e- Mg2+D.電池工作時,電子從Mg電極經導線流向石墨電極,再從石墨電極經電解質溶液流向Mg電極 答案 答案關閉D-23-基礎梳

8、理感悟選考對點訓練3.(201510浙江選考)如圖所示進行實驗,下列說法不正確的是()A.裝置甲的鋅片上和裝置乙的銅片上均可觀察到有氣泡產生B.甲、乙裝置中的能量變化均為化學能轉化為電能C.裝置乙中的鋅、銅之間用導線連接電流計,可觀察到電流計指針發(fā)生偏轉D.裝置乙中負極的電極反應式:Zn-2e- Zn2+ 答案 答案關閉B-24-基礎梳理感悟選考對點訓練1.(2016浙江理綜)金屬(M)-空氣電池(如圖)具有原料易得、能量密度高等優(yōu)點,有望成為新能源汽車和移動設備的電源。該類電池放電的總反應方程式為:4M+nO2+2nH2O 4M(OH)n。已知:電池的“理論比能量”指單位質量的電極材料理論上

9、能釋放出的最大電能。下列說法不正確的是()-25-基礎梳理感悟選考對點訓練A.采用多孔電極的目的是提高電極與電解質溶液的接觸面積,并有利于氧氣擴散至電極表面B.比較Mg、Al、Zn三種金屬-空氣電池,Al-空氣電池的理論比能量最高C.M-空氣電池放電過程的正極反應式:4Mn+nO2+2nH2O+4ne- 4M(OH)nD.在Mg-空氣電池中,為防止負極區(qū)沉積Mg(OH)2,宜采用中性電解質及陽離子交換膜 答案解析解析關閉 答案解析關閉-26-基礎梳理感悟選考對點訓練2.據報道,以硼氫化合物NaBH4(B元素的化合價為+3價)和H2O2作原料的燃料電池,負極材料采用Pt/C,正極材料采用MnO2

10、,可用作空軍通信衛(wèi)星電源,其工作原理如圖所示。下列說法正確的是()A.電池放電時Na+從a極區(qū)移向b極區(qū)B.每消耗3 mol H2O2,轉移的電子為3 molC.電極a采用MnO2,MnO2既作電極材料又有催化作用 答案解析解析關閉 答案解析關閉-27-基礎梳理感悟選考對點訓練3.完成下列問題:(1)鋰錳電池的體積小、性能優(yōu)良,是常用的一次電池。該電池反應原理如圖所示,其中電解質LiClO4溶于混合有機溶劑中,Li+通過電解質遷移入MnO2晶格中,生成LiMnO2。外電路的電流方向是由極流向極(填字母)。 電池正極反應式為。 -28-基礎梳理感悟選考對點訓練是否可用水代替電池中的混合有機溶劑?

11、(填“是”或“否”),原因是。 (2)二甲醚(CH3OCH3)直接燃料電池具有啟動快、效率高等優(yōu)點。若電解質為酸性,二甲醚直接燃料電池的負極反應為。 (3)高鐵酸鉀(K2FeO4)是一種強氧化劑,可作為水處理劑和高容量電池材料。與MnO2-Zn電池類似,K2FeO4-Zn也可以組成堿性電池,K2FeO4在電池中作為正極材料,其電極反應式為,該電池總反應的離子方程式為。 答案解析解析關閉 答案解析關閉-29-忽視判斷原電池的實質 根據形成原電池的條件,下列對原電池的判斷,正確的是()A.用多孔石墨電極、H2、O2不能形成原電池B.銅、石墨棒用導線連接后,插入盛有稀硫酸的燒杯中,可構成原電池C.銅

12、、石墨棒用導線連接后,插入盛有FeCl3溶液的燒杯中,可構成原電池D.常溫下,鐵、鋁用導線連接后,插入盛有濃硝酸的燒杯中,可構成原電池-30-錯因剖析:本題極易忽視構成原電池的兩個電極中至少有一個電極能與電解質發(fā)生氧化還原反應這個重要條件,只關注兩個活潑性不同的電極以及電解質溶液,于是錯選B。正確解答:燃料電池的兩個電極材料可以相同,B中物質不能發(fā)生氧化還原反應,不能形成原電池。D中,常溫下,鐵與鋁都能與濃硝酸發(fā)生鈍化,不能形成原電池。答案:C糾錯筆記對于氫氧燃料電池,兩個電極的活動性可以相同,如都使用鉑電極、多孔石墨電極等,不能一味地強調兩個電極的活潑性不同。另外,一般情況下,至少應有一個電

13、極能與電解質溶液發(fā)生氧化還原反應,才可形成原電池。-31-23416751.(201610稽陽聯(lián)考)某原電池裝置如圖所示,下列有關說法不正確的是()A.鋅是該電池的負極B.鋅電極上發(fā)生氧化反應C.銅電極的電極反應式為2H+2e- H2D.若將電解質溶液換成AgNO3溶液,兩電極的反應式均發(fā)生改變 答案解析解析關閉 答案解析關閉-32-23416752.鋼鐵防腐方法有許多種,右圖是其中的一種方法,描述正確的是()A.圖中所示是犧牲陽極的陰極保護法B.鐵閘門作陰極,發(fā)生還原反應C.電子流向:a鐵閘門輔助電極bD.輔助電極上的反應:O2+2H2O+4e- 4OH- 答案解析解析關閉題中表示的是外加電

14、流的陰極保護法,鐵閘門作陰極,A項錯誤,B項正確;在海水中沒有電子的移動,只有離子的移動,C項錯誤;輔助電極作陽極,發(fā)生失電子的氧化反應,D項錯誤。 答案解析關閉B-33-23416753.某原電池裝置如下圖所示,電池總反應為2Ag+Cl2 2AgCl。下列說法正確的是()A.正極反應為AgCl+e- Ag+Cl-B.放電時,交換膜右側溶液中有大量白色沉淀生成C.若用NaCl溶液代替鹽酸,則電池總反應隨之改變D.當電路中轉移0.01 mol e-時,交換膜左側溶液中約減少0.02 mol離子 答案解析解析關閉 答案解析關閉-34-23416754.Li-Al/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: 答案解析解析關閉 答案解析關閉-35-23416755.Mg-H2O2電池可用于驅動無人駕駛的潛航器。該電池以海水為電解質溶液,示意圖如右。該電池工作時,下列說法正確的是()A.Mg電極是該電池的正極B.H2O2在石墨電極上發(fā)生氧化反應C.石墨電極附近溶液的pH增大D.溶液中Cl-向正極移動 答案解析解析關閉 答案解析關閉-36-23416756.依據氧化還原反應:2Ag+(aq)+Cu(s) Cu2+(aq)+2Ag(s)