必修-化学能与电能

正极反应式+负极反应式=电池的总反应式。
《典例》如何利用Fe+2FeCl3====3FeCl2设计原电池?
提示:该氧化还原反应可拆分为如下两个半反应:
氧化反应(负极反应):Fe-2e-====Fe2+。 还原反应(正极反应):2Fe3++2e-====2Fe2+。 故Fe作负极,活泼性比Fe差的材料作正极,如Cu、C等,FeCl3溶 液作电解质溶液。如图:
B.负极附近Cl-的浓度减小
C.正极附近Cl-的浓度逐渐增大 D.溶液中Cl-的浓度基本不变
【知识备选】电极反应式的书写
(1)一般电极反应式的书写:
(3)实例: 原 理 装置图
Zn+H2SO4====ZnSO4+H2↑ 负极反应:Zn-2e-====Zn2+ 正极反应:2H++2e-====H2↑
正极:O2+4H++4e-====2H2O(还原反应);
总反应式:2H2+O2====2H2O。
• （3）H2/ H+交换膜/O2
• （4） H2/ O2-交换膜/O2 • （5） H2/ 熔融碳酸盐/O2（CO2）
三、发展中的化学电源
1.干电池——一次电池②:
一次性 电池,放电后不能再充电。 (1)特点:属于_______
总电极离子反应式
+====Zn2++H ↑ Zn+2H 2 ___________________
③构成条件:
a.理论依据:能自发①进行的氧化还原反应都可设计成原电池; b.材料组成
活泼性
一、原电池的工作原理和正负极的判断
1.原电池的工作原理:
(1)反应类型:负极发生氧化反应,正极发生还原反应。
3.用于金属保护: (1)原理:使被保护的金属作原电池的正极而得到保护。
(2)实例:要保护一个铁制的输水管道,可用导线将其与一块锌
块相连,使锌作原电池的负极。
4.设计原电池: (1)首先将已知氧化还原反应拆分为两个 氧化反应:还原剂-ne- ====氧化产物; 半反应。
还原反应:氧化剂+ne- ====还原产物;
一、一次能源和二次能源
直接 从自然界中取得的能源,一次能源经 1.定义:一次能源是_____ 加工、转换得到的能源是二次能源。 2.实例: ①风力,②原煤,③天然气,④石油,⑤电力,⑥流水,⑦蒸汽。其 中(填序号):
①、②、③、④、⑥ 二次能源:_______ ⑤、⑦ 。 一次能源:___________________;
【变式备选】人造地球卫星用到的一种高能电池——银锌蓄电 池,其电池的电极反应式为Zn+2OH--2e-====ZnO+H2O,Ag2O+H2O+ 2e-====2Ag+2OH-。据此判断氧化银是( A.负极,并被氧化 ) B.正极,并被还原
C.负极,并被还原
D.正极,并被氧化
【解析】选B。根据电极反应,活泼金属Zn作负极失电子被氧
(2)若将(1)中的反应设计成原电池,请画出原电池的装置图,标
出正、负极,并写出电极反应式。 正极反应:__________________________________________ ___________________________________________________; 负极反应:__________________________________________ ___________________________________________________。
A>B。
【典例】(2012·大纲版全国卷)①②③④四种金属片两两相连
浸入稀硫酸中都可组成原电池。①②相连时,外电路电流从②
流向①;①③相连时,③为正极;②④相连时,②上有气泡逸出;
③④相连时,③的质量减少。据此判断这四种金属活动性由大 到小的顺序是( A.①③②④ C.③④②① ) B.①③④② D.③①②④
D.A极发生氧化反应
【变式训练】关于如图所示装置的叙述中正确的是(
)
A.铜是正极
B.溶液中的Fe3+向铜棒移动 C.电子从铜片经导线流向碳棒 D.碳棒上有红色铜生成
【变式备选】将铁片和银片用导线连接置于同一稀盐酸溶液中, 经过一段时间后,下列各项叙述正确的是( A.负极有Cl2逸出,正极有H2逸出 )
(2)两个活泼性不同的金属电极用导线连接,插入电解质溶液中 就能构成原电池吗?
分析:不一定。构成原电池除具备①两种活泼性不同的金属
②电解质溶液③形成闭合回路外,还必须有一个能自发进行的
氧化还原反应,如图由于Cu、Ag都不能与稀硫酸反应,故不能构
成原电池。
类型 一
原电池原理
【典例】如图所示,电流计指针发生偏转,同时A极质量减少,B 极上有气泡产生,C为电解质溶液,下列说法错误的是( A.B极为原电池的正极 B.A、B、C可能分别为Zn、Cu、稀盐酸 C.C中阳离子向A极移动 )
课前提问
• 1、写出铁与硝酸反应（1）生成亚铁盐 • （2）生成三价铁盐的化学方程式和离子方 程式 • 2、判断反应能量的两个依据（微观、宏观） • 3、常见的放热反应；吸热反应
第二节 化学能与电能
1.了解化学能与电能的转化关系。 2.初步了解化学电池的工作原理及应用。 3.了解研制新型电池的重要性。 4.会书写简单的电极反应式。
二、化学能转化为电能 1. 1.燃煤发电的能量转化：化学能 能 发电机 电能 燃烧 热能 ___ 蒸汽 机械 _____
其中燃烧(氧化还原反应)是转化过程的关键。
2.原电池: (1)实验探究:
无气泡 不反应
有气泡 反应
无气泡 泡 化学能 偏转
有气
电能
(2)原电池: 化学能 转变为_____ 电能 的装置。 ①定义:将_______ ②工作原理(以铜-锌-稀硫酸原电池为例): 电极材料 锌 铜 电子转移 失电子 _______ 得电子 _______ 电极反应式 Zn-2e-====Zn2+ _______________ 2H++2e-====H2↑ _______________ 反应类型 氧化反应 _________ 还原反应 _________
镍镉电池
锂离子电池
NiO(OH)
3.燃料电池:
燃料气体 和_____ 氧气 分别在两个电极上反应将化学能转 (1)特点:_________ 化为电能。 (2)实例——氢氧燃料电池: 氢气 失电子,正极:_____ 氧气 得电子,电解质是氢氧化钾或硫 负极:_____ 酸。
二、原电池原理的应用
1.加快氧化还原反应的速率:
(2)将铜片和锌片用导线连接插入酒精中,电流表指针发生偏
转。( × ) 分析:酒精不是电解质,不能构成闭合回路。
(3)在铜-锌-稀硫酸原电池中,电子由锌通过导线流向铜,再由 铜通过电解质溶液到达锌。( × ) 分析:电子只能在两极和外电路中流动,不能进入溶液,在溶液 中是阴阳离子的定向移动。 (4)原电池中阳离子向正极移动。( √ ) 分析:原电池中阳离子向正极移动,阴离子向负极移动。
(2)电子的移动方向:负极流出,经导线流向正极。
(3)离子的移动方向:阳离子向正极移动,阴离子向负极移动。
2.原电池正负极的判断:
【思考辨析】 1.判断正误: (1)HCl+NaOH====NaCl+H2O是放热反应,可以设计成原电池。 (×) 分析:该反应虽然是放热反应,但不是氧化还原反应,不能设计 成原电池。
(5)原电池中的负极反应一定是电极材料失电子。( × )
分析:有些电池中的电极材料不发生反应,只起导电作用,如燃
料电池,一般都是用惰性电极。
2.问题思考: (1)原电池中作负极的一定是活泼金属,作正极的一定是不活泼 金属吗?
分析:不一定。在原电池中的两极可以都是活泼金属(如Zn-Fe稀硫酸,Zn作负极),也可以都是不活泼金属(如Cu-Ag-AgNO3,Cu 作负极),也可以是一种金属和一种能导电的非金属(如Cu-CAgNO3,Cu作负极)。
(2)实例——锌锰电池: 锌 正极:_______, 石墨棒 电解质:_______ 氯化铵 。 负极:___,
2.充电电池——二次电池:
(1)特点:在放电时进行的氧化还原反应,在充电时可以逆向进 行,使电池恢复到放电前的状态。 (2)实例: 电池类型 铅蓄电池 负极 Pb ___ Cd ___ Li ___ 正极 PbO2 ____ 电解质 H2SO4 _____ KOH ____
原电池电极反应式练习
• • • • 1、Mg/HCl/Al 2、Mg/NaOH/Al 3、Cu/HCl/Al 4、Cu/稀硝酸/Al 5、 Cu/浓硝酸/Al 活泼金属不一定做负极，要注意介质的影 响
(2)氢氧燃料电池:
①以氢氧化钾为电解质: 负极:2H2-4e-+4OH-====4H2O(氧化反应); 正极:O2+4e-+2H2O====4OH-(还原反应); 总反应式:2H2+O2====2H2O。 ②以硫酸为电解质: 负极:2H2-4e-====4H+(氧化反应);
类型 三
化学电源
【典例】据报道,锌电池可能取代目前广泛应用的铅蓄电池,因 为锌电池容量更大,而且没有铅污染。其电池反应为2Zn+O2
====2ZnO,原料为锌粒、电解质和空气,则下列叙述正确的是
( )
A.锌为正极,空气进入负极反应
B.负极反应为Zn-2e-====Zn2+
C.正极发生氧化反应 D.电解质溶液肯定是强酸
(1)原理:原电池中,氧化反应和还原反应分别在两极进行,使溶 液中离子运动时相互的干扰减小,使反应速率增大。 (2)实例:实验室用Zn和稀硫酸反应制取氢气时,可滴入几滴硫 酸铜溶液,形成原电池,加快反应速率。