第3節(jié)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 電池 2 考綱要求 1 了解原電池的工作原理 能寫出電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式 2 了解常見(jiàn)化學(xué)電源的種類及其工作原理 3 理解金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因 金屬腐蝕的危害 防止金屬腐蝕的措施 3 基礎(chǔ)梳理 考點(diǎn)突破 原電池及其工作原理1 定義原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置 2 構(gòu)成條件 1 兩個(gè)活動(dòng)性不同的電極 金屬和金屬或金屬和非金屬導(dǎo)體 2 將電極插入電解質(zhì)溶液 或熔融電解質(zhì) 中 3 用導(dǎo)線連接電極構(gòu)成閉合回路 或兩電極接觸 4 能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng) 3 工作原理 4 基礎(chǔ)梳理 考點(diǎn)突破 5 基礎(chǔ)梳理 考點(diǎn)突破 自主鞏固下圖所示的裝置中 6 基礎(chǔ)梳理 考點(diǎn)突破 1 原電池工作原理示意圖 2 正 負(fù)極的判斷方法 7 基礎(chǔ)梳理 考點(diǎn)突破 注意 原電池的正 負(fù)極判斷應(yīng)根據(jù)原電池的工作原理 發(fā)生氧化反應(yīng)的電極為負(fù)極 發(fā)生還原反應(yīng)的電極為正極 而不能簡(jiǎn)單地依據(jù)金屬的活動(dòng)性來(lái)判斷 如Mg Al NaOH溶液構(gòu)成的原電池 不活潑的Al被氧化 作負(fù)極 Fe Cu HNO3 濃 構(gòu)成的原電池 Fe常溫下在濃硝酸中鈍化 不活潑的Cu被氧化 作負(fù)極 即原電池正負(fù)極的判斷 不僅要分析電極的活動(dòng)性 還要考慮到電解質(zhì)溶液的性質(zhì) 8 基礎(chǔ)梳理 考點(diǎn)突破 例1 2015天津理綜 鋅銅原電池裝置如圖所示 其中陽(yáng)離子交換膜只允許陽(yáng)離子和水分子通過(guò) 下列有關(guān)敘述正確的是 A 銅電極上發(fā)生氧化反應(yīng)B 電池工作一段時(shí)間后 甲池的減小C 電池工作一段時(shí)間后 乙池溶液的總質(zhì)量增加D 陰陽(yáng)離子分別通過(guò)交換膜向負(fù)極和正極移動(dòng) 保持溶液中電荷平衡 答案 解析 9 基礎(chǔ)梳理 考點(diǎn)突破 歸納總結(jié) 原電池中的 三 個(gè)方向 兩 個(gè)反應(yīng) 1 電子流向 電子從負(fù)極流出經(jīng)外電路流入正極 2 電流方向 電流從正極流出經(jīng)外電路流入負(fù)極 3 離子的遷移方向 電解質(zhì)溶液中 陰離子向負(fù)極遷移 陽(yáng)離子向正極遷移 當(dāng)有離子交換膜時(shí)則只有陰離子或陽(yáng)離子移向另一極保持電荷守恒 4 正極反應(yīng) 還原反應(yīng) 5 負(fù)極反應(yīng) 氧化反應(yīng) 10 基礎(chǔ)梳理 考點(diǎn)突破 跟蹤訓(xùn)練1 2015湖北武漢調(diào)研 如圖所示 杠桿AB兩端分別掛有體積相同 質(zhì)量相等的空心銅球和空心鐵球 調(diào)節(jié)杠桿并使其在水中保持平衡 然后小心地向水槽中滴入CuSO4溶液 一段時(shí)間后 下列有關(guān)杠桿的偏向判斷正確的是 A 杠桿為導(dǎo)體或絕緣體時(shí) 均為A端高B端低B 杠桿為導(dǎo)體或絕緣體時(shí) 均為A端低B端高C 當(dāng)杠桿為導(dǎo)體時(shí) A端低B端高 杠桿為絕緣體時(shí) A端高B端低D 當(dāng)杠桿為導(dǎo)體時(shí) A端高B端低 杠桿為絕緣體時(shí) A端低B端高 答案 解析 11 基礎(chǔ)梳理 考點(diǎn)突破 答案 解析 12 基礎(chǔ)梳理 考點(diǎn)突破 3 2015江蘇南京 鹽城模擬 一種三室微生物燃料電池污水凈化系統(tǒng)原理如圖所示 圖中有機(jī)廢水中有機(jī)物可用C6H10O5表示 有關(guān)說(shuō)法中正確的是 答案 解析 13 基礎(chǔ)梳理 考點(diǎn)突破 化學(xué)電源及原電池原理的應(yīng)用1 化學(xué)電源 1 一次電池 堿性鋅錳干電池 堿性鋅錳干電池的工作原理如圖 14 基礎(chǔ)梳理 考點(diǎn)突破 2 二次電池 以鉛蓄電池為例 15 基礎(chǔ)梳理 考點(diǎn)突破 2 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)的氧化還原反應(yīng) 設(shè)計(jì)成原電池時(shí)反應(yīng)速率增大 例如Zn與稀硫酸反應(yīng)時(shí)加入少量的CuSO4溶液能使產(chǎn)生氫氣的速率加快 16 基礎(chǔ)梳理 考點(diǎn)突破 3 用于金屬的防護(hù) 使被保護(hù)的金屬制品作原電池的正極而得到保護(hù) 例如 保護(hù)鐵制輸水管或鋼鐵橋梁 可用導(dǎo)線將其和一塊鋅塊相連 使Zn作原電池的負(fù)極 4 設(shè)計(jì)制作化學(xué)電源 設(shè)計(jì)原電池時(shí)要緊扣構(gòu)成原電池的條件 首先要將已知氧化還原反應(yīng)拆分為兩個(gè)半反應(yīng) 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)極活動(dòng)性差的金屬或?qū)щ姷姆墙饘?如石墨 及電解質(zhì)溶液 17 基礎(chǔ)梳理 考點(diǎn)突破 18 基礎(chǔ)梳理 考點(diǎn)突破 19 基礎(chǔ)梳理 考點(diǎn)突破 1 原電池電極反應(yīng)式的書寫 20 基礎(chǔ)梳理 考點(diǎn)突破 例2 2015江蘇化學(xué) 一種熔融碳酸鹽燃料電池原理示意如圖 下列有關(guān)該電池的說(shuō)法正確的是 答案 解析 21 基礎(chǔ)梳理 考點(diǎn)突破 22 基礎(chǔ)梳理 考點(diǎn)突破 23 基礎(chǔ)梳理 考點(diǎn)突破 1 2015甘肅聯(lián)考 液體燃料電池相對(duì)于氣體燃料電池具有體積小等優(yōu)點(diǎn) 一種以液態(tài)肼 N2H4 為燃料的電池裝置如圖所示 該電池用空氣中的氧氣作為氧化劑 KOH溶液作為電解質(zhì)溶液 下列關(guān)于該電池的敘述中正確的是 答案 解析 24 基礎(chǔ)梳理 考點(diǎn)突破 2 2015湖南長(zhǎng)沙模擬 一種碳納米管能夠吸附氫氣 可作二次電池 如下圖所示 的石墨電極 該電池的電解質(zhì)為6mol L 1KOH溶液 下列說(shuō)法中正確的是 D 答案 解析 25 基礎(chǔ)梳理 考點(diǎn)突破 金屬的腐蝕與防護(hù)1 金屬腐蝕的本質(zhì)金屬原子失去電子變?yōu)榻饘訇?yáng)離子 金屬發(fā)生氧化反應(yīng) 2 化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕 26 考點(diǎn)突破 基礎(chǔ)梳理 27 考點(diǎn)突破 4 金屬腐蝕的防護(hù) 1 改變金屬內(nèi)部組成結(jié)構(gòu) 可以增強(qiáng)金屬耐腐蝕的能力 如不銹鋼 2 在金屬表面覆蓋一層保護(hù)層 如油脂 油漆 搪瓷 塑料 氧化成致密的氧化膜 以斷絕金屬與外界物質(zhì)接觸 達(dá)到耐腐蝕的效果 3 與電化學(xué)原理有關(guān)的防護(hù) 電鍍 在金屬表面鍍上層耐腐蝕的金屬 如鐵上鍍鋅 電解法鈍化 將被保護(hù)的金屬接外加電源的正極 使電壓維持在使金屬鈍化的范圍內(nèi) 將金屬表面氧化上一層氧化物保護(hù)膜 犧牲陽(yáng)極保護(hù)法 讓被保護(hù)的金屬作原電池的正極 陰極電保護(hù)法 讓被保護(hù)的金屬連外加電源的負(fù)極 作電解池的陰極 基礎(chǔ)梳理 28 考點(diǎn)突破 基礎(chǔ)梳理 29 基礎(chǔ)梳理 考點(diǎn)突破 金屬腐蝕由快到慢的規(guī)律 1 電解池的陽(yáng)極 原電池的負(fù)極 化學(xué)腐蝕 原電池的正極 電解池的陰極 2 對(duì)同一種金屬來(lái)說(shuō) 腐蝕的快慢 強(qiáng)電解質(zhì)溶液 弱電解質(zhì)溶液 非電解質(zhì)溶液 3 活動(dòng)性不同的兩金屬 活動(dòng)性差別越大 腐蝕越快 4 對(duì)同一種電解質(zhì)溶液來(lái)說(shuō) 電解質(zhì)溶液濃度越大 腐蝕越快 30 考點(diǎn)突破 答案 解析 基礎(chǔ)梳理 31 考點(diǎn)突破 跟蹤訓(xùn)練下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是 A 鐵表面鍍鋅可增強(qiáng)其抗腐蝕性B 若在海輪外殼上附著一些銅塊 則可以減緩海輪外殼的腐蝕C 自行車鋼架生銹主要是電化學(xué)腐蝕所致D 鍍銅鐵制品鍍層受損后 鐵制品比受損前更容易生銹 答案 解析 基礎(chǔ)梳理 32 考點(diǎn)突破 實(shí)驗(yàn)探究 原電池的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)依據(jù)原電池的工作原理及原電池的構(gòu)成條件 設(shè)計(jì)思路 第二步 確定負(fù)極材料 正極材料和電解質(zhì)溶液 負(fù)極材料 失電子的物質(zhì) 還原劑 作負(fù)極材料 即Cu 正極材料 用比負(fù)極材料金屬活動(dòng)性差的金屬或非金屬導(dǎo)體作正極材料 即Ag或石墨等 基礎(chǔ)梳理 33 考點(diǎn)突破 電解質(zhì)溶液 含有反應(yīng)中作氧化劑的物質(zhì)作電解質(zhì) 即FeCl3溶液 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 則負(fù)極容器中的電解質(zhì)溶液應(yīng)含有與電極材料相同的金屬的陽(yáng)離子 正極容器中電解質(zhì)溶液應(yīng)含有發(fā)生還原反應(yīng)的離子 第三步 畫出裝置圖 注明電極材料和電解質(zhì)溶液 如圖 基礎(chǔ)梳理 34 考點(diǎn)突破 解析 基礎(chǔ)梳理 35 考點(diǎn)突破 答案 解析 基礎(chǔ)梳理 36 考點(diǎn)突破 答案 解析 基礎(chǔ)梳理 37 考點(diǎn)突破 答案 解析 基礎(chǔ)梳理 38 考點(diǎn)突破 基礎(chǔ)梳理 39 考點(diǎn)突破 基礎(chǔ)梳理 40 考點(diǎn)突破 基礎(chǔ)梳理 41 考點(diǎn)突破 基礎(chǔ)梳理 42 考點(diǎn)突破 基礎(chǔ)梳理 43 考情分析 解題策略 跟蹤訓(xùn)練 考情分析以教材變形裝置或新材料信息為背景考查電化學(xué)原理是近幾年高考命題的特點(diǎn) 以選擇 綜合分析題等考查電化學(xué)原理的應(yīng)用 電極反應(yīng)式的書寫 新型電池分析等 常見(jiàn)的命題角度有 1 新型化學(xué)電源 2 原電池與電解池的綜合考查 3 電化學(xué)與化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綜合考查 4 電化學(xué)與化學(xué)平衡 離子平衡的綜合考查 44 考情分析 解題策略 跟蹤訓(xùn)練 1 從四個(gè)角度掌握兩類裝置的工作原理 2 新型化學(xué)電源的分析命題特點(diǎn) 命題背景或情景新穎 給出反應(yīng)陌生 但考查知識(shí)的落腳點(diǎn)并不陌生 考查原電池的工作原理 只要審清題意 找出有用信息 運(yùn)用原電池的工作原理及氧化還原反應(yīng)知識(shí)即可順利解決 45 考情分析 解題策略 跟蹤訓(xùn)練 3 原電池和電解池組合裝置的分析首先 由電極發(fā)生反應(yīng)的類型 電子的流向或電流的方向 電極金屬的活潑性 電解質(zhì)溶液中離子的移動(dòng)方向等判斷電池的正 負(fù)極 然后確定電解池的陰陽(yáng)極 繼而分析各電極的電極反應(yīng)及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 4 多個(gè)電解池串聯(lián)組合裝置的分析無(wú)論是原電池還是電解池 無(wú)論是一個(gè) 池 還是多個(gè)任意 池 串聯(lián) 在電路和電極上單位時(shí)間通過(guò)的電量相同 46 考情分析 解題策略 跟蹤訓(xùn)練 典例 2014廣東理綜 某同學(xué)組裝了如圖所示的電化學(xué)裝置 電極 為Al 其他均為Cu 則 47 考情分析 解題策略 跟蹤訓(xùn)練 48 考情分析 解題策略 跟蹤訓(xùn)練 答案 解析 49 考情分析 解題策略 跟蹤訓(xùn)練 2 2015陜西模擬 常用的電池是一種液體電解質(zhì)將兩個(gè)固體電極隔開(kāi) 而鈉 硫 Na S8 電池相反 它是由固體電解質(zhì)將兩個(gè)液體電極隔開(kāi) 如圖 一個(gè)由鈉 氧化鋁固體電解質(zhì)做成的中心管 將內(nèi)室的熔融鈉 熔點(diǎn)98 和外室的熔融硫 熔點(diǎn)119 隔開(kāi) 并允許Na 通過(guò) 下列有關(guān)說(shuō)法中不正確的是 答案 解析 50 考情分析 解題策略 跟蹤訓(xùn)練 A 開(kāi)始加入少量濃硫酸時(shí) 乙中石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng)B 開(kāi)始加入少量濃硫酸時(shí) 同時(shí)在甲 乙燒杯中都加入淀粉溶液只有乙燒杯中溶液變藍(lán)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 兩次電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)方向相反 答案 解析 考情分析 解題策略 跟蹤訓(xùn)練 4 關(guān)于下列各圖的說(shuō)法中 正確的是 考情分析 解題策略 跟蹤訓(xùn)練 A 中與電源負(fù)極相連的電極附近能產(chǎn)生使?jié)駶?rùn)淀粉KI試紙變藍(lán)的氣體B 中待鍍鐵制品應(yīng)該與電源的正極相連接C 中的b極是電子流出的極 發(fā)生氧化反應(yīng)D 中的離子交換膜可以避免生成的Cl2與NaOH溶液反應(yīng) 答案 解析