高中化學(xué) 主題3 課題1合理利用化學(xué)能源精品課件 魯科版選修1.ppt

主題3合理利用化學(xué)能源 課題1電池探秘 課程標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)航1 通過實(shí)驗(yàn)探究 理解電池的工作原理及構(gòu)成條件 2 通過市場(chǎng)調(diào)查等活動(dòng) 了解生活中常用電池的種類 性能 知道根據(jù)需要合理選擇電池 3 初步學(xué)會(huì)應(yīng)用所學(xué)知識(shí)分析生活中所使用的各種電池 4 通過查閱資料 了解新型電池及電池的發(fā)展趨勢(shì) 自主學(xué)習(xí)一 電池是怎樣工作的1 原電池 把 的裝置 其實(shí)質(zhì)是發(fā)生了 反應(yīng) 2 實(shí)際應(yīng)用 常見的紐扣電池一般為鋅 氧化汞電池 以 為負(fù)極 以 為正極 選用 化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 氧化還原 鋅 氧化汞 為電解質(zhì) 發(fā)生的反應(yīng)為hgo h2o zn hg zn oh 2 想一想1 將鋅片 銅片用導(dǎo)線連接插入乙醇中能形成原電池嗎 為什么 提示 不能 因?yàn)橐掖际欠请娊赓|(zhì) 不導(dǎo)電 所以不能形成原電池 氫氧化鉀 二 認(rèn)識(shí)幾種電池幾種電池的比較 負(fù)極 正極 二氧化錳 鋅皮 下降 可充電 二氧化鉛 鉛 稀硫酸 濃度 燃料 氧氣 燃料和氧氣 化學(xué)能 電能 長(zhǎng) 想一想2 是不是所有的電池負(fù)極都參與原電池反應(yīng) 提示 燃料電池中兩電極都不參加反應(yīng) 通入燃料的電極是負(fù)極 燃料失去電子被氧化 發(fā)生氧化反應(yīng) 通入氧化劑的電極是正極 氧化劑得到電子被還原 發(fā)生還原反應(yīng) 自主體驗(yàn)1 2012 黑龍江學(xué)業(yè)水平測(cè)試模擬 以zn ag為電極 以稀h2so4為電解質(zhì)溶液 以銅絲為導(dǎo)線構(gòu)成原電池 下列敘述正確的是 a zn為正極b ag為負(fù)極c zn極發(fā)生氧化反應(yīng)d ag極發(fā)生氧化解析 選c 活潑金屬做負(fù)極 負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng) 不活潑金屬做正極 正極發(fā)生還原反應(yīng) 2 在銅 鋅 稀硫酸構(gòu)成的原電池中 經(jīng)過一段時(shí)間的工作后 下列說法正確的是 a 鋅片是正極 銅片上有氣泡冒出b 電流方向是從鋅片流向銅片c 溶液中稀硫酸的物質(zhì)的量不斷減小d 電解液的ph保持不變 解析 選c 在銅 鋅 稀硫酸構(gòu)成的原電池中 鋅片為負(fù)極 在銅片上有氣泡冒出 電流方向是從正極 銅片 流向負(fù)極 鋅片 由于發(fā)生反應(yīng) zn h2so4 znso4 h2 所以溶液中稀硫酸的物質(zhì)的量不斷減小 電解液的ph不斷增大 故選c項(xiàng) 要點(diǎn)1原電池的工作原理和構(gòu)成條件要點(diǎn)1原電池的工作原理和構(gòu)成條件探究導(dǎo)引1如何判斷某種裝置是否為原電池 提示 原電池的工作原理是要有電子的定向移動(dòng)形成電流 是否為原電池就要看這一裝置能否滿足構(gòu)成原電池的四個(gè)條件 探究導(dǎo)引2電池是如何將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的 提示 借助一個(gè)氧化還原反應(yīng) 將氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分別放在原電池的負(fù)極和正極上發(fā)生 負(fù)極上失去的電子沿導(dǎo)線轉(zhuǎn)移到正極 溶液中的陽離子在正極上得電子發(fā)生還原反應(yīng) 因而在外電路上形成電流 要點(diǎn)歸納1 工作原理以鋅 銅 硫酸組成的原電池為例說明 鋅失電子逐漸溶解變成zn2 進(jìn)入溶液 電子從鋅極經(jīng)導(dǎo)線流入銅極 溶液中h 在銅極上得到電子形成氫氣在銅片上冒出 兩極上的電極反應(yīng)式為 負(fù)極 鋅極 zn 2e zn2 氧化反應(yīng) 正極 銅極 2h 2e h2 還原反應(yīng) 發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應(yīng)是原電池產(chǎn)生電流的實(shí)質(zhì) 通過原電池裝置將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 外電路中電子從負(fù)極流向正極 電流從正極流向負(fù)極 內(nèi)電路中陰離子移向負(fù)極 陽離子移向正極 內(nèi)外電路共同形成閉合電路 形成電流 特別提醒1 在內(nèi)電路中陽離子向正極移動(dòng) 陰離子向負(fù)極移動(dòng) 2 電子只流經(jīng)外電路 流向?yàn)?負(fù)極 導(dǎo)線 正極 3 電流方向與電子流向相反 4 只有根據(jù)能自發(fā)進(jìn)行且放出能量的氧化還原反應(yīng)才能設(shè)計(jì)原電池 2 構(gòu)成原電池的條件 1 能自發(fā)發(fā)生氧化還原反應(yīng) 2 活潑性不同的兩極材料 3 有電解質(zhì)溶液 4 形成閉合回路 即時(shí)應(yīng)用1 下列裝置能夠組成原電池的是 解析 選a 構(gòu)成原電池要有四個(gè)基本條件 電解質(zhì)溶液 兩種活潑性不同的電極并插入電解質(zhì)溶液中 構(gòu)成閉合回路 可以自發(fā)進(jìn)行氧化還原反應(yīng) 四個(gè)條件相互聯(lián)系 不能孤立 b項(xiàng)中電極均為cu d項(xiàng)中所用乙醇為非電解質(zhì) c項(xiàng)中所用蔗糖溶液是非電解質(zhì)溶液 故b c d項(xiàng)都不能構(gòu)成原電池 要點(diǎn)2原電池正負(fù)極判斷方法及電極反應(yīng)式的書寫探究導(dǎo)引3依據(jù)反應(yīng)cu 2fe3 2fe2 cu2 原理 設(shè)計(jì)一原電池 寫出兩電極材料的名稱 電極反應(yīng)式 畫出簡(jiǎn)易圖 提示 正極 石墨 2fe3 2e 2fe2 負(fù)極 銅 cu 2e cu2 裝置如圖 探究導(dǎo)引4對(duì)于氫氧燃料電池 當(dāng)使用h2so4做電解質(zhì)或選用koh做電解質(zhì)時(shí) 所發(fā)生的電極反應(yīng)與總反應(yīng)一樣嗎 提示 1 選稀h2so4做電解質(zhì)溶液時(shí) 正極 o2 4e 4h 2h2o 負(fù)極 2h2 4e 4h 電池反應(yīng) 2h2 o2 2h2o 2 選koh溶液做電解質(zhì)溶液時(shí) 正極 o2 2h2o 4e 4oh 負(fù)極 2h2 4oh 4e 4h2o 電池反應(yīng) 2h2 o2 2h2o 故選用不同電解質(zhì) 電極反應(yīng)不同而電池總反應(yīng)相同 要點(diǎn)歸納1 原電池正負(fù)極的判斷方法 1 由組成原電池兩極的電極材料判斷 一般是活潑性強(qiáng)的金屬為負(fù)極 活潑性較弱的金屬或能導(dǎo)電的非金屬為正極 2 根據(jù)電流方向或電子流動(dòng)方向判斷 在外電路上 電流是由正極流向負(fù)極 電子流動(dòng)方向是由負(fù)極流向正極 3 根據(jù)原電池里電解質(zhì)溶液內(nèi)離子的移動(dòng)方 向判斷 在原電池的電解質(zhì)溶液內(nèi) 陽離子移向的極是正極 陰離子移向的極是負(fù)極 4 根據(jù)原電池兩極發(fā)生的變化來判斷 原電池的負(fù)極總是失電子發(fā)生氧化反應(yīng) 其正極總是得電子發(fā)生還原反應(yīng) 5 依據(jù)現(xiàn)象判斷 溶解的一極為負(fù)極 增重或者有氣體放出的一極為正極 特別提醒在判斷原電池正負(fù)極時(shí) 有時(shí)活潑金屬不一定做負(fù)極 如mg al和naoh形成的原電池 鋁做負(fù)極 鎂做正極 2 原電池電極反應(yīng)式的書寫原電池反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是自發(fā)的氧化還原反應(yīng) 因此書寫時(shí) 1 先判斷出正負(fù)極 正極上發(fā)生還原反應(yīng) 負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng) 根據(jù)氧化還原反應(yīng)原理進(jìn)行書寫 但要注意介質(zhì)環(huán)境 2 可以先寫出總反應(yīng)方程式 然后減去某一極的電極反應(yīng)式就可以得到另一極的電極反應(yīng)式 即時(shí)應(yīng)用2 2010 高考課標(biāo)全國(guó)卷 根據(jù)下圖 可判斷出下列離子方程式中錯(cuò)誤的是 a 2ag s cd2 aq 2ag aq cd s b co2 aq cd s co s cd2 aq c 2ag aq cd s 2ag s cd2 aq d 2ag aq co s 2ag s co2 aq 解析 選a 由圖中兩個(gè)電池的電極可以判斷出三種金屬的活潑性關(guān)系為 cd co ag 則氧化性關(guān)系為 cd2 co2 ag 根據(jù)氧化還原反應(yīng)規(guī)律可知a項(xiàng)錯(cuò)誤 題型1原電池的構(gòu)成和工作原理氫氧燃料電池是符合綠色化學(xué)理念的新型發(fā)電裝置 如圖為電池示意圖 該電池電極表面鍍一層細(xì)小的鉑粉 鉑吸附氣體的能力強(qiáng) 性質(zhì)穩(wěn)定 請(qǐng)回答 1 氫氧燃料電池的能量轉(zhuǎn)化 主要形式是 在導(dǎo)線中電子流動(dòng)方向?yàn)?用a b表示 2 電極表面鍍鉑粉的原因?yàn)?3 該電池工作時(shí) h2和o2連續(xù)由外部供給 電池可連續(xù)不斷提供電能 因此 大量安全儲(chǔ)氫是關(guān)鍵技術(shù)之一 金屬鋰是一種重要的儲(chǔ)氫材料 吸氫和放氫原理如下 思路點(diǎn)撥 解答此題注意以下兩點(diǎn) 1 正確理解原電池的工作原理 2 正確判斷氧化劑和還原劑 解析 1 原電池的工作原理是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能 由于燃料電池的電池反應(yīng)式就是它燃燒的化學(xué)方程式 所以該燃料電池的電池反應(yīng)式為 2h2 o2 2h2o 其中氫元素從零價(jià)升至 1價(jià) 失去電子 即電子從a流向b 2 鉑粉的接觸面積大 可以加快化學(xué)反應(yīng)速率 3 li從零價(jià)升至 1價(jià) 做還原劑 h2o中的h從 1價(jià)降至h2中的零價(jià) 做氧化劑 答案 1 由化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔苡蒩到b 2 增大電極單位面積吸附h2或o2的分子數(shù) 加快電極反應(yīng)速率 3 lih2o 名師點(diǎn)睛 正確理解并熟記原電池原理是解題的基礎(chǔ) 1 電極名稱規(guī)定 活潑金屬是負(fù)極 相對(duì)不活潑的金屬或非金屬是正極 2 在外電路中 電子由負(fù)極流向正極 電流由正極流向負(fù)極 3 電極反應(yīng)式中 負(fù)極 還原劑 ne 氧化產(chǎn)物 正極 氧化劑 ne 還 原產(chǎn)物 正極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)的物質(zhì)可能是溶液中的陽離子 也可能是電解質(zhì)溶液中溶解的o2 而正極本身不損耗 負(fù)極上失電子的物質(zhì)可能是電極本身 也可能是其他物質(zhì)發(fā)生氧化反應(yīng) 題型2原電池原理的應(yīng)用和常見電池 2011 高考福建卷 研究人員研制出一種鋰水電池 可作為魚雷和潛艇的儲(chǔ)備電源 該電池以金屬鋰和鋼板為電極材料 以lioh為電解質(zhì) 使用時(shí)加入水即可放電 關(guān)于該電池的下列說法不正確的是 a 水既是氧化劑又是溶劑b 放電時(shí)正極上有氫氣生成c 放電時(shí)oh 向正極移動(dòng)d 總反應(yīng)為 2li 2h2o 2lioh h2 思路點(diǎn)撥 解答此題注意以下兩點(diǎn) 1 正確理解并熟記原電池原理 2 正確理解電解質(zhì)溶液導(dǎo)電的實(shí)質(zhì) 解析 根據(jù)題給信息知鋰水電池的總反應(yīng)為 2li 2h2o 2lioh h2 d正確 在反應(yīng)中氫元素的化合價(jià)降低 因此h2o做氧化劑 同時(shí)又起到溶劑的作用 a正確 放電時(shí)正極反應(yīng)為 2h2o 2e 2oh h2 b正確 正極周圍聚集大量oh 因此溶液中的陽離子li 向正極移動(dòng) 負(fù)極周圍聚集大量 li 因此溶液中的陰離子oh 向負(fù)極移動(dòng) c錯(cuò)誤 答案 c 1 下列關(guān)于原電池的敘述正確的是 a 原電池是化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置b 構(gòu)成原電池的正極和負(fù)極必須是兩種不同的金屬c 原電池工作時(shí) 溶液中的陽離子向負(fù)極移動(dòng)d 原電池放電時(shí) 電流的方向是從負(fù)極到正極 解析 選a a為原電池定義 b錯(cuò)誤 電極可以為金屬 也可以是導(dǎo)電的非金屬 c中陽離子應(yīng)向正極移動(dòng) d中電流的方向應(yīng)由正極到負(fù)極 2 對(duì)于鋅 銅和稀硫酸組成的原電池 如右圖 下列有關(guān)說法正確的是 zn是負(fù)極 cu是正極 負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng) 正極上發(fā)生還原反應(yīng)a b c d 解析 選d 活潑金屬做負(fù)極 負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng) 不活潑金屬做正極 正極發(fā)生還原反應(yīng) 3 2012 山東泰安第一中學(xué)高二質(zhì)檢 鎘鎳 cd ni 可充電電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應(yīng)用 它的充放電反應(yīng)按下式進(jìn)行 cd oh 2 2ni oh 2cd 2nio oh 2h2o 由此可知 該電池放電時(shí)的負(fù)極材料是 a cd oh 2b ni oh 2c cdd nio oh 4 氫氧燃料電池總反應(yīng)為2h2 o2 2h2o 電解質(zhì)溶液為koh溶液 其電極反應(yīng)式分別為 負(fù)極 正極 若電解質(zhì)溶液改為稀h2so4 其電極反應(yīng)式分別為 負(fù)極 正極 解析 書寫氫氧燃料電池電極反應(yīng)一定要看清楚電解質(zhì)溶液的酸堿性 如電解質(zhì)溶液為堿性 負(fù)極附近不能出現(xiàn)h 如電解質(zhì)溶液為酸性 正極附近不能出現(xiàn)oh 答案 h2 2oh 2e 2h2oo2 2h2o 4e 4oh h2 2e 2h o2 4h 4e 2h2o 5 現(xiàn)有如下兩個(gè)反應(yīng) a naoh hcl nacl h2o b zn h2so4 znso4 h2 1 根據(jù)兩反應(yīng)本質(zhì) 判斷能否設(shè)計(jì)成原電池 2 如果不能 說明其原因 3 如果可