《化學反應與電能》復習課件

化學反應與電能知識導圖模塊一原電池的基本原理與應用你看過傳說中的“水果電池”嗎？電池在日常生活中的應用隨處可見電池的原理是什么呢？先來看個探究實驗將鋅片和銅片插入盛有稀硫酸的燒杯中鋅片上有氣泡冒出，銅片上無現(xiàn)象用導線連接鋅片和銅片銅片上有氣泡冒出用導線在鋅片和銅片之間串聯(lián)一個電流表電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)【實驗結(jié)論】裝置中有電流產(chǎn)生，化學能轉(zhuǎn)化為電能實驗探究——鋅銅原電池一、原電池的基本概念1．概念：原電池是將化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。2．本質(zhì)：氧化反應和還原反應分別在兩個不同的區(qū)域進行。3．電極：（1）負極：________電子，發(fā)生________反應；

（2）正極：________電子，發(fā)生________反應。4．構(gòu)成原電池的條件：（1）自發(fā)進行的氧化還原反應；（2）兩個活動性不同的電極；（3）電解質(zhì)溶液（或熔融電解質(zhì)）；（4）形成閉合回路。失去氧化得到還原二、鋅銅原電池的工作原理工作原理（反應方程式）負極（Zn）

正極（Cu）

總反應離子方程式：

。電子移動方向由

極經(jīng)導線流向

極（電流方向相反）。離子移動方向陽離子向

極移動，陰離子向

極移動。Zn-2e-

===Zn2+

2H++2e-

===H2↑

Zn+2H+===Zn2++H2↑負

正正

負

判斷下列原電池的負極材料是什么？a極b極電解質(zhì)溶液負極AlFe稀鹽酸

AlMg稀H2SO4

AlMg濃HNO3

AlCu濃HNO3

AlMgNaOH溶液

FeCCuSO4

AlMgMgCuAlFe如何判斷原電池的負極？①一般較活潑的金屬作負極。②失去電子，發(fā)生氧化反應的是負極。③電子流出（電流流入）的是負極。④陰離子移向的一極是負極。⑤電極溶解（質(zhì)量減少）的為負極?！纠?】理論上不能設計為原電池的化學反應是（

）A．CH4+2O2

===CO2+2H2OB．2FeCl3+Fe===3FeCl2C．2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑D．HNO3+NaOH===NaNO3+H2OD【變1】下列關(guān)于原電池的敘述，正確的是（

）A．構(gòu)成原電池的正極和負極材料必須是兩種活動性不同的金屬B．原電池是將化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置C．在原電池中，電子流出的一極是負極，該電極被還原D．原電池放電時，電流的方向是從負極到正極B【例2】下列裝置能構(gòu)成原電池的是________，能構(gòu)成原電池的，寫出其電極反應式。CDECD負極：Zn-2e-

===Zn2+

正極：2H++2e-

===H2↑E負極：Fe-2e-

===Fe2+

正極：Cu2++2e-

===Cu【例3】下圖是Zn和Cu形成的原電池，某實驗興趣小組做完實驗后，記錄如下：①Zn為正極，Cu為負極；②H+向負極移動；③電子流動方向，從Zn經(jīng)外電路流向Cu；④Cu極上有H2產(chǎn)生；⑤若有1mol電子流過導線，則產(chǎn)生0.5molH2；⑥正極的電極反應式為Zn-2e-===Zn2+。描述合理的是（

）A．①②③ B．③④⑤ C．④⑤⑥ D．②③④B【變3-1】

在如圖所示的裝置中，a的金屬性比氫要強，b為碳棒，關(guān)于此裝置的各種敘述不正確的是（）A．碳棒上有氣體放出，溶液酸性變?nèi)魾．a(chǎn)極上發(fā)生了氧化反應C．導線中有電子流動，電子從a極到b極D．a(chǎn)是正極，b是負極D【變3-2】小穎同學用如圖所示裝置研究原電池原理，下列說法錯誤的是（）A．若將圖1裝置的Zn、Cu直接接觸，Cu片上能看到氣泡產(chǎn)生B．圖2裝置中SO42-向Cu片移動C．若將圖2中的Zn片改為Mg片，Cu片上產(chǎn)生氣泡的速率加快D．圖2與圖3中正極生成物的質(zhì)量比為1∶32時，Zn片減輕的質(zhì)量相等B

C三、原電池的應用1．比較金屬活動性兩種金屬分別作原電池的兩極時，一般作負極的金屬比正極的金屬活潑。2．加快氧化還原反應的速率一個自發(fā)進行的氧化還原反應，設計成原電池時反應速率增大。3．設計原電池利用原電池原理設計和制造原電池，將化學能直接轉(zhuǎn)化為電能?！纠?】有a、b、c、d四種金屬，將a與b用導線連結(jié)起來浸入電解質(zhì)溶液中，b不易腐蝕。將a、d分別投入等濃度的鹽酸中，d比a反應劇烈。將Cu浸入b的鹽溶液里，無明顯變化。如果把Cu浸入c的鹽溶液里，有c的單質(zhì)析出。據(jù)此判斷它們的活動性由強到弱的順序是（）A．d、c、a、b B．d、a、b、c C．d、b、a、c D．b、a、d、cB【變5-1】X、Y、Z、W四種金屬片浸在稀鹽酸中，用導線連接，可以組成原電池，實驗結(jié)果如圖所示：則四種金屬的活動性由強到弱的順序為（）A．Z＞Y＞X＞W(wǎng) B．Z＞X＞Y＞W(wǎng)C．Z＞Y＞W(wǎng)＞X D．Y＞Z＞X＞W(wǎng)A【變5-2】有a、b、c、d四個金屬電極，有關(guān)的反應裝置及部分反應現(xiàn)象如下：由此可判斷這四種金屬的活動性順序是（）A．a(chǎn)＞b＞c＞d B．b＞c＞d＞aC．d＞a＞b＞c D．a(chǎn)＞b＞d＞cC【例6】實驗室中制取氫氣，化學反應速率最快的方法是（）A．純鐵與稀硫酸反應 B．純鋅與稀硫酸反應C．純鋅與稀鹽酸反應 D．粗鋅（含銅、銀）與稀硫酸反應D【變6-1】欲提高Cu粉與1.2mol/L的HNO3溶液的反應速度，可加入下列什么試劑（）A．蒸餾水 B．碳酸鈉固體 C．食鹽水 D．AgNO3溶液（少量）D【變6-2】鐵在下列情況下腐蝕最快的是（）A．鐵放入海水中 B．將鐵和鋅連接后放入到海水中C．將鐵和鋅連接后放入到淡水中 D．將鐵和錫連接后放入到海水中D【例7】如圖所示的裝置中，鐵棒上析出銅，而鐵的質(zhì)量不變，符合要求的原電池是（）A．鐵棒作負極，銅棒作正極，電解質(zhì)溶液是CuSO4溶液B．鎂棒作負極，鐵棒作正極，電解質(zhì)溶液是CuSO4溶液C．鎂棒作負極，鐵棒作正極，電解質(zhì)溶液是FeCl3溶液D．鐵棒作負極，銅棒作正極，電解質(zhì)溶液是H2SO4溶液B【例8】鐵及鐵的化合物應用廣泛，如FeCl3可用于催化劑、印刷電路銅板腐蝕劑和外傷止血劑等。（1）寫出FeCl3溶液腐蝕印刷電路銅板的離子方程式：_________________________________。（2）若將（1）中的反應設計成原電池，請畫出你所設計的原電池簡易裝置圖，并寫出電極反應式：正極___________________________；負極___________________________。

（3）該電池向外提供0.2mol電子，負極材料的質(zhì)量變化為________________________。（4）利用反應2Cu+O2+2H2SO4===2CuSO4+2H2O可制備CuSO4，若將該反應設計為原電池，其正極的反應式為____________________________________________。2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋2Fe3++2e-===2Fe2+Cu-2e-

===Cu2+減少6.4gO2+4e-+4H+===2H2O模塊二常見的化學電池一、鋅錳干電池（一次電池）常見的鋅錳干電池的構(gòu)造如圖所示。其中，石墨棒作正極，氯化銨糊作電解質(zhì)溶液，鋅筒作負極。在使用過程中，電子由鋅筒（負極）流向石墨棒（正極），鋅逐漸消耗，二氧化錳不斷被還原，電池電壓逐漸降低，最后失效。這種電池放電之后不能充電（內(nèi)部的氧化還原反應無法逆向進行），屬于一次電池。

負極：Zn﹣2e-

===Zn2+

二、鉛酸蓄電池（二次電池）

有些電池放電時所進行的氧化還原反應，在充電時可以逆向進行，使電池恢復到放電前的狀態(tài)，從而實現(xiàn)放電（化學能轉(zhuǎn)化為電能）與充電（電能轉(zhuǎn)化為化學能）的循環(huán)。這種充電電池屬于二次電池。常見的充電電池有鉛酸蓄電池、鎳氫電池、鋰離子電池等，目前汽車上使用的大多是鉛酸蓄電池?？偡磻篜b+PbO2+2H2SO4===2PbSO4+2H2O

三、燃料電池

燃料電池是一種將燃料（如氫氣、甲烷、乙醇）和氧化劑（如氧氣）的化學能直接轉(zhuǎn)化為電能的電化學反應裝置，具有清潔、安全、高效等特點。燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率可以達到80%以上。當以氫氣為燃料時，產(chǎn)物為水；以甲烷為燃料時，產(chǎn)物為水和二氧化碳。1．氫氧燃料電池總反應：2H2+

O2

===2H2O電解質(zhì)H2SO4溶液KOH溶液負極反應式

正極反應式

2H2-4e-===4H+

2H2+

4OH--4e-===4H2OO2+4H++

4e-===2H2O

O2+

2H2O+4e-===4OH-三、燃料電池2．甲烷燃料電池甲烷電池H2SO4作電解質(zhì)KOH作電解質(zhì)負極反應式

正極反應式

總反應式

CH4+2H2O-8e-===CO2+8H+

2O2+

8H++

8e-===4H2O2O2+8e-+

4H2O

===8OH-CH4+2O2===CO2+2H2O

【例9】堿性電池具有容量大、放電電流大的特點，因而得到廣泛應用。堿性鋅錳電池以氫氧化鉀溶液為電解質(zhì)溶液，電池總反應式為：Zn+2MnO2+H2O===Zn(OH)2+Mn2O3。下列說法錯誤的是（

）A．電池工作時，鋅失去電子B．電池正極的電極反應式為2MnO2+H2O+2e-===Mn2O3+2OH-C．外電路中每通過0.2mol電子，鋅的質(zhì)量理論上減少6.5gD．電池工作時，電流由Zn電極流出D【變9】被稱之為“軟電池”的紙質(zhì)電池，采用一個薄層紙片（在其一邊鍍鋅，而在其另一邊鍍二氧化錳）作為傳導體。在紙內(nèi)的離子“流過”水和氧化鋅組成的電解液。電池總反應為：Zn+2MnO2+H2O===ZnO+2MnO(OH)，下列說法正確的是（

）A．電池工作時，鋅失去電子，做正極B．該電池反應中二氧化錳起催化劑作用C．當生成0.1molZnO時，轉(zhuǎn)移電子個數(shù)為1.204×1024D．外電路中每通過0.2mol電子，鋅的質(zhì)量理論上減少6.5gD【例10】鉛蓄電池的兩極分別是Pb、PbO2，電解質(zhì)溶液為30%硫酸，工作時反應為：Pb+PbO2+2H2