2017 2018鲁科版选修四第1章化学反应与能量转化13化学能转化为电能 电池课件35张

第一课时一：原电池的工作原理1.按右图所示装置，完成实验并回答下列问题：，CuSO4溶液，铜片加厚变亮(1)有关的实验现象是①锌片溶解，该装置中的能量变化是。②检流计的指针发生偏转颜色变浅化学能转化为电能。(2)电子流动方向和电流方向电极电极，电流由铜电极经过导线流向铜①外电路：电子由锌电极。流向锌电极。电极流向铜②内电路：电流由锌－＋2；正极反应式是===Zn2e－(3)电极反应：负极反应式是Zn－＋2＋2＋。2===ZnCu＋；总反应式是Zn===Cu2e＋Cu＋Cu，(4)用温度计测量溶液的温度，其变化是溶液的温度略有升高直接在锌电极上得电子被还原，部2＋Cu原因是还有部分。分化学能转化成热能疑难解析-e-SOe-e-SO42-+Cu2+Cu2+2-4学习探究2.按下图所示装置，完成实验，并回答下列问题：锌片溶解，铜片加厚变亮①；②③。(1)实验过程中，你能观察到的实验现象是检流计指针发生偏转(2)用温度计测量溶液的温度，其结果是________CuSO4溶液的颜色变浅____________；由此可说明__________________________________________________。(3)离子移动方向＋溶液的①硫酸锌溶液中：向盐桥移动；②硫酸铜溶液CuSO4溶液中的温度不升高Cu2＋不能移向锌片得电子被还原Zn2＋Cu2＋负不偏转。如果要使检流计指针发生偏转，则该装置中必须形成闭合回路，若取出盐桥，很显然该装置未构成闭合回路，检流计指针不会发生偏转。正中：向铜极移动；③盐桥中：K移向区(CuSO4溶液)，Cl－移向极区(ZnSO4溶液)。(4)若取出装置中的盐桥，检流计的指针是否还会发生偏转？为什么？3．实验结论：与问题1中的原电池装置相比较，问题2中双液原电池具有哪些特点?(1)具有盐桥。取下盐桥，无法形成闭合回路，反应不能进行，可控制原电池反应的进行。(2)两个半电池完全隔开，Cu2＋无法移向锌片，可以获得单纯的电极反应，有利于最大程度地将化学能转化为电能。归纳 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf 1.原电池原理是把氧化反应和还原反应分开进行，还原剂在负极上失去电子发生氧化反应，电子通过导线流向正极，氧化剂在正极上得到电子发生还原反应。2.原电池电极及电极反应特点(1)负极为电子流出极，相对活泼，通常是活动性较强的金属或某些还原剂，电极被氧化，发生氧化反应。(2)正极为电子流入极,相对不活泼,通常是活动性较差的金属或非金属导体,一般是电解质溶液中的氧化性强的离子被还原或电极上附着物本身被还原，发生还原反应。3.原电池的设计从理论上讲，任何一个自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。关键是选择合适的电解质溶液和两个电极。(1)电解质溶液：一般能与负极反应，或者溶解在溶液中的物质(如O2)与负极反应。(2)电极材料：一般较活泼的金属作负极，较不活泼的金属或非金属导体作正极。活学活用1．用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥(装有琼脂-KNO3的U形管)构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是()题目解析铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、盐桥构成一个原电池，Cu作负极，Ag作正极，其电极反应分别为负极：Cu－2e－===Cu2＋，正极：2Ag＋＋2e－===2Ag，盐桥起到了传导离子、形成闭合回路的作用，电子的流向是由负极流向正极，电流的方向与电子的流向相反，因此C正确。①在外电路中，电流由铜电极流向银电极②正极反应为Ag＋e===Ag③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同A．①②B．②③C．②④D．③④＋－C2．利用反应Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2设计一个原电池，0+3失电子，作负极+2+2正极为比铜不活泼的金属或惰性电极作电解质溶液2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋正极为________________，电极反应式为_____________________________________；Pt(或C)负极为________________，电极反应式为_____________________________________；CuCu－2e－===Cu2＋FeCl3溶液电解质溶液是________________________。探究点二：原电池的电极判断及电极反应式的书写1．原电池电极(正极、负极)的判断依据有多种。试填写下表：判断依据电极材料电子流向电极反应电极现象正极负极活泼金属电子流出不活泼金属或非金属导体电子流入还原反应电极增重或产生气体氧化反应电极减轻2.写出下表中原电池装置的电极反应和总的化学反应方程式：(1)(2)负极材料铁铜正极材料铜银电解质溶液稀硫酸硝酸银H＋＋2e－===H2↑；负极反应________________Fe－2e－===Fe2＋(1)正极反应_________________；Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑总反应方程式_________________________________________。2Ag＋＋2e－===2Ag；负极反应__________________Cu－2e－===Cu2＋(2)正极反应____________________；Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag总反应方程式___________________________________________。3.有一纽扣电池，其电极分别为Zn和Ag2O，以KOH溶液为电解质溶液，电池的总反应为Zn＋Ag2O＋H2O===2Ag＋Zn(OH)2。氧化反应，是____(1)Zn发生________极，电极反应式是__________________________。负Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2(2)Ag2O发生______极，电极反应式是_____________________________。－正还原反应，是____AgO＋2e－＋HO=2Ag＋2OH22归纳总结1．一般电极反应式的书写方法：(1)定电极，标得失。按照负极发生氧化反应，正极发生还原反应，判断出电极反应产物，找出得失电子的数量。(2)看环境，配守恒。电极产物在电解质溶液的环境中，应能稳定存在，如碱性介质中生成的H＋应让其结合OH－生成水。电极反应式要依据电荷守恒和质量守恒、得失电子守恒等加以配平。(3)两式加，验总式。两电极反应式相加，与总反应方程式对照验证。归纳总结2．已知电池总反应式，书写电极反应式：(1)分析化合价，确定正极、负极的反应物与产物。(2)在电极反应式的左边写出得失电子数，使得失电子守恒。(3)根据质量守恒配平电极反应式。(4)复杂电极反应式＝总反应式－简单的电极反应式活学活用3．可用于电动汽车的铝-空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解质溶液，铝合金为负极，空气电极为正极。下列说法正确的是()A．以NaCl溶液或NaOH溶液为电解质溶液时，正极反应都为O2＋2H2O＋4e－===4OH－B．以NaOH溶液为电解质溶液时，负极反应为Al＋3OH－－3e===Al(OH)3↓C．以NaOH溶液为电解质溶液时，电池在工作过程中电解质溶液的pH保持不变D．电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极－A以NaOH溶液为电解质溶液时，不应生成Al(OH)3沉淀，而应生成[Al(OH)4]－电解质溶液的pH应减小电子通过外电路从负极流向正极学习小结1．关于原电池的叙述中正确的是(B)A．构成原电池的两极必须是两种不同金属B．原电池是将化学能转化为电能的装置燃料电池两极材料可以同是石墨正极也可以放出H2C．原电池工作时总是负极溶解，正极上有物质析出D．原电池的正极是还原剂，总是溶液中的阳离子在此被还原正极不参与化学反应2．若某装置发生如下反应：Cu＋2H===Cu＋H2↑，＋2＋题目解析已知反应为非自发的氧化还原反应，故该装置应为电解池，而非原电池，但电解质不能为HNO3，否则得电子的为NO3，而非H得电子放出H2。－＋B关于该装置的有关说法正确的是()A．该装置一定为原电池B．该装置为电解池C．若为原电池，Cu为正极D．电解质溶液可能是硝酸溶液3.下图是锌、铜和稀硫酸形成的原电池，某实验兴趣小组同学做完实验后，记录如下：①Zn为正极，Cu为负极②H＋向负极移动③电子流动方向为Zn―→Cu④Cu极有H2产生⑤若有1mol电子流过导线，则产生的H2为0.5mol⑥正极反应式：Zn－2e－===Zn2＋则上述描述合理的是()A．①②③B．③④⑤C．①⑤⑥D．②③④活泼的为负极阳离子移向正极Zn在负极上失电子B4．(1)将Al片和Cu片用导线相连，插入稀H2SO4中组成原电池，写出电极名称及电极反应式：Al片()___________________________________________________________，负极正极－===2Al3＋(或Al－3e－===Al3＋)2Al－Cu片(6e)___________________________________________________________。＋＋6e－===3H↑(或2H＋＋2e－===H↑)6H223(2)若将Al片和Cu片用导线相连，插入浓HNO中能否组成原电池？________(填“能”或解析：Al片和Cu片用导线相连，插入稀H2SO4中时，Al比Cu活泼，Al为负极，失电子)，若能组成原电池，写出电极名称及电极反应式：被氧化为Al3＋“不能”，Cu为正极，溶液中的H＋得电子被还原为H2。Al片()___________________________________________________________，Cu片()____________________________________________________________。能正极负极2NO3-＋4H＋＋2e－===2NO2↑＋2H2OCu－2e－===Cu2＋解析：Al片和Cu片用导线相连，插入浓HNO3中时，由于铝钝化，不能溶解，Al为正极，Cu为负极，Cu失电子被氧化为Cu2＋。第二课时学习探究探究点一：化学电池化学电池是将化学能变成电能的装置。其种类很多，常分为以下三类。请你举出生活中常见的电池，并将其分类填入下表。种类一次电池二次电池燃料电池特点(分类依据)放完电以后不能再使用充电、放电可循环进行可通过不断充入燃料、氧化剂，连续使用实例普通锌锰电池、碱性锌锰电池铅蓄电池、镍氢电池氢氧燃料电池、CH4燃料电池归纳总结化学电池是一类应用范围广、实用性强的电源，分为一次电池、二次电池(可充电电池)、燃料电池(连续电池)。使用后的废弃电池中含有汞、镉、铬、铅等大量的重金属和酸、碱等有害物质，随处丢弃会给土壤、水源等造成严重的污染。所以废弃电池要进行回收利用。活学活用1．下列说法错误的是(C)A．依据原电池的原理设计出了化学电源B．原电池是化学电源的雏形C．判断一种电池的优劣主要是看其负极材料的活泼性D．氧化还原反应所释放的化学能，是化学电源的能量来源题目解析判断一种电池的优劣主要是看这种电池的比能量或比功率的大小，以及可储存时间的长短。题目解析2．下列说法中，不正确的是(D)A．化学电池是将化学能转变成电能的装置B．化学电池的种类包括一次电池、二次电池和燃料电池等C．化学电池供能稳定可靠，使用方便，易于维护D．废旧电池可以随意丢弃本题考查的是有关化学电池的概念、分类及性能等方面的知识。废旧电池中含有重金属和酸、碱等有害物质，随意丢弃，对生态环境和人体健康危害很大，所以废旧电池应回I收利用。探究点二：常见的化学电池1．一次电池(1)碱性锌锰电池是一种常用的一次电池，其负极是，正极是，电解质溶液是溶液。①负极反应式：，MnO2KOH②正极反应式：③总反应式：Zn2OH－－2e－2。＋=Zn(OH)(2)锌银电池具有能量大、电压稳定、储存时间长等特点。－ZnMnOO＋2e=Mn(OH2＋2OH2＋2H根据总反应式Zn＋Ag2H2O＋2O===Zn(OH)2＋2Ag判断：①负极是，其依据是______________________________________。反应类型是。)－Zn＋MnO2＋H2O=Mn(OH)2＋ZnO②正极反应式是，在总反应式中锌元素化Zn合价升高，失去电子，锌为负极。Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－还原反应2．二次电池铅蓄电池是常见的二次电池，其负极是Pb，正极是PbO2，电解质溶液是硫酸溶液。已知铅蓄电池的放电反应和充电反应表示如下：Pb＋PbO2＋2H2SO4放电2PbSO4＋2H2O充电(1)请你分析并写出铅蓄电池放电时的电极反应式－－负极：＋2===PbSO4；PbSO－2e42PbO＋4H＋SO24＋4＋正极：2e===PbSO2H2O。＋－－(2)铅蓄电池充电时，发生氧化反应的物质是PbSO4，其电极反－＋2－PbSO＋2HO－2e===PbO＋4H＋SO应式是4224；发生还原反－2－PbSOPbSO＋2e===Pb＋SO应的物质是4，其电极反应式是44。(3)放电过程中，电解质溶液的pH变化是变大，理由是H2SO4不断被消耗，使＋]减小，pH增大[H。3．燃料电池(1)氢氧燃料电池用Pt作电极，不断充入燃料(H2)和氧化剂(O2)，分别在两极发生氧化反应和还原反应，电池总反应式是2H2＋O2===2H2O。氢氧燃料电池在不同介质中的电极反应介质酸性中性碱性负极反应式正极反应式2H2－4e－===4H＋2H2－4e－===4H＋O2＋4H＋＋4e－===2H2OO2＋2H2O＋4e－===4OH－O2＋2H2O＋4e－===4OH－烃肼甲醇(2)燃料电池的燃料除氢气外，还有、、、、2H2－4e－＋4OH－=4H2O氨等气体或液体。若用导线相连的两个铂电极插入KOH溶液中，然后向两极分别通入甲醇(CH3OH)和氧气，发生原电池反应。在负极发生氧化反应的是，其产物最终是，负极反应式是__________________________________；正极反应式是______________________；总反应式是。煤气CH3OH2?2CH33＋12H2O2?－2CH3OH＋3O2＋4OH===2CO3＋6H2O2?H2O、CO3OH－12e－＋16OH－=2CO3O2＋6H2O＋12e－=12OH－归纳总结1.常见化学电池的比较(1)一次电池：活泼金属作负极，参与电极反应，放电完成后，不能再使用。(2)二次电池：两电极都参与电极反应，可充电、放电，循环使用。(3)燃料电池：两电极都不参与电极反应，不断充入的物质分别在两极发生反应，可连续使用。归纳总结2．书写化学电池中电极反应式注意的问题(1)正确判断出化学电池的负极和正极，确定两极上分别发生的具体反应。(2)确认电极得失电子后的产物是否能与电解质溶液发生反应，若能反应，则应写与电解质溶液反应后的电极反应式。(3)在正极上，若是电解质溶液中的某种离子被还原，无论该离子是强电解质提供的，还是弱电解质提供的，一律写离子符号。(4)书写二次电池的电极反应式时，要注意判断充电方向与放电方向。放电时的电极反应式倒过来即为充电时的电极反应式(注意电子的得失)。活学活用3．碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。碱性锌锰电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为Zn(s)＋2MnO2(s)＋H2O(l)===Zn(OH)2(s)＋Mn2O3(s)。下列说法中，错误的是()A．电池工作时，锌失去电子B．电池正极的电极反应式为2MnO2(s)＋H2O(l)＋2e－===Mn2O3(s)＋2OH－(aq)C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极D．外电路中每通过0.2mol电子，锌的质量减少6.5gC锌为负极，在反应中失去电子；电池工作时，电流由正极通过外电路流向负极，而电子移动方向与电流方向相反4．铅蓄电池的两极分别为Pb、PbO2，电解质溶液为H2SO4，工作时的电池反应为Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，下列结论正确的是()DA．Pb为正极被氧化由题给电极反应可以看出H2SO4不断B．溶液的pH不断减小2C．SO4只向PbO2处移动－被消耗，故pH不断增大原电池工作时，整个电路中负电荷的流向是一致的，外电路中，电子由Pb极流向PbO2极；内电路中，负电荷－)移向Pb极2?(SO和OH4D．电解质溶液pH不断增大5．用两根铂丝作电极插入KOH溶液中，再分别向两极通入甲烷气体和氧气，可形成原电池——燃料电池，该电池放电时发生的反应为CH4＋2KOH＋2O2===K2CO3＋3H2O，下列说法错误的是()A．通甲烷的一极为负极，通氧气的一极为正极B．放电时，通入O2一极附近溶液的pH升高C．放电一段时间后，KOH的物质的量不发生变化D．通甲烷极的电极反应式是CH4＋10OH－－8e－2－===CO3＋7H2O题目解析原电池的负极发生氧化反应，正极发生还原反应，由总反应式知，此C燃料电池的电极反应式是正极：2O2＋4H2O＋8e－===8OH－负极：CH4＋10OH－－8e－===CO23＋7H2O－由此可见A、B、D正确，错误的为C。学习小结自我 检测 工程第三方检测合同工程防雷检测合同植筋拉拔检测方案传感器技术课后答案检测机构通用要求培训 1．微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用，有一种银锌电池，其电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，电极反应为Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－总反应为Ag2O＋Zn＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag根据上述反应式，判断下列叙述中正确的是()A．在使用过程中，电池负极区溶液的pH增大B．在使用过程中，电子由Ag2O经外电路流向Zn极C．Zn是负极，Ag2O是正极D．Zn极发生还原反应，Ag2O极发生氧化反应检测学习效果·体验成功快乐题目解析负极(即Zn极)在反应时消耗OH－则负极区溶液的pH应减小发生原电池反应时，电子由负极经外电路流向正极，即电子从Zn极经外电路流向Ag2O极在原电池中，负极发生氧化反应，正极发生还原反应C2．一种新型燃料电池，它以多孔镍板为电极插入KOH溶液中，然后分别向两极上通入乙烷和氧气，其电极反应式为C2H6＋18OH－14e－－－－－===2CO23＋12H2O、7H2O＋7O2＋214e===14OH，有关此电池的推断正确的是(B)A．通氧气的电极为负极燃料电池中，燃料为负极，氧气为正极由于KOH参与电极反应，所以KOH的物质的量浓度减小电解质溶液中，CO几乎不移动2?3B．参加反应的氧气与C2H6的物质的量之比为7∶2C．放电一段时间后，KOH的物质的量浓度不变2－D．电解质溶液中，CO3向正极移动检测学习效果·体验成功快乐题目解析3．我国首创的海洋电池以铝板为负极，铂网为正极，海水为电解质溶液，空气中的氧气与铝反应产生电流。电池总反应为4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3，下列说法不正确的是()A．正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－B．电池工作时，电流由铝电极沿导线流向铂电极C．以网状的铂为正极，可增大与氧气的接触面积D．该电池通常只需更换铝板就可继续使用B该原电池负极反应为Al－3e===Al3，－－正极反应为O2＋2H2O＋4e===4OH，工作时电子由负极流向正极，而电流由正极流向负极，答案为B。－＋KOH4.(1)今有反应2H2＋O2=====2H2O，要构成燃料电池，则负极通入的应是______，正极通入的应是_______，电极反应式分别为______________________________、OH22______________________________________。24题目解析根据总反应式可知H2在反应中被氧化，O2被还原，又因为是碱性溶液不可能有H＋参加或生成，故负极反应为2H2＋4OH－－4e－===4H2O,正极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。若将电解液换成酸性溶液，此时应考虑不可能有OH－参加反应，也不可能有OH－生成,负极：2H2－4e－=4H＋，正极：O2＋4H＋＋4e－=2H2O。大－－4e－===4HO负极:2H＋4OH22(2)如把KOH改为稀HSO作电解液，则电极反应式－－分别为_______________________________________、正极:O2＋2H2O＋4e=4OH____________________________________________。(3)上述(1)和(2)的电解液不同，反应进行后，(1)中溶液pH变___(填“大”或“小”)，(2)中溶液pH变___。＋－－===4H＋负极：2H2－4e应式分别为___________________________________、(4)如把H2改为甲烷，KOH溶液作电解液，则电极反___________________________________________。正极：O2＋4H＋4e===2H2O小正极：2O2＋4H2O＋8e－===8OH－负极：CH4＋10OH－－8e－===3＋7H2O由于(1)是在碱性条件下反应，KOH量不变，但工作时H2O增多，故溶液变稀，pH将变小；而(2)中为酸溶液，H2SO4不变，水增多，溶液酸性变小，故pH将变大。CO2?