1、第十六講,原電池 化學(xué)電源,考綱要求,命題走向,1.了解原電池的工作原理，能寫出電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式。 2了解常見化學(xué)電源的種類及其工作原理。,1.縱覽20082013年的廣東高考： (1)原電池原理； (2)電極反應(yīng)的書寫； (3)新型化學(xué)電源分析；多以選擇題呈現(xiàn)，試題難度較大。 22014年預(yù)測(cè)：預(yù)計(jì)高考仍將以傳統(tǒng)選擇題為主，題目選材會(huì)更加新穎?；诖耍覀?cè)趶?fù)習(xí)時(shí)注重從原電池原理角度分析新型化學(xué)電源，以“負(fù)極氧化正還原”原則從理論上進(jìn)行分析。,復(fù)習(xí)重點(diǎn)和難點(diǎn) 1、原電池的構(gòu)成的條件和電極的判斷 2、常見的化學(xué)電源的構(gòu)成原理和電極反應(yīng) 3、燃料電池的電極反應(yīng)方程式： 4、原電池電解質(zhì)溶

2、液離子的移動(dòng)方向的判斷,氫氧燃料電池,有機(jī)燃料電池,在酸堿環(huán)境中的書寫方法和技巧（難點(diǎn)）,5、原電池原理的應(yīng)用 （1）金屬單質(zhì)的活潑性 （2）金屬與酸反應(yīng)的速度問(wèn)題 （3）氧化還原反應(yīng)二次電池的問(wèn)題 （4）膠體的電泳現(xiàn)象和礦塵的凈化 （5）金屬的腐蝕和防護(hù),3.原電池構(gòu)成條件: (1)兩個(gè)_的電極。 (2)將電極插入_中。 (3)用導(dǎo)線連接電極構(gòu)成_。 (4)能自發(fā)進(jìn)行的_。,1.原電池裝置能量轉(zhuǎn)化： 轉(zhuǎn)化為 。 2.原電池的電極: (1)原電池的負(fù)極 金屬發(fā)生 反應(yīng)向外電路 電子 (2)原電池的正極 金屬(或惰性電極如 石墨)發(fā)生 外 電路提供的電子,化學(xué)能,電能,活潑,氧化,提供,不活潑,

3、還原反應(yīng),接受,活潑性不同,電解質(zhì)溶液,閉合回路,氧化還原反應(yīng),一、原電池及其工作原理,4工作原理(以鋅銅原電池為例，如圖所示),Zn,Cu,負(fù)極,正極,Zn2e=Zn2,Cu22e=Cu,【要點(diǎn)2】如何判斷原電池的正負(fù)極？,原電池判定：先分析有無(wú)外接電源，有外接電源者為電解池，無(wú)外接電源者可能為原電池，然后依據(jù)原電池的形成條件分析判定，主要思路是“四看”：一看電極：兩極為導(dǎo)體且活潑性不同；再看溶液：兩極插入電解質(zhì)溶液中；三看回路：形成閉合回路或兩極接觸；四看本質(zhì)：有無(wú)自發(fā)氧化還原反應(yīng)發(fā)生。,【要點(diǎn)1】如何判定原電池裝置？,1分析下圖所示的四個(gè)原電池裝置，其中結(jié)論正確的是(),A中Mg作負(fù)極，

4、中Fe作負(fù)極 B中Mg作正極，電極反應(yīng)式為6H2O6e=6OH3H2 C中Fe作負(fù)極，電極反應(yīng)式為Fe2e=Fe2 D中Cu作正極，電極反應(yīng)式為2H2e=H2,大本P122,B,2(1)氫氧燃料電池以KOH溶液作電解質(zhì)溶液時(shí)，工作一段時(shí)間后，電解質(zhì)溶液的濃度將_，溶液的pH_(填“變小”“增大”或“不變”)。 (2)氫氧燃料電池以H2SO4溶液作電解質(zhì)溶液時(shí)，工作一段時(shí)間后，電解質(zhì)溶液的濃度將_，溶液的pH_(填“變小”“增大”或“不變”)。,大本P122,變小,增大,變小,變小,Zn2OH 2e=Zn(OH)2,Zn2MnO22H2O = 2MnOOHZn(OH)2,二、常見化學(xué)電源,酸性：

5、 O24e 4H=2H2O,2H24e 4OH =4H2O,熔融碳酸鈉？,負(fù)極：CH44CO328e=5CO22H2O 正極：2O2 + 8e 4CO2= 4CO32,碳酸鈉溶液？,負(fù)極：CH49CO323H2O 8e=10HCO3 正極：2O2 + 8e 8HCO3 = 8CO32 4H2O,練習(xí)（1）銀鋅電池,1970-1975, 開發(fā)了先進(jìn)的銀鋅、鎳鎘電池技術(shù)。 1975-1983, 為美國(guó)海軍生產(chǎn)潛水艇用銀鋅電池。 1979-1987,為美國(guó)國(guó)家能源部發(fā)展電動(dòng)車用的鎳鋅電池。 1992-1998, 為美國(guó)海軍發(fā)展世界上最大的鎳鎘電池用于核潛水艇。,寫出放電時(shí)的電極反應(yīng)式:,負(fù)極反應(yīng)：Z

6、n2OH2e=ZnOH2O； 正極反應(yīng)：Ag2OH2O2e=2Ag2OH；,（2）鎘鎳電池,負(fù)極材料：Cd ，正極材料：涂有NiO2 ，電解質(zhì)：KOH溶液。反應(yīng)式如下：,寫出放電時(shí)電極反應(yīng)式：,負(fù)極反應(yīng)：Cd2OH2e = Cd(OH)2； 正極反應(yīng)：NiO22H2O2e= Ni(OH)22OH；,可充電電池原理示意圖,【難點(diǎn)1】燃料電池與普通化學(xué)電池有何不同？ 提示：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)，所采用的燃料一般為H2、CH4、CH3OH等，助燃劑一般為O2(或空氣)。,例如：CH30H和氫氧化鉀溶液的的燃料電池,負(fù)極：CH30H - 6e- + 8OH- =

7、 CO32- +6H2O,正極：02 + 4e- + 2H2O = 4OH-,一、正負(fù)極的判斷,4、根據(jù)反應(yīng)判斷。負(fù)極：失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極：得電子發(fā)生還原反應(yīng)(不一定是電極本身得失電子，特別是正極)。 5、根據(jù)現(xiàn)象判斷。溶解的一極為負(fù)極，增重或有氣泡生成的一極為正極。 6、根據(jù)電池總反應(yīng)判斷，反應(yīng)中的還原劑是負(fù)極的活性物質(zhì)，對(duì)應(yīng)的電極為負(fù)極；氧化劑則是正極的活性物質(zhì)，對(duì)應(yīng)的電極為正極。,1、由電極材料判斷。由兩種金屬(或一種金屬與一種非金屬)作電極時(shí)，一般情況下較活潑的金屬為負(fù)極。 2、根據(jù)電流方向或電子流動(dòng)方向判斷。電流由正極流向負(fù)極；電子由負(fù)極流向正極。 3、根據(jù)電解質(zhì)溶液內(nèi)離子的定

8、向移動(dòng)判斷。在原電池的電解質(zhì)溶液內(nèi)，陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)。,考點(diǎn)一、正負(fù)極的判斷與電極方程式的書寫,按照負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)， 判斷出電極反應(yīng)產(chǎn)物，找出得失電子的數(shù)量。,電極產(chǎn)物在電解質(zhì)溶液的環(huán)境中，應(yīng)能穩(wěn)定存在， 加堿性介質(zhì)中生成的H+應(yīng)讓其結(jié)合OH-生成水。電 極反應(yīng)式要遵守電荷守恒和質(zhì)量守恒，得失電子守 恒等加以配平。,兩電極反應(yīng)式相加，與總反應(yīng)離子方程式對(duì)照驗(yàn)證。,1.一般電極反應(yīng)式的書寫,二、電極反應(yīng)式的書寫,如CH4酸性燃料電池中 CH42O2=CO22H2O總反應(yīng)式 2O28H8e=4H2O正極反應(yīng)式 CH42H2O8e=CO28H負(fù)極反應(yīng)式,2.復(fù)雜

9、電極反應(yīng)式的書寫,【練習(xí)1】(2010浙江)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(yīng)式為：2LiFeS2e=Li2SFe。有關(guān)該電池的下列說(shuō)法中，正確的是()。 ALi-Al在電池中作為負(fù)極材料，該材料中Li的化合價(jià)為 1價(jià) B該電池的電池反應(yīng)式為：2LiFeS=Li2SFe C負(fù)極的電極反應(yīng)式為Al3e=Al3 D充電時(shí)，陰極發(fā)生的電極反應(yīng)式為：Li2SFe2e =2LiFeS,3.原電池（特別是燃料電池）電極反應(yīng)式的書寫 考點(diǎn)、熱點(diǎn),B,(2012濟(jì)寧質(zhì)檢)一種新型熔融鹽燃料電池具有高發(fā)電效率?，F(xiàn)用Li2CO3和Na2CO3的熔融鹽混合物作電解質(zhì)，一極通CO氣

10、體，另一極通O2和CO2混合氣體，其總反應(yīng)為：2COO2=2CO2。則下列說(shuō)法中正確的是()。 A通CO的一極是電池的正極 B負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)是：O22CO24e=2CO32- C負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)是：COCO2e=2CO2 D正極發(fā)生氧化反應(yīng),【練習(xí)2】,C,有人設(shè)計(jì)出利用CH4和O2的反應(yīng)，用鉑電極在KOH溶液中構(gòu)成原電池。電池的總反應(yīng)類似于CH4在O2中燃燒，則下列說(shuō)法正確的是 ()。 每消耗1 mol CH4可以向外電路提供8 mol e 負(fù)極上CH4失去電子，電極反應(yīng)式： 負(fù)極上是O2獲得電子，電極反應(yīng)式為： O22H2O4e=4OH 電池放電后，溶液pH不斷升高 A B C D,

11、【練習(xí)3】,A,1Li-SOCl2電池可用于心臟起搏器。該電池的電極材料分別為鋰和碳，電解液是LiAlCl4-SOCl2。電池的總反應(yīng)可表示為4Li2SOCl2=4LiClSSO2。 請(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1)電池的負(fù)極材料為_，發(fā)生的電極反應(yīng)為_。 (2)電池正極發(fā)生的電極反應(yīng)為 _。,大本P122,鋰(或Li),Lie= Li,2SOCl24e= 4ClSSO2,1、加快氧化還原反應(yīng)的速率 一個(gè)自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，設(shè)計(jì)成原電池時(shí)反應(yīng)速率增大。 例如：在Zn與稀H2SO4反應(yīng)時(shí)加入少量CuSO4溶液能使產(chǎn)生H2的反應(yīng)速率加快。 2、比較金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱 兩種金屬分別作原電池的兩極時(shí)，一般作負(fù)

12、極的金屬比作正極的金屬活潑。 例如：有兩種金屬a、b，用導(dǎo)線連接后插入到稀H2SO4中，觀察到a溶解，b極上有氣泡產(chǎn)生，則金屬a作負(fù)極，比金屬b活潑。,3、用于金屬的防護(hù) 使被保護(hù)的金屬制品作原電池正極而得到保護(hù)。 例如：要保護(hù)一個(gè)鐵質(zhì)的輸水管道或鋼鐵橋梁等，可用導(dǎo)線將其與一塊鋅塊相連，使鋅作原電池的負(fù)極。,考點(diǎn)二、原電池原理的應(yīng)用,4、設(shè)計(jì)電池，制造化學(xué)電源 理論上能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)都可以設(shè)計(jì)成原電池。 (1)將氧化還原反應(yīng)拆成氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)兩個(gè)半反應(yīng)，分別作原電池的負(fù)極和正極。 (2)確定電極材料：如發(fā)生氧化反應(yīng)的物質(zhì)為金屬單質(zhì)，可用該金屬直接作負(fù)極；如為氣體(如H2)或溶液中的

13、還原性離子，可用惰性電極(如Pt、碳棒)作負(fù)極。發(fā)生還原反應(yīng)的電極材料必須不如負(fù)極材料活潑。,(3)確定電解質(zhì)溶液：一般選用反應(yīng)物中的電解質(zhì)溶液即可。 (4)構(gòu)成閉合回路。,如根據(jù)以下兩個(gè)反應(yīng)設(shè)計(jì)的原電池如下表所示：,裝置圖？,5、探究金屬腐蝕的快慢規(guī)律 (1)不同類型的腐蝕規(guī)律 電解原理引起的腐蝕原電池原理引起的腐蝕化學(xué)腐蝕有防護(hù)措施的腐蝕,(2)電化學(xué)腐蝕規(guī)律 對(duì)同一種金屬來(lái)說(shuō)，腐蝕的快慢： 強(qiáng)電解質(zhì)溶液弱電解質(zhì)溶液非電解質(zhì)溶液。 活動(dòng)性不同的兩金屬： 活動(dòng)性差別越大，活潑金屬腐蝕越快。 對(duì)同一種電解質(zhì)溶液來(lái)說(shuō)， 電解質(zhì)溶液濃度越大，腐蝕越快，且氧化劑的濃度越高，腐蝕越快。 對(duì)于不同氧化劑

14、來(lái)說(shuō)， 氧化性越強(qiáng)，金屬腐蝕越快。,高考中的新型電池，有“氫鎳電池”“高鐵電池”“鋅-錳堿性電池”、我國(guó)首創(chuàng)的“海洋電池”“燃料電池”(如新型細(xì)菌燃料電池、氫氧燃料電池、丁烷燃料電池、甲醇質(zhì)子交換膜燃料電池、CO燃料電池)、“鋰離子電池”“銀鋅電池”“紐扣電池”等。這些電池一般具有高能環(huán)保、經(jīng)久耐用、電壓穩(wěn)定、比能量(單位質(zhì)量釋放的能量)高等特點(diǎn)。,取材于這些知識(shí)點(diǎn)的試題，由于題材廣、信息新、陌生度大，所以大多數(shù)考生對(duì)這類試題感到難，而難在何處又十分迷茫。實(shí)際上這些題目主要考查的是學(xué)生遷移應(yīng)用知識(shí)的能力。具體有以下幾種考查角度：,考點(diǎn)三、新型化學(xué)電源分析探究,2新型電池“放電”時(shí)正極、負(fù)極上電

15、極反應(yīng)式的書寫 首先根據(jù)電池反應(yīng)分析物質(zhì)得失電子情況，然后再考慮電極反應(yīng)生成的物質(zhì)是否跟電解質(zhì)溶液中的離子發(fā)生反應(yīng)；對(duì)于較復(fù)雜的電極反應(yīng)，可以利用總反應(yīng)較簡(jiǎn)單一極電極反應(yīng)式較復(fù)雜一極電極反應(yīng)式的方法解決。 3新型電池“充電”時(shí)陰、陽(yáng)極的判斷 首先明確原電池放電時(shí)的正、負(fù)極，再根據(jù)電池充電時(shí)，陽(yáng)極接電源正極、陰極接電源負(fù)極的原理進(jìn)行分析。,1新型電池“放電”時(shí)正極、負(fù)極的判斷,4新型電池充、放電時(shí)，電解質(zhì)溶液中離子移動(dòng)方向的判斷 首先分清電池是放電還是充電；再判斷正、負(fù)極或陰、陽(yáng)極，進(jìn)而可確定離子的移動(dòng)方向。,A放電時(shí)正、負(fù)極附近溶液的pH均不變 B放電時(shí)正極材料為MH，發(fā)生氧化反應(yīng) C充電時(shí)陽(yáng)

16、極反應(yīng)為：Ni(OH)2OHe=NiOOHH2O D放電時(shí)每轉(zhuǎn)移1 mol電子，負(fù)極有1mol NiOOH被還原,C,1北京市政府規(guī)定，必須使用以氫氧燃料電池為動(dòng)力源的公交車才能在北京市運(yùn)行，以淘汰汽油公交車。質(zhì)子交換膜燃料電池常作為電動(dòng)汽車的動(dòng)力源。該燃料電池以氫氣為燃料，空氣為氧化劑，鉑為催化劑，導(dǎo)電離子是H。下列對(duì)該燃料電池的描述正確的是() 正極反應(yīng)式為：O24H4e=2H2O 負(fù)極反應(yīng)式為：2H24e=4H 總反應(yīng)式為：2H2O2=2H2O 氫離子通過(guò)電解質(zhì)向正極移動(dòng),A B C D,C,某可充電的鋰離子電池以LiMn2O4為正極，嵌入鋰的碳材料為負(fù)極，含Li+導(dǎo)電固體為電解質(zhì)。放電

17、時(shí)的電池反應(yīng)為：Li+LiMn2O4=Li2Mn2O4。下列說(shuō)法正確的是 A放電時(shí)，LiMn2O4發(fā)生氧化反應(yīng) B放電時(shí)，正極反應(yīng)為：Li+LiMn2O4+e-=Li2Mn2O4 C充電時(shí)，LiMn2O4發(fā)生氧化反應(yīng) D充電時(shí)，陽(yáng)極反應(yīng)為：Li+e-=Li,【練習(xí)4】,B,目前市場(chǎng)上的手提應(yīng)急燈，主要是“無(wú)液干粉”鉛酸蓄電池，其原理是將有腐蝕性的濃硫酸灌注到硅膠凝膠中去，使電解質(zhì)溶液不易發(fā)生泄漏，大大改善了電池的性能。所用的原料仍然是鉛二氧化鉛硫酸。下列關(guān)于該鉛酸蓄電池的說(shuō)法正確的是 A充電時(shí)電源的正極接蓄電池標(biāo)“+”的一極 B“無(wú)液干粉”鉛酸蓄電池徹底改變了原來(lái)的鉛酸蓄電池的反應(yīng)原理 C放電時(shí)在鉛酸蓄電池的負(fù)極發(fā)生還原反應(yīng) D充電時(shí)鉛酸蓄電池上標(biāo)有“”的電極發(fā)生氧化反應(yīng),【練習(xí)5】,A,（2013江蘇化學(xué)9）Mg-H2O2電池可用于驅(qū)動(dòng)無(wú)人駕駛的潛航器。該電池以海水為電解質(zhì)溶液，示意圖如下。該電池工作時(shí)，下列說(shuō)法正確的是 A.Mg電極是該電池的正極 B.H2O2在石墨