2022高考化學(xué)第一輪復(fù)習(xí) 專題 化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能學(xué)案 魯科版【本講教育信息】一. 教學(xué)內(nèi)容：高考第一輪復(fù)習(xí)化學(xué)選修4第1章 化學(xué)反應(yīng)與能量第3節(jié) 化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能電池1. 原電池的工作原理。2. 化學(xué)電源。（1）鋅錳干電池（2）鉛蓄電池（3）氫氧燃料電池3. 金屬的腐蝕與防護(hù)（1）金屬腐蝕的電化學(xué)原理（2）金屬的防護(hù)二. 教學(xué)目的：1. 了解原電池工作原理。2. 掌握根據(jù)電極反應(yīng)判斷陰極和陽極、根據(jù)電流方向判斷電池正極和負(fù)極的方法。3. 了解電極反應(yīng)的概念。4. 了解原電池的實際應(yīng)用、常見化學(xué)電源的種類及工作原理。5. 了解金屬腐蝕的電化學(xué)原理以及防護(hù)的原則。三. 重點和難點1. 原電池的工作原理。2. 電池電極的判斷，電極反應(yīng)和電池反應(yīng)式的書寫。3. 金屬腐蝕的電化學(xué)原理及金屬的防護(hù)。四. 考點分析本節(jié)內(nèi)容在高考中的主要考查點是：1. 原電池原理的應(yīng)用。2. 電池電極的判斷。3. 電極反應(yīng)和電池反應(yīng)式的書寫。4. 金屬腐蝕的電化學(xué)原理及金屬防護(hù)措施。五. 知識要點 1. 原電池是_的裝置。鹽橋既可以使_，又可以使_，其導(dǎo)電原理是_。 2. 在銅鋅原電池中，電極反應(yīng)分別是：正極_，負(fù)極_?？偡磻?yīng)式是_。 3. 可充電電池放電時是_，將_能轉(zhuǎn)化為_能，充電時是一個_，將_能轉(zhuǎn)化為_能儲存起來。 4. 鋅錳干電池分為_和_兩種干電池，負(fù)極上發(fā)生的電極反應(yīng)為_，正極上發(fā)生的電極反應(yīng)為_。 5. 鉛蓄電池的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，其電極反應(yīng)式為：負(fù)極_，正極_。 6. 氫氧燃料電池，在酸性條件下電極反應(yīng)為：負(fù)極_，正極_。堿性條件下電極反應(yīng)為：負(fù)極_，正極_。 7. 吸氧腐蝕中，負(fù)極上發(fā)生的反應(yīng)為_，正極上發(fā)生的反應(yīng)為_，原電池反應(yīng)為_。 8. 金屬防護(hù)的方法主要有_、_、_等。注意： 1. 原電池的工作原理（1）原電池的定義：能把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置叫原電池。原電池反應(yīng)的本質(zhì)是氧化還原反應(yīng)。（2）原電池的電極：負(fù)極：電子流出的一極，發(fā)生氧化反應(yīng)的一極，電流流入的一極。正極：電子流入的一極，發(fā)生還原反應(yīng)的一極，電流流出的一極。（3）構(gòu)成原電池的條件：兩個活潑性不同的電極電解質(zhì)溶液形成閉合回路（或在溶液中接觸）知識要點實例概念將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置CuSO4溶液自發(fā)反應(yīng)：CuZnSO4實質(zhì)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能構(gòu)成前提能自發(fā)地發(fā)生氧化還原反應(yīng)構(gòu)成條件兩個電極電解質(zhì)溶液“兩極”“一液”聯(lián)成回路能自發(fā)地發(fā)生氧化還原反應(yīng)電極構(gòu)成負(fù)極：還原性相對較強的材料正極：還原性相對較弱的材料Zn板負(fù)極Cu板正極Zn板負(fù)極Cu板正極電極反應(yīng)負(fù)極：失去電子，氧化反應(yīng)正極：得到電子，還原反應(yīng)負(fù)極：正極：Cu負(fù)極：正極：Cu電子流向電流流向外電路：電子由負(fù)極流向正極，電流方向相反內(nèi)電路：陰離子移向負(fù)極，陽離子移向正極，電流由負(fù)極流向正極外電路：電子由Zn板經(jīng)導(dǎo)線流向Cu板。內(nèi)電路：、移向Zn板（負(fù)極）；、移向Cu板（正極）外電路：電子由Zn板經(jīng)導(dǎo)線流向Cu板內(nèi)電路：鹽橋中的移向Zn板，鹽橋中的移向Cu板電極反應(yīng)與反應(yīng)總式的關(guān)系兩個電極反應(yīng)式加合，即得反應(yīng)總式負(fù)極：正極：Cu總式：負(fù)極：正極：Cu總式：重要應(yīng)用制作電池防止金屬被腐蝕提高化學(xué)反應(yīng)速率制作干電池、鉛蓄電池、新型高能電池；用粗鋅代替純鋅制取，反應(yīng)速率快；Fe與Zn相連接，處于電解質(zhì)溶液中，F(xiàn)e受保護(hù)可設(shè)計和生產(chǎn)種類繁多的化學(xué)電池，且提高電池效率 2. 常見化學(xué)電源名稱電極材料電解質(zhì)電極反應(yīng)電池反應(yīng)酸式鋅錳干電池正極：石墨負(fù)極：鋅NH4Cl和ZnCl2負(fù)極：正極：堿性鋅錳干電池正極：MnO2負(fù)極：鋅KOH負(fù)極：正極：鉛蓄電池正極：PbO2負(fù)極：Pb30%H2SO4溶液負(fù)極： 正極：PbO24H氫氧燃料電池正極：石墨負(fù)極：石墨KOH溶液負(fù)極：4H2O4e正極：鋁空氣海水電池負(fù)極：正極： =鋅銀電池正極：Ag2O負(fù)極：ZnKOH溶液負(fù)極：正極：=鋰電池正極：石墨負(fù)極：LiLiAlCl4SOCl2負(fù)極：正極： 3. 金屬的腐蝕與防護(hù)（1）金屬的腐蝕是指金屬或合金與周圍接觸到的氣體或液體進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而腐蝕損耗的過程。實質(zhì)：金屬原子（M）失去電子而被氧化的過程，即。類型：有電化學(xué)腐蝕和化學(xué)腐蝕兩種。a. 電化學(xué)腐蝕：不純的金屬（或合金）接觸到電解質(zhì)溶液發(fā)生原電池反應(yīng)，相對較活潑的金屬失去電子而被氧化所引起的腐蝕。以鐵為例i 析氫腐蝕：正極反應(yīng)為：ii 吸氧腐蝕：正極反應(yīng)為：負(fù)極均為：b. 化學(xué)腐蝕：金屬跟接觸到的物質(zhì)（一般為非電解質(zhì)）直接發(fā)生氧化還原反應(yīng)而引起的一種腐蝕。（2）金屬的防護(hù)金屬防護(hù)的基本思路是防止金屬與其他溶液化學(xué)物質(zhì)直接接觸，防止金屬形成原電池。常用的防護(hù)方法有：改變金屬的結(jié)構(gòu)；加保護(hù)層；電化學(xué)保護(hù)法。【典型例題】 例1. 從理論上說氧化還原反應(yīng)都可以設(shè)計為原電池，試根據(jù)反應(yīng)：，設(shè)計一個原電池并寫出電極反應(yīng)。分析：聯(lián)想銅、鋅、硫酸原電池的正、負(fù)極和電池總反應(yīng)：，分析氧化還原反應(yīng)：，Cu被氧化，因而作負(fù)極；被還原，作電解質(zhì)；再選擇一種比銅更不活潑的金屬或石墨作正極，即可構(gòu)成原電池。答案：正極（石墨）：負(fù)極（Cu）： 例2. 堿性電池具有容量大、放電電流大的特點，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，電池總反應(yīng)式為：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(yīng)式為：C. 電池工作時，電子由正極通過外電路流向負(fù)極D. 外電路中每通過0.2mol電子，鋅的質(zhì)量理論上減少6.5g分析：鋅為電極，在反應(yīng)中失去電子；電池工作時，電流由正極通過外電路流向負(fù)極，而電子定向移動的方向應(yīng)為電流的反方向，故C錯誤。根據(jù)電子守恒可知D項正確。由該電池反應(yīng)的總反應(yīng)式和原電池的原理寫出正極反應(yīng)式，可知B正確。答案：C 例3. 如圖所示，各燒杯中盛有海水，鐵在其中被腐蝕由快到慢的順序為（ ）A. B. C. D. 分析：、實質(zhì)均為原電池裝置，中Fe為正極，被保護(hù)；、中Fe為負(fù)極，均被腐蝕，但相對來說，F(xiàn)e和Cu的金屬活動性較Fe和Sn的差別大，故CuFe原電池中Fe被腐蝕得最快。中因鐵不純而發(fā)生微小原電池反應(yīng)。答案：C 例4. 有X、Y、Z、W四種金屬。已知的堿性大于，可使Z氧化，W可與熱水反應(yīng)產(chǎn)生，X不能與熱水反應(yīng)，把X的金屬片插入稀硫酸，讓金屬絲Z與X接觸，則X的溶解速率加快，這四種金屬活動性強弱的關(guān)系一定是（ ）A. X>YB. Z>YC. W>ZD. Z>X分析：由金屬的氫氧化物的堿性判斷金屬活動性的前提條件是：主族元素的最高價氧化物的水化物堿性越強，則金屬的活動性越強。實際上是比較金屬的還原性。的堿性大于的堿性，沒有提到主族元素的最高價氧化物的水化物，所以不能確定X和Y的活動性大小，可使Z氧化不能確定X和Z的金屬性的大小，如、，W可與熱水反應(yīng)產(chǎn)生，X不能與熱水反應(yīng)，可判斷金屬性W>X，另外，X>Z，因此，W>Z。答案：C 例5. 阿波羅號宇宙飛船上使用的氫氧燃料電池，其電池反應(yīng)為：，電解質(zhì)溶液為KOH溶液，反應(yīng)保持在較高溫度，使蒸發(fā)，則下列敘述中正確的是（ ）A. 此電池能發(fā)出藍(lán)色火焰B. 為正極，為負(fù)極C. 工作時，電解質(zhì)溶液的pH不斷減小D. 電極反應(yīng)為負(fù)極：；正極：分析：原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。顯然選項A不正確。由于電池反應(yīng)為：，通的一極失電子為電池負(fù)極，發(fā)生反應(yīng)：，通的一極得電子為電池正極，發(fā)生反應(yīng)：。整個過程中介質(zhì)KOH并沒有消耗，由于不斷蒸發(fā)，pH基本保持不變。答案：D例6. 家用炒菜鐵鍋用水清洗放置后，出現(xiàn)紅棕色的銹斑，在此變化過程中不發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是（ ）A. B. C. D. 分析：洗過的鐵鍋在空氣中放置，可發(fā)生吸氧腐蝕。負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)為，正極發(fā)生的反應(yīng)為，總反應(yīng)式為=，而又被氧化為紅褐色的。答案：D 例7. 下圖為氫氧燃料電池原理示意圖，按照此圖的提示，下列敘述不正確的是（ ）A. a電極是負(fù)極B. b電極的電極反應(yīng)為：C. 氫氧燃料電池是一種具有應(yīng)用前景的綠色電源D. 氫氧燃料電池是一種不需要將還原劑和氧化劑全部儲藏在電池內(nèi)的新型發(fā)電裝置分析：依據(jù)原電池原理判斷：a電極通入發(fā)生氧化反應(yīng)，作負(fù)極，其電極反應(yīng)為；b電極通入發(fā)生還原反應(yīng)，作正極，其電極反應(yīng)為；氫氧燃料電池的產(chǎn)物為，無污染，具有良好的應(yīng)用前景，且氧化劑（來自空氣）不必儲存在電池內(nèi)，由上知B項不正確。答案：B