1、選修四 化學(xué)反應(yīng)原理,專題一 化學(xué)反應(yīng)與能量變化,第二單元 化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化,化學(xué)電源,用途廣泛的電池,用于汽車的鉛蓄電池和燃料電池,化學(xué)電池,用途廣泛的電池,用于“神六”的太陽能電池,筆記本電腦專用電池,手機(jī)專用電池,攝像機(jī)專用電池,各式各樣的紐扣電池,化學(xué)電池,1、概念:,將化學(xué)能變成電能的裝置,2、分類:,一次電池又稱不可充電電池干電池 二次電池又稱充電電池蓄電池 燃料電池氫氧燃料電池,化學(xué)電池,銀鋅鈕扣電池,正極：Ag2O + H2O+ 2e- =2Ag+2OH,負(fù)極：Zn +2OH-2e- =Zn(OH)2,總反應(yīng)： Zn+Ag2O + H2O = Zn(OH)2 +2Ag,一次電

2、池,完成 P15 問題解決 1,一次電池,普通鋅錳電池,普通干電池,優(yōu)點(diǎn)：制作簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜。 缺點(diǎn)：放電時(shí)間短，電壓下降快。,堿性鋅-錳干電池,缺點(diǎn)：多數(shù)只能一次使用，不能充電；價(jià)格較貴,優(yōu)點(diǎn)：比能量和儲(chǔ)存時(shí)間有所提高，適用于大電流和連 續(xù)放電,堿性電池,一次電池,完成 P15 問題解決 2,練習(xí)1: 2004年江蘇高考）堿性電池具有容量大、放電電流大的特點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用。鋅-錳堿性電池以氫氧化鉀溶液為電解液，電流總反應(yīng)式為： Zns2MnO2sH2OlZnOH2sMn2O3s 下列說法錯(cuò)誤的是 （ ） A 電池工作時(shí)，鋅失去電子 B 電池正極電極反應(yīng)式為： 2MnO2sH2Ol2eMn

3、2O3s2OHaq C 電池工作時(shí)，電子由正極通過外電路流向負(fù)極 D 外電路中每通過02 mol電子，鋅的質(zhì)量理論上減少65 g,C,根據(jù)總反應(yīng)式寫電極反應(yīng)式一般分四個(gè)步驟： 列物質(zhì)，標(biāo)得失； 選離子，配電荷； 配個(gè)數(shù)，巧用水； 兩式加，驗(yàn)總式。,小結(jié),原電池電極反應(yīng)式的書寫注意事項(xiàng)： （1）要注意溶液的酸堿性，適當(dāng)?shù)脑陔姌O方程式兩邊添加H+、OH、H2O，以遵循電荷守恒和質(zhì)量守恒。 （2）要注意電極反應(yīng)產(chǎn)物是否與電解質(zhì)溶液發(fā)生反應(yīng)。,溶液中不存在O2：在酸性溶液中它與H結(jié)合成H2O、在堿性或中性溶液中它與水結(jié)合成OH；,二次電池,鉛蓄電池,放電過程總反應(yīng)：,Pb+PbO2+2H2SO4=2P

4、bSO4+2H2O,Pb + SO42- -2e- =PbSO4,正極：,PbO2 + 4H+SO42-+2e- =PbSO4 +2H2O,氧化反應(yīng),還原反應(yīng),負(fù)極：,放電過程,鉛蓄電池充電的反應(yīng)則是上述反應(yīng)的逆過程,鉛蓄電池,充電過程,PbSO4 +2e- =Pb + SO42-,還原反應(yīng),陰極：,陽極：,PbSO4 +2H2O -2e- = PbO2 + 4H+ SO42-,氧化反應(yīng),接電源負(fù)極,接電源正極,充電過程總反應(yīng)：,2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4,鉛蓄電池的充放電過程：,Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O,缺點(diǎn)：,比能量低、廢棄電池污染環(huán)境

5、,優(yōu)點(diǎn)：,可重復(fù)使用、電壓穩(wěn)定、使用方便、安全可靠、價(jià)格低廉,其它二次電池,鎳鎘電池、鎳氫電池、銀鋅電池、鋰電池、鋰離子電池,鉛蓄電池,微型鋰電池：,上述鋅錳電池等干電池的電解質(zhì)都是水溶液（糊狀物），不是真正的“干”電池。真正的干電池的電解質(zhì)是固體電解質(zhì)。固體電解質(zhì)是可以傳導(dǎo)離子的固體，也叫快離子導(dǎo)體。 鋰碘電池可作為真正的干電池的代表。它的負(fù)極是金屬鋰，正極是I3-的鹽，固體電解質(zhì)為能夠傳導(dǎo)鋰離子的LiI晶體，可將放電時(shí)負(fù)極產(chǎn)生的鋰離子傳導(dǎo)到正極與碘的還原產(chǎn)物I-結(jié)合?？捎糜谛呐K起搏器。,永久性人造心臟在美問世,人造心臟由4個(gè)部分組成，即金屬鈦制成的心臟本體、一個(gè)微型鋰電池、一個(gè)計(jì)算機(jī)操縱系

6、統(tǒng)以及外接電池組。人造心臟本體可取代患者心臟的左右心室，微型鋰電池和操縱系統(tǒng)植入患者腹腔，用以提供動(dòng)力。外接電池組可通過安裝在腹部皮膚下的能量傳輸裝置對(duì)微型鋰電池進(jìn)行充電。,Li電池:負(fù)極:Li,正極可以是:CuO、FeS2 、MnO2 、C等;無機(jī)溶劑亞硫酰氯SOCl2在炭極上發(fā)生還原反應(yīng).電解液是由四氯鋁化鋰LiAlCl4溶解于亞硫酰氯中組成.它的總反應(yīng)是鋰與亞硫酰氯發(fā)生反應(yīng),生成氯化鋰、亞硫酸鋰和硫。 (-) 8Li8e-=8Li+ ; (+) 3SOCl2+8e- = 6Cl- +2S+SO32- 總反應(yīng)：8Li3SOCl26LiClLi2SO32S,燃料電池是一種連續(xù)地將燃料和氧化劑

7、的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的化學(xué)電池。,(1)氫氧燃料電池,酸性電解質(zhì)：,堿性電解質(zhì) 負(fù)極: 2H2-4e-+4OH-=4H2O 正極: O2+2H2O+4e-=4OH- 總反應(yīng): 2H2+O2=2H2O,負(fù)極： 2H2-4e-=4H+,正極： O2+4H+4e-=2H2O,總反應(yīng)：2H2+O2=2H2O,閱讀P77-78 了解燃料電池的優(yōu)點(diǎn),三、燃料電池,.氧化劑與還原劑在工作時(shí)不斷補(bǔ)充； .反應(yīng)產(chǎn)物不斷排出； .能量轉(zhuǎn)化率高(超過80%)，普通的只有30%，有利于節(jié)約能源。 缺點(diǎn)：體積較大、附屬設(shè)備較多 優(yōu)點(diǎn)：能量轉(zhuǎn)換率高、清潔、對(duì)環(huán)境好 其它燃料電池：烴、肼、甲醇、氨、煤氣燃料電池,燃料電池

8、的規(guī)律:,燃料電池與前幾種電池的差別：,.燃料做負(fù)極，助燃劑氧氣為正極 .電極材料一般不參加化學(xué)反應(yīng)，只起傳導(dǎo)電子的作用。,燃料電池電極反應(yīng)式的書寫,第一步，先寫出燃料電池的總反應(yīng)方程式；,第二步，再寫出燃料電池的正極反應(yīng)式；,第三步，在電子守恒的基礎(chǔ)上用燃料電池的總反應(yīng)式減去正極反應(yīng)式即得到負(fù)極反應(yīng)式。,因?yàn)槿剂想姵匕l(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的最終產(chǎn)物與燃料燃燒 的產(chǎn)物相同，可根據(jù)燃料燃燒反應(yīng)寫出燃料電池的總反應(yīng) 方程式，但要注意燃料的種類。 若是氫氧燃料電池，其電池總反應(yīng)方程式不隨電解質(zhì)的狀 態(tài)和電解質(zhì)溶液的酸堿性變化而變化，即2H2+O2=2H2O。 若燃料是含碳元素（或硫元素）的可燃物，其電池總反

9、應(yīng) 方程式就與電解質(zhì)溶液的酸堿性有關(guān)，如甲烷燃料電池 酸性電解質(zhì)中生成CO2和H2O，即CH4+2O2=CO2+2H2O； 堿性電解質(zhì)中生成CO32-離子和H2O， 即CH4+2OH-+2O2=CO32-+3H2O。,第一步，先寫出燃料電池的總反應(yīng)方程式；,C2H5OH+4OH-+3O2=2CO32-+5H2O,C2H5OH+3O2=2CO2+3H2O,2CH3OH+4OH-+3O2=2CO32-+6H2O,2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O,2H2S+3O2+4OH-=2SO32-+4H2O,2H2S+3O2=2SO2+2H2O,2CO+O2+4OH-=2CO32-+2H2O,2CO+

10、O2=2CO2,CH4+2O2=CO2+2H2O CH4+2OH-+2O2=CO32-+3H2O,2H2+O2=2H2O,燃料 種類,第一步，先寫出燃料電池的總反應(yīng)方程式；,H2 CH4 CO H2S CH3OH CH3CH2OH,電解質(zhì)溶液 的酸堿性,電池總反應(yīng) 方程式,酸,堿,堿,堿,酸,酸,酸,堿,酸,堿,第二步，再寫出燃料電池的正極反應(yīng)式；,燃料電池正極反應(yīng)物一律是氧氣. 正極反應(yīng)的本質(zhì)都是O2得電子生成O2-離子，故正極反 應(yīng)式的基礎(chǔ)都是O24e- =2O2-。正極產(chǎn)生O2-離子的存 在形式與燃料電池的電解質(zhì)的狀態(tài)和電解質(zhì)溶液的酸 堿性有著密切的關(guān)系。這是非常重要的一步?，F(xiàn)將與 電解

11、質(zhì)有關(guān)的四種情況歸納如下。,電解質(zhì)為酸性電解質(zhì)溶液（如稀硫酸） 在酸性環(huán)境中，O2-離子不能單獨(dú)存在，可供O2-離子結(jié) 合的微粒有H+離子和H2O，O2-離子優(yōu)先結(jié)合H+離子生 成H2O。這樣，在酸性電解質(zhì)溶液中，正極反應(yīng)式為 O24H+4e- =2H2O。,電解質(zhì)為中性或堿性電解質(zhì)溶液（如氯化鈉溶液或 氫氧化鈉溶液）在中性或堿性環(huán)境中，O2-離子也不能 單獨(dú)存在，O2-離子只能結(jié)合H2O生成OH-離子，故在中 性或堿性電解質(zhì)溶液中，正極反應(yīng)式為 O22H2O +4e-=4OH-。,第二步，再寫出燃料電池的正極反應(yīng)式；,電解質(zhì)為熔融的碳酸鹽（如LiCO3和Na2CO3熔融鹽混和 物）在熔融的碳

12、酸鹽環(huán)境中，O2-離子也不能單獨(dú)存在， O2-離子可結(jié)合CO2生成CO32-離子，則其正極反應(yīng)式為 O22CO2 +4e-=2CO32-。,第二步，再寫出燃料電池的正極反應(yīng)式；,電解質(zhì)為固體電解質(zhì)（如固體氧化鋯氧化釔） 該固體電解質(zhì)在高溫下可允許O2-離子在其間通過，故其 正極反應(yīng)式應(yīng)為 O24e-=2O2-。,第三步，在電子守恒的基礎(chǔ)上用燃料電池的 總反應(yīng)式減去正極反應(yīng)式即得到負(fù)極反應(yīng)式。,例如：甲烷燃料電池的電解質(zhì)溶液為KOH溶液,總反應(yīng)式：,CH4+2OH-+2O2=CO32-+3H2O,正極反應(yīng)式：,O22H2O +4e-=4OH-。,2O24H2O +8e-=8OH-。,CH4 +

13、10 OH- + 8e- = CO32- + 7H2O,負(fù)極反應(yīng)式：,例1、一種甲醇燃料電池是采用鉑或碳化鎢作電極催化 劑，在稀硫酸電解液中直接加入純化后的甲醇，同時(shí) 向一個(gè)電極通入空氣。試回答下列問題： 這種電池放電時(shí)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式是 。 此電池的正極發(fā)生的電極反應(yīng)是 ； 負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)是 。 電解液中的H+離子向 極移動(dòng)； 向外電路釋放電子的電極是 。 比起直接燃燒燃料產(chǎn)生電力，使用燃料電池有許多 優(yōu)點(diǎn)，其中主要有兩點(diǎn)： 首先是燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率高， 其次是 。,2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O,3O2+12H+12e-=6H2O,2CH3OH+2H2O12e-=2CO

14、2+12H+,正,負(fù)極,污染較小,例2、甲烷燃料電池的電解質(zhì)溶液為KOH溶液，下列關(guān)于 甲烷燃料電池的說法不正確的是 （ ） A、負(fù)極反應(yīng)式為CH4+10OH-8e-=CO32-+7H2O B、正極反應(yīng)式為O22H2O +4e-=4OH- C、隨著不斷放電，電解質(zhì)溶液堿性不變 D、甲烷燃料電池的能量利用率比甲烷燃燒的能量 利用率大,C,小結(jié)：,化學(xué)電源,1、一次電池,2、二次電池,3、燃料電池,鋅錳干電池,鉛蓄電池,氫氧燃料電池,掌握每一類典型 電池的正負(fù)極、 電極反應(yīng)；了解 每一類電池的優(yōu) 缺點(diǎn)；對(duì)其它電 池有初步的認(rèn)識(shí),例1、 a.今有2H2+O2=2H2O反應(yīng),KOH為電解質(zhì)溶液構(gòu)成燃料

15、電池,則負(fù)極應(yīng)通入_氣,正極通入_氣,電極反應(yīng)為:負(fù)極_ 正極_ b.如把KOH改為H2SO4作導(dǎo)電物質(zhì)則電極反應(yīng):負(fù)極_正極_ a和b的電池液不同,反應(yīng)進(jìn)行后溶液的PH值各有何變化_ c.如把H2改CH4 , KOH作導(dǎo)電物質(zhì)則電極反應(yīng)為:負(fù)極_ 正極_ 總反應(yīng)式_,氫,氧,2H2+4OH- - 4e- =4H2O,O2+2H2O+4e-=4OH-,2H2 -4e- = 4H+,O2+4H+4e-=2H2O,a變小 b變大,CH4+10OH- -8e- =CO32-+7H2O,2O2+4H2O+8e-=8OH-,CH4+2O2+2OH-=CO32- +3H2O,(07年高考全國(guó)理綜卷II10

16、)在盛有稀H2SO4的燒杯中放入用導(dǎo)線連接的鋅片和銅片，下列敘述正確的是( ) A正極附近的SO42離子濃度逐漸增大 B電子通過導(dǎo)線由銅片流向鋅片 C正極有O2逸出 D銅片上有H2逸出,連線高考,D,1.熔融鹽燃料電池具有高的發(fā)電效率，因而受到重視，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融鹽混合物做電解質(zhì)，CO為陽極燃?xì)?，空氣與CO2的混合氣為陰極助燃?xì)?，制得?50下工作的燃料電池，完成有關(guān)的電池反應(yīng)式： 負(fù)極反應(yīng)式：2CO+2CO32- = 4CO2+4e- 正極反應(yīng)式： 總電池反應(yīng)：,2CO2+O2+4e- = 2CO32-,2CO+O2 = 2CO2,思考：,2、市場(chǎng)上出售的“熱敷袋”，其

17、主要成分是：鐵屑、炭粉、木屑與少量NaCl、水等。它在使用之前，需要塑料袋與空氣隔絕。使用時(shí)開啟塑料袋上的小孔，輕輕揉搓就會(huì)有熱量放出。當(dāng)使用完后還會(huì)發(fā)現(xiàn)有鐵銹生成。,(1) 熱敷袋使用時(shí)，為什么會(huì)放出熱量？,(3)試寫出有關(guān)的電極反應(yīng)式和化學(xué)方程式。,(2)碳粉的主要作用是什么？氯化鈉又起了什么作用？,(1).熱敷袋使用時(shí)，為什么會(huì)放出熱量？,(3).試寫出有關(guān)的電極反應(yīng)式和化學(xué)方程式。,利用鐵被氧氣時(shí)放熱反應(yīng)所放出的熱量。,負(fù)極：2Fe - 4e- = 2Fe2+ 正極：O2+2H2O + 4e- = 4OH- 總反應(yīng)：4Fe+3O2+6H2O = 4Fe(OH)3,(2).碳粉的主要作用

18、是什么？氯化鈉又起了什么作用？,碳粉的主要作用是和鐵粉、氯化鈉溶液一起構(gòu)成原電池，加速鐵屑的氧化。 氯化鈉溶于水，形成了電解質(zhì)溶液。,電池雖好，污染不小！,返回,三、原電池原理的應(yīng)用,1.加快氧化還原反應(yīng)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_ _。,例1.將等質(zhì)量的兩份鋅粉a、b分別加入過量的稀硫 酸，同時(shí)向a中加少量CuSO4溶液,下圖中產(chǎn)生H2的體 積V(L)與時(shí)間t(min)的關(guān)系,其中正確的是(),B,加快,2.比較金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱,兩種金屬作原電池的兩極時(shí)，其活潑性與正極、負(fù)極有什么關(guān)系？,例2：有A、B、C、D四種金屬。將A與B用導(dǎo)線連接起來，浸入電解質(zhì)溶液中，B

19、不易腐蝕。 將A、D分別投入等濃度鹽酸中，D比A反應(yīng)劇烈。將銅浸入B的鹽溶液里，無明顯變化。 如果把銅浸入C的鹽溶液里，有金屬C析出。據(jù)此判斷它們的活動(dòng)性由強(qiáng)到弱的順序是( ) AD、C、A、B BD、A、B、C CD、B、A、C DB、A、D、C,較活潑的為負(fù)極,B,3.設(shè)計(jì)化學(xué)電源,例3：根據(jù)下列氧化還原反應(yīng)設(shè)計(jì)兩個(gè)原電池： .Cu2+Fe=Fe2+Cu .2FeCl3Fe=3FeCl2 要求： (1).畫出此原電池的裝置圖，裝置可采用燒杯和鹽橋。 (2).注明原電池的正、負(fù)極和外電路中電子的流向。 (3).寫出兩個(gè)電極上發(fā)生的電極反應(yīng)。,原電池原理 化 學(xué) 電 源,一、原電池的工作原理

20、1定義 原電池是將轉(zhuǎn)化為的裝置。 2形成條件 (1)兩個(gè)活潑性的電極，二者或，插入中。 (2)形成回路。 (3)總反應(yīng)為能自發(fā)發(fā)生的反應(yīng)。,化學(xué)能,電能,不同,直接接觸,用導(dǎo)線相連,電解質(zhì)溶液,閉合,氧化還原,3原電池的兩極 負(fù)極：活潑性 的金屬，發(fā)生 反應(yīng)。 正極：活潑性 的金屬或?qū)w，發(fā)生 反應(yīng)。 4電極反應(yīng)式的書寫和電荷移動(dòng)方向,強(qiáng),氧化,弱,還原,(1)電極反應(yīng)式的書寫 負(fù)極：，電極反應(yīng)式為。 正極： ，電極反應(yīng)式為。 電池反應(yīng)為。 (2)電荷移動(dòng)方向 電子由 釋放，經(jīng) 沿導(dǎo)線流入 ，電解質(zhì)溶液中的移向正極，在其表面得電子被 ； 或活潑負(fù)極失電子，形成一個(gè)閉合回路。,Zn,Cu,Zn2

21、e=Zn2,Cu22e=Cu,ZnCuSO4=ZnSO4Cu,負(fù)極,外電路,正極,陽離子,還原,陰離子,想一想用活潑性不同的兩種金屬作為電極形成原電池時(shí)，較活潑的金屬一定是原電池的負(fù)極嗎？ 提示：不一定。如將鎂、鋁插入氫氧化鈉溶液中形成原電池，鎂較活潑，但因?yàn)殒V不與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，而鋁 與氫氧化鈉溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)，鋁被氧化是負(fù)極，則鎂條為正極。,二、化學(xué)電源 1一次電池(不能充電，不能反復(fù)使用) (1)銀鋅紐扣電池：電極材料分別為Ag2O和Zn，電解質(zhì)溶液為KOH溶液。 負(fù)極(Zn)：. 正極(Ag2O)：. 電池反應(yīng)方程式：,Zn2e2OH=ZnOH2O,Ag2OH2O2e=2Ag2O

22、H,(2)堿性鋅錳電池 負(fù)極(Zn)：. 正極(MnO2)： . 電池反應(yīng)方程式： 2MnO2Zn2H2O=2MnOOHZn(OH)2,2MnO22H2O2e=2MnOOH,2OH,Zn2e2OH=Zn(OH)2,2二次電池(可充電、可多次重復(fù)使用) 鉛蓄電池：H2SO4作電解質(zhì)溶液 (1)放電時(shí) 負(fù)極：. 正極： . 電池反應(yīng)： PbPbO24H2SO42=2PbSO42H2O,PbSO242e=PbSO4,PbO2SO244H2e=PbSO42H2O,(2)充電時(shí) 陰極：. 陽極： . 總反應(yīng)： 2PbSO42H2O=PbPbO24H2SO42,PbSO42e=PbSO24,PbSO42H

23、2O2e=PbO24HSO24,3燃料電池 氫氧燃料電池是目前最成熟的燃料電池，可分酸性和堿性兩種。,原電池工作原理、正負(fù)極的判斷及電極反應(yīng)式的書寫 1原理圖示,2原電池的判斷方法 (1)先分析有無外接電源，有外接電源的為電解池，無外接電源的可能為原電池，然后依據(jù)原電池的形成條件分析判斷，主要是“四看”：看電極兩極為導(dǎo)體且存在活潑性差異(燃料電池的電極一般為惰性電極)；看溶液兩極插入溶液中；看回路形成閉合回路或兩極直接接觸；看本質(zhì)有無氧化還原反應(yīng)發(fā)生。 (2)多池相連，但無外電源時(shí)，兩極活潑性差異最大的一池為原電池，其他各池可看作電解池。,3原電池正負(fù)極的判斷,靈犀一點(diǎn)： 原電池反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是負(fù)

24、極發(fā)生氧化反應(yīng)，失去電子，正極發(fā)生還原反應(yīng)，得到電子。對(duì)于具體問題要具體分析，不能想當(dāng)然，不然就會(huì)落入出題者的陷阱當(dāng)中，如：鐵、銅和濃硝酸組成的電池，雖然鐵的活潑性比較強(qiáng)，但Fe與濃HNO3發(fā)生鈍化，而銅不可以，因此銅做負(fù)極，鐵做正極。鎂、鋁和NaOH溶液組成原電池，做負(fù)極的應(yīng)該是鋁，而不是鎂。,4.原電池電極反應(yīng)式的書寫 書寫電極反應(yīng)式時(shí)，按照負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，首先正確判斷出電極反應(yīng)產(chǎn)物，然后結(jié)合反應(yīng)物及轉(zhuǎn)移電子數(shù)量寫出反應(yīng)式，再結(jié)合質(zhì)量守恒、電荷守恒配平各電極反應(yīng)式。兩電極反應(yīng)式相加則得總反應(yīng)式。 (1)根據(jù)兩個(gè)電極反應(yīng)式寫出總反應(yīng)式。使兩個(gè)電極反應(yīng)式得失電子數(shù)相等后，將

25、兩式相加，消去相同的化學(xué)式。,(2)根據(jù)總反應(yīng)式寫電極反應(yīng)式一般分四個(gè)步驟：列物質(zhì)，標(biāo)得失；選離子，配電荷；配個(gè)數(shù)，巧用水；兩式加，驗(yàn)總式。,靈犀一點(diǎn)： 原電池電極反應(yīng)式的書寫應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 明確電池的負(fù)極反應(yīng)物是電極本身還是其他物質(zhì)、反應(yīng)產(chǎn)物及化合價(jià)的變化。 確定電池的正極反應(yīng)物是電解質(zhì)溶液中的離子，還是其他物質(zhì)(如溶有或通入的氧氣)。 判斷是否存在特定的條件(如介質(zhì)中的微粒H、OH非放電物質(zhì)參加反應(yīng))，進(jìn)而推斷電解質(zhì)溶液的酸堿性的變化。 總的反應(yīng)式是否滿足質(zhì)量守恒、得失電子守恒、電荷守恒。,【案例1】(2010廣東理綜)銅鋅原電池(如圖)工作時(shí)，下列敘述正確的是(),正極反應(yīng)為：Zn2e

26、=Zn2 電池反應(yīng)為：ZnCu2=Zn2Cu 在外電路中，電子從負(fù)極流向正極 鹽橋中的K移向ZnSO4溶液 ABCD,【解析】本題考查原電池，意在考查考生對(duì)原電池工作原理的分析能力。該電池中Zn為負(fù)極，電極反應(yīng)為：Zn2e=Zn2，Cu為正極，電極反應(yīng)為：Cu22e=Cu，錯(cuò)誤；電池總反應(yīng)為：ZnCu2=Zn2Cu，正確；原電池工作時(shí)，外電路中電子由負(fù)極流出經(jīng)導(dǎo)線流向正極，正確；負(fù)極上由于Zn放電，ZnSO4溶液中Zn2的濃度增大，故鹽橋中的Cl移向ZnSO4溶液，錯(cuò)誤。 【答案】B,【規(guī)律方法】原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，構(gòu)成原電池的條件：能自發(fā)地發(fā)生氧化還原反應(yīng)；電解質(zhì)溶液(構(gòu)成電路

27、或參加反應(yīng))；由還原劑和導(dǎo)體構(gòu)成負(fù)極系統(tǒng)，由氧化劑和導(dǎo)體構(gòu)成正極系統(tǒng)；形成閉合回路(兩電極接觸或用導(dǎo)線連接)。,【即時(shí)鞏固1】(2008廣東化學(xué))用銅片、銀片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、導(dǎo)線和鹽橋(裝有瓊脂KNO3的U型管)構(gòu)成一個(gè)原電池。以下有關(guān)該原電池的敘述正確的是() 在外電路中，電流由銅電極流向銀電極正極反應(yīng)為Age=Ag實(shí)驗(yàn)過程中取出鹽橋，原電池仍繼續(xù)工作將銅片浸入AgNO3溶液中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)與該原電池反應(yīng)相同 A. BCD,【解析】Cu作負(fù)極，Ag作正極。負(fù)極：Cu2e=Cu2；正極：Age=Ag。在外電路中，電子由Cu電極流向Ag電極，而電流方向與電子流向相反，所以

28、錯(cuò)。沒有鹽橋，原電池不能繼續(xù)工作，錯(cuò)。無論是否為原電池，反應(yīng)實(shí)質(zhì)相同，均為氧化還原反應(yīng)，對(duì)。 【答案】C,原電池原理的應(yīng)用 1比較不同金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱 根據(jù)原電池原理可知，在原電池反應(yīng)過程中，一般活動(dòng)性強(qiáng)的金屬作負(fù)極，而活動(dòng)性弱的金屬(或碳棒)作正極。 若有兩種金屬A和B，用導(dǎo)線將A和B連接后，插入到稀硫酸中，一段時(shí)間后，若觀察到A極溶解，而B極上有氣體放出，則說明在原電池工作過程中，A被氧化成陽離子而失去電子作負(fù)極，B作正極，則可以斷定金屬A的金屬活動(dòng)性比B的強(qiáng)。,2加快化學(xué)反應(yīng)速率 由于原電池將氧化還原反應(yīng)拆成兩個(gè)半反應(yīng)且有電流產(chǎn)生，因而反應(yīng)速率加快。 如Zn與稀H2SO4反應(yīng)制氫氣時(shí)，可

29、向溶液中滴加少量CuSO4溶液，形成CuZn原電池，加快反應(yīng)進(jìn)行。,3設(shè)計(jì)制作化學(xué)電源 設(shè)計(jì)原電池時(shí)要緊扣原電池的三個(gè)條件。具體方法是： (1)首先將已知氧化還原反應(yīng)拆分為兩個(gè)半反應(yīng)。 (2)根據(jù)原電池的電極反應(yīng)特點(diǎn)，結(jié)合兩個(gè)半反應(yīng)找出正負(fù)極材料(負(fù)極就是失電子的物質(zhì)，正極用比負(fù)極活潑性差的金屬即可，也可以用石墨)及電解質(zhì)溶液。,電解質(zhì)溶液的選擇 電解質(zhì)是使負(fù)極放電的物質(zhì)。因此電解質(zhì)溶液一般要能夠與負(fù)極發(fā)生反應(yīng)，或者電解質(zhì)溶液中溶解的其他物質(zhì)能與負(fù)極發(fā)生反應(yīng)(如空氣中的氧氣)。但如果兩個(gè)半反應(yīng)分別在兩個(gè)容器中進(jìn)行(中間連接鹽橋)，則左右兩個(gè)容器中的電解質(zhì)溶液應(yīng)選擇與電極材料相同的陽離子。如在銅

30、鋅硫酸構(gòu)成的原電池中，負(fù)極金屬鋅浸泡在含有Zn2的電解質(zhì)溶液中，而正極銅浸泡在含有Cu2的電解質(zhì)溶液中。,電極材料的選擇 在原電池中，選擇還原性較強(qiáng)的物質(zhì)作為負(fù)極；氧化性較強(qiáng)的物質(zhì)作為正極。并且，原電池的電極必須導(dǎo)電。電池中的負(fù)極必須能夠與電解質(zhì)溶液反應(yīng)，容易失去電子，因此負(fù)極一般是活潑的金屬材料(也可以是還原性較強(qiáng)的非金屬材料如H2、CH4等)。,(3)按要求畫出原電池裝置圖。 如根據(jù)以下兩反應(yīng)設(shè)計(jì)的原電池：,靈犀一點(diǎn)： 應(yīng)用原電池原理可以判斷兩種金屬活潑性的強(qiáng)弱，但同時(shí)要注意電解質(zhì)溶液的選擇。 應(yīng)用原電池原理可以設(shè)計(jì)任一自發(fā)的氧化還原反應(yīng)的電池，但有的電流相當(dāng)微弱。同時(shí)要注意電解質(zhì)溶液不一

31、定參與反應(yīng)，如燃料電池，水中一般要加入NaOH、H2SO4或Na2SO4。,【案例2】(2009福建理綜)控制適合的條件，將反應(yīng)2Fe32I2Fe2I2設(shè)計(jì)成如下圖所示的原電池。下列判斷不正確的是(),A反應(yīng)開始時(shí)，乙中石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng) B反應(yīng)開始時(shí)，甲中石墨電極上Fe3被還原 C電流計(jì)讀數(shù)為零時(shí)，反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài) D電流計(jì)讀數(shù)為零后，在甲中溶入FeCl2固體，乙中石墨電極為負(fù)極,【解析】本題中涉及帶有鹽橋的原電池，鹽橋可使氧化還原反應(yīng)在不同反應(yīng)容器中同時(shí)發(fā)生，大大提高電流效率。但其工作原理和不帶鹽橋的原電池的一樣，即負(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)。,對(duì)于本題，甲中石

32、墨作正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2Fe32e=2Fe2；乙中石墨作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2I2e=I2。當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，此時(shí)電路中電流強(qiáng)度的和為零，故靈敏電流計(jì)的讀數(shù)為零，選項(xiàng)A、B、C均正確。當(dāng)靈敏電流計(jì)讀數(shù)為零后，在甲中再溶入FeCl2固體，導(dǎo)致化學(xué)平衡逆向移動(dòng)，即把該反應(yīng)的逆反應(yīng)設(shè)置成原電池，甲中石墨作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2Fe22e=2Fe3；乙中石墨作正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為I22e=2I，D錯(cuò)。 【答案】D,【規(guī)律技巧】氧化還原反應(yīng)與原電池的關(guān)系： (1)在原電池中發(fā)生的反應(yīng)均是通常情況下能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，反之，理論上能

33、自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)均可以設(shè)計(jì)成原電池的反應(yīng)。將一個(gè)氧化還原反應(yīng)變成原電池反應(yīng)，就是使氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分別在兩個(gè)電極上發(fā)生，電子的轉(zhuǎn)移通過連接兩電極的導(dǎo)線來完成。 (2)以Zn和稀H2SO4的反應(yīng)與銅鋅原電池比較： 相同點(diǎn)：二者反應(yīng)結(jié)果是一樣的，都是 Zn2H=Zn2H2。,不同點(diǎn)：后者有電流產(chǎn)生，可做電池，而前者無此作用。 后者產(chǎn)生H2的速率比前者快。 后者的氧化還原反應(yīng)是在兩個(gè)電極上發(fā)生的，電子的轉(zhuǎn)移是通過外電路進(jìn)行的，而前者的電子是由鋅片直接轉(zhuǎn)移給H。,【即時(shí)鞏固2】(1)將等質(zhì)量的兩份鋅粉a、b分別加入過量的稀硫酸，同時(shí)向a中加少量CuSO4溶液，下列各圖中產(chǎn)生H2的體積V(L)與

34、時(shí)間t(min)的關(guān)系基本正確的是 (),(2)有a、b、c、d四塊金屬，將a與b用導(dǎo)線連接起來，浸入稀H2SO4溶液中，a上有氣體產(chǎn)生；將a與c分別投入等濃度的鹽酸中，a比c反應(yīng)劇烈；將銅浸入c的鹽溶液中，無明顯變化；將銅浸入d的鹽酸溶液中，有金屬d析出。據(jù)此可推知它們的活動(dòng)順序由強(qiáng)到弱為() Aabcd Bbacd Cbadc Dacbd,【解析】(1)由于ZnCuSO4=ZnSO4Cu，形成CuZn原電池，反應(yīng)速度加快，但由于Zn與CuSO4反應(yīng)，與H反應(yīng)的Zn的質(zhì)量減小了，產(chǎn)生的H2的體積減小，因此a中反應(yīng)速率快但放出的H2少。 (2)依題意知，a、b作為電極構(gòu)成原電池時(shí)，a上有氣體產(chǎn)

35、生，說明金屬活動(dòng)性ba；a與鹽酸反應(yīng)比c劇烈，說明金屬活動(dòng)性ac；將銅分別浸入c和d的鹽溶液中，只能置換出d，說明金屬活動(dòng)性cd。 【答案】(1)A(2)B,化學(xué)電源電極反應(yīng)式的書寫 1根據(jù)裝置書寫電極反應(yīng)式 (1)先分析題目給定的圖示裝置，確定原電池的正負(fù)極上的反應(yīng)物質(zhì)。 (2)電極反應(yīng)式的書寫 負(fù)極：活潑金屬或H2失去電子生成陽離子；若電解質(zhì)溶液中的陰離子與生成的陽離子不共存，則該陰離子應(yīng)寫入負(fù)極反應(yīng)式。如鉛蓄電池，負(fù)極：PbSO422e=PbSO4。,正極：陽離子得到電子生成單質(zhì)或O2得到電子，若反應(yīng)物是O2，則有以下規(guī)律： 電解質(zhì)是堿性或中性：O22H2O4e=4OH 電解質(zhì)是酸性：O

36、24H4e=2H2O (3)正負(fù)電極反應(yīng)式相加得到電池反應(yīng)的總反應(yīng)方程式。,2給出總反應(yīng)式，寫電極反應(yīng)式 如果題目給定的是總反應(yīng)式，可分析此反應(yīng)中的氧化反應(yīng)或還原反應(yīng)(即分析有關(guān)元素的化合價(jià)變化情況)，再選擇一個(gè)簡(jiǎn)單變化情況去寫電極反應(yīng)式，另一極的電極反應(yīng)式可直接寫或?qū)⒏鞣磻?yīng)式看作數(shù)學(xué)中的代數(shù)式，用總反應(yīng)式減去已寫出的電極反應(yīng)式，即得結(jié)果。以2H2O2=2H2O為例，當(dāng)電解質(zhì)溶液為KOH溶液時(shí)的電極反應(yīng)式的書寫步驟如下：,(1)根據(jù)總反應(yīng)方程式分析有關(guān)元素化合價(jià)的變化情況，確定2 mol H2失掉4 mol電子，初步確定負(fù)極反應(yīng)為：2H24e=4H。 (2)根據(jù)電解質(zhì)溶液為堿性，與H不能共存，

37、反應(yīng)生成水，推出OH應(yīng)寫入負(fù)極反應(yīng)式為：2H24OH4e=4H2O。 (3)用總反應(yīng)式2H2O2=2H2O減去負(fù)極反應(yīng)式得正極反應(yīng)式為：2H2OO24e=4OH。,3可充電電池電極反應(yīng)式的書寫 在書寫可充電電池電極反應(yīng)式時(shí)，要明確電池和電極，放電為原電池，充電為電解池。 (1)原電池的負(fù)極與電解池的陽極均發(fā)生氧化反應(yīng)，對(duì)應(yīng)元素化合價(jià)升高。 (2)原電池的正極與電解池的陰極均發(fā)生還原反應(yīng)，對(duì)應(yīng)元素化合價(jià)降低。,【案例3】(2010安徽理綜)某固體酸燃料電池以CsHSO4固體為電解質(zhì)傳遞H，其基本結(jié)構(gòu)如圖，電池總反應(yīng)可表示為：2H2O2=2H2O，下列有關(guān)說法正確的是(),A電子通過外電路從b極流

38、向a極 Bb極上的電極反應(yīng)式為：O22H2O4e=4OH C每轉(zhuǎn)移0.1 mol電子，消耗1.12 L的H2 DH由a極通過固體酸電解質(zhì)傳遞到b極,【解析】本題考查原電池知識(shí)，意在考查考生的分析能力。該原電池的化學(xué)原理是H2被氧化，在負(fù)極(a極)發(fā)生反應(yīng)：H22e=2H，H由a極轉(zhuǎn)移到b極，D項(xiàng)正確；O2發(fā)生還原反應(yīng)，在正極(b極)發(fā)生反應(yīng)：O24H4e=2H2O，則電子從a極流向b極，A、B兩項(xiàng)不正確；C項(xiàng)因未指明氣體所處的溫度和壓強(qiáng)，不正確。 【答案】D,【規(guī)律方法】無論金屬、有機(jī)物還是可燃性物質(zhì)與O2構(gòu)成的燃料電池，其命題背景都與教材中提供的氫氧燃料電池的工作原理相同。在復(fù)習(xí)備考中應(yīng)重視教材的基礎(chǔ)性地位，這樣才能提高復(fù)習(xí)效率。,【即時(shí)鞏固3】(2008寧夏理綜)一種燃料電池中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為：在酸性溶液中甲醇與氧作用生成水和二氧化碳。該電池負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)是() ACH3OH(g)O2(g)2e=H2O(l)CO2(g)2H(aq) BO2(g)4H(aq)4e=2H2O(l) CCH3OH(g)H2O(l)6