山东高考化学一轮复习,第6章第3节,化学能转化为电能电泄.ppt

第3节化学能转化为电能 电池 化学 氧化还原 电解质 负极 正极 Zn 2e Zn2 Cu2 2e Cu 氧化反应 还原反应 由负极经导线流向正极 阳离子向正极 阴离子向负极定向移动 PbO2 Pb Pb PbO2 2H2SO4 2PbSO4 2H2O 3 燃料电池氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池 可分酸性和碱性两种 2H2 4e 4H O2 4H 4e 2H2O 2H2 4OH 4e 4H2O O2 2H2O 4e 4OH 1 选一选 下列装置中能构成原电池的是 A B C 只有 D 答案 D 2 画一画 根据下列氧化还原反应设计一个原电池 2FeCl3 Fe 3FeCl2 要求 1 画出此原电池的装置图 装置采用烧杯和盐桥 2 注明原电池的正 负极和外电路中电子的流向 答案 1 装置图如下 2 电池的正 负极及外电路中电子的流向如上图所示 二 金属的腐蚀与防护1 化学腐蚀与电化学腐蚀 无 有 2 钢铁的析氢腐蚀与吸氧腐蚀 O2 2H2O 4e 4OH 2H 2e H2 2Fe O2 2H2O 2Fe OH 2 3 金属的防护 1 加防护层如在金属表面加上耐腐蚀的油漆 搪瓷 陶瓷 沥青 塑料 橡胶及电镀或表面钝化等方法 2 电化学防护 原电池原理 电解原理 3 改变内部结构 如制成不锈钢等 牺牲阳极的阴极保护法 外加电流的阴极保护法 3 填一填 如图所示水槽中试管内有一枚铁钉 放置数天后观察 1 铁钉在逐渐生锈 则铁钉的腐蚀属于 腐蚀 2 若试管内液面上升 则原溶液呈 性 发生 腐蚀 正极反应式为 3 若试管内液面下降 则原溶液呈 性 发生 腐蚀 正极反应式为 答案 1 电化学 2 弱酸性或中吸氧O2 2H2O 4e 4OH 3 较强的酸析氢2H 2e H2 及电极反应式的书写1 正 负极的判断 2 电极反应式的书写 1 一般电极反应式的书写 1 给出一个电池的总反应 可根据化合价升 降来判断正 负极 2 判断电池正 负极时 除考虑电极材料的金属活动性强弱外 还要考虑电解质溶液能否与电极材料发生自发氧化还原反应 2012 青岛质检 Li SOCl2电池可用于心脏起搏器 该电池的电极材料分别为锂和碳 电解液是LiAlCl4 SOCl2 电池的总反应可表示为 4Li 2SOCl2 4LiCl S SO2 请回答下列问题 1 电池的负极材料为 该极的电极反应为 2 电池正极发生的电极反应为 答案 1 锂4Li 4e 4Li 2 2SOCl2 4e 4Cl S SO2 1 2010 浙江高考 Li Al FeS电池是一种正在开发的车载电池 该电池中正极的电极反应式为 2Li FeS 2e Li2S Fe 有关该电池的下列说法中 正确的是 A Li Al在电池中作为负极材料 该材料中Li的化合价为 1价B 该电池的电池反应式为 2Li FeS Li2S FeC 负极的电极反应式为 Al 3e Al3 D 充电时 阴极发生的电极反应式为 Li2S Fe 2e 2Li FeS 解析 在该电池中Li Al是负极材料 该材料中Li的化合价为0价 负极电极反应式为 Li e Li 结合题给的正极电极的反应式可推出总反应式为 2Li FeS Li2S Fe 故B正确 A C错误 D项 充电时 阴极上发生还原反应得电子 故D项错误 答案 B 1 加快氧化还原反应的速率一个自发进行的氧化还原反应 设计成原电池时反应速率增大 例如 在Zn与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液能使产生H2的反应速率加快 2 比较金属活动性强弱两种金属分别作原电池的两极时 一般作负极的金属比作正极的金属活泼 3 用于金属的防护使被保护的金属制品作原电池正极而得到保护 例如 要保护一个铁制的输水管道或钢铁桥梁等 可用导线将其与一块锌块相连 使锌作原电池的负极 4 设计制作化学电源设计原电池时要紧扣原电池的构成条件 具体方法是 1 首先将已知的氧化还原反应拆分为两个半反应 2 根据原电池的电极反应特点 结合两个半反应找出正 负极材料及电解质溶液 电极材料的选择在原电池中 选择还原性较强的物质作为负极 氧化性较强的物质作为正极 并且 原电池的电极必须导电 电池中的负极必须能够与电解质溶液或其中溶解的物质反应 电解质溶液的选择电解质溶液一般要能够与负极发生反应 或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反应 如空气中的氧气 但如果两个半反应分别在两个容器中进行 中间连接盐桥 则左右两个容器中的电解质溶液应选择与电极材料相同的阳离子 如在铜 锌构成的原电池中 负极金属锌浸泡在含有Zn2 的电解质溶液中 而正极铜浸泡在含有Cu2 的电解质溶液中 3 按要求画出原电池装置图 如根据以下反应设计的原电池 已知电极材料 铁 铜 银 石墨 锌 铝 电解质溶液 氯化铜溶液 硫酸铁溶液 盐酸 按要求回答下列问题 1 电工操作上规定 不能把铜导线与铝导线连接在一起使用 原因 2 有M N两种纯金属分别与稀盐酸反应 产生H2速率相近 请设计一个实验证明M N两种金属的活泼性 3 请运用原电池原理设计实验 证明氧化性Fe3 Cu2 请画出实验装置图并写出电极反应式 精讲精析 1 铜导线和铝导线连接在一起使用 接头处在潮湿的空气中易形成原电池而腐蚀铝导线 2 当活动性不同的金属组成原电池时 相对活泼的金属失电子 氢离子在相对不活泼的金属上得电子 析出氢气 所以将M N两种纯金属以及稀盐酸设计成原电池 有气泡逸出的一极是较不活泼的金属 另一极即是活泼的金属 3 首先将已知反应Cu 2Fe3 Cu2 2Fe2 拆成两个半反应 即失电子和得电子的反应 Cu 2e Cu2 2Fe3 2e 2Fe2 然后结合原电池的电极反应特点分析可知 该电池的负极应为铜棒 正极要保证Fe3 得到负极失去的电子 一般用不能还原Fe3 的材料如铂或碳棒等 电解质溶液只能用Fe2 SO4 3溶液 答案 1 二者连接在一起时 接头处在潮湿的空气中易形成原电池而腐蚀铝导线 2 将M N两种金属片用导线连接放入盐酸中组成原电池 有气泡逸出的一极是较不活泼的金属 另一极即是活泼的金属 装置如图 2 2012 南阳高三期末 控制适合的条件 将反应2Fe3 2I 2Fe2 I2设计成如图所示的原电池 下列判断不正确的是 A 反应开始时 乙中石墨电极上发生氧化反应B 反应开始时 甲中石墨电极上Fe3 被还原C 电流计读数为零时 反应达到化学平衡状态D 电流计读数为零后 在甲中溶入FeCl2固体 乙中的石墨电极为负极 解析 A项中 2I I2发生氧化反应 正确 B项中 Fe3 Fe2 发生还原反应 正确 C项中 反应达到平衡状态 外电路中无电子移动 故电流计读数为零 正确 D项 电流计读数为零后 在甲中溶入FeCl2固体 反应逆向进行 I2 2e 2I 发生还原反应 乙中的石墨电极为正极 D错 答案 D 热点探究 探究金属腐蚀的高考命题角度探究点一现象探究看腐蚀 2012 山东省实验中学第三次测试 如图实验为研究金属腐蚀的实验 下列相关说法正确的是 A 食盐水中有气泡逸出B 铁表面的反应为Fe 3e Fe3 C 红色首先在食盐水滴的中心出现D 该实验研究的是金属的吸氧腐蚀 精讲精析 食盐水是中性电解质溶液 生铁发生吸氧腐蚀 电极反应为 负极 2Fe 4e 2Fe2 正极 2H2O O2 4e 4OH 液滴边缘含氧量高 首先发生腐蚀 答案 D 探究点二实验设计看腐蚀铁及铁的化合物应用广泛 某科研人员发现劣质不锈钢在酸中腐蚀缓慢 但在某些盐溶液中腐蚀现象明显 请从以下提供的药品 Cl2 浓H2SO4 NaOH溶液 CuO Cu中选择两种 水可任选 设计最佳实验 验证劣质不锈钢在盐溶液中的腐蚀 有关反应的化学方程式 劣质不锈钢在盐溶液中腐蚀的实验现象 精讲精析 不锈钢在某些盐溶液中比在酸溶液中腐蚀明显 说明盐溶液中的金属阳离子的氧化性比酸 H 强 这些金属应位于金属活动性顺序中氢的后面 要设计实验证明劣质不锈钢易被腐蚀 需要有与铁反应的盐溶液 根据题目提供的药品 此盐只能是由药品间反应生成得到的铜盐 CuCl2或CuSO4 从反应的简单性考虑 用稀释过的硫酸与氧化铜反应不仅可以减少药品的浪费 也可以减少可能出现的污染 所以实验步骤是 用适量水将浓硫酸稀释制成稀硫酸 用氧化铜与稀硫酸反应制取硫酸铜 将不锈钢加入到硫酸铜溶液中观察现象 答案 CuO H2SO4 CuSO4 H2OFe CuSO4 Cu FeSO4溶液由蓝色变为浅绿色 在不锈钢表面生成红色物质 探究点三图表数据看腐蚀某研究性学习课题组为探究影响钢铁生锈的因素 设计了如下的方案 在A B C D四只小烧瓶中分别放入干燥的细铁丝 浸过食盐水的细铁丝 浸过清水的细铁丝 食盐水及细铁丝 并使铁丝完全浸没在食盐水中 然后装配成如图所示的四套装置 每隔一段时间测量导管中水面上升的高度 结果如下表 表中所列数据为导管中水面上升的高度 cm 所示 不同时间水面上升的高度 课题组在结题时 学校评审组组织了成果展示与答辩 假如你是课题组组长 请回答以下的问题 1 导管中水面上升的原因是 2 上述实验中 铁丝生锈的速率由大到小的排列顺序为 填小烧瓶号 3 影响钢铁生锈的因素主要有 精讲精析 铁丝在水或食盐水中发生吸氧腐蚀 故导管中液面要上升 但要发生吸氧腐蚀的原电池反应 必须符合构成原电池的基本条件 活泼性不同的电极互相接触 电解质溶液 有空气 或O2 且尽量与铁丝和电解质接触 答案 1 铁生锈时跟空气中的氧气反应 消耗了氧气而使小烧瓶中气体压强降低 2 B C A D 3 跟氧气接触 有水分存在 有电解质 或盐 存在 三者同时具备时铁生锈速率最快 或从构成原电池的条件分析 1 2011 广东高考 某小组为研究电化学原理 设计如图装置 下列叙述不正确的是 A a和b不连接时 铁片上会有金属铜析出B a和b用导线连接时 铜片上发生的反应为 Cu2 2e CuC 无论a和b是否连接 铁片均会溶解 溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色D a和b分别连接直流电源正 负极 电压足够大时 Cu2 向铜电极移动 高考题组一原电池工作原理及电极反应式的书写 解析 a b不连接 未形成原电池 Cu2 与Fe在接触面上直接反应 A项正确 a b用导线连接 铜片作正极 Cu2 在该电极上得电子 B项正确 a b连接与否 溶液中的Cu2 均得电子发生还原反应生成Cu Fe均失电子发生氧化反应生成Fe2 故溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色 C项正确 a与电源正极相连时 Cu片作阳极 Cu2 向Fe电极移动 D项错误 答案 D 2 2011 福建高考 研究人员研制出一种锂水电池 可作为鱼雷和潜艇的储备电源 该电池以金属锂和钢板为电极材料 以LiOH为电解质 使用时加入水即可放电 关于该电池的下列说法不正确的是 A 水既是氧化剂又是溶剂B 放电时正极上有氢气生成C 放电时OH 向正极移动D 总反应为 2Li 2H2O 2LiOH H2 解析 原电池工作时 阳离子向正极移动 阴离子向负极移动 C不正确 答案 C 3 2011 安徽高考 研究人员最近发明了一种 水 电池 这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电 在海水中电池总反应可表示为 5MnO2 2Ag 2NaCl Na2Mn5O10 2AgCl 下列 水 电池在海水中放电时的有关说法正确的是 A 正极反应式 Ag Cl e AgClB 每生成1molNa2Mn5O10转移2mol电子C Na 不断向 水 电池的负极移动D AgCl是还原产物 答案 B 4 2011 新课标全国高考 铁镍蓄电池又称爱迪生电池 放电时的总反应为 Fe Ni2O3 3H2O Fe OH 2 2Ni OH 2 下列有关该电池的说法不正确的是 A 电池的电解液为碱性溶液 正极为Ni2O3 负极为FeB 电池放电时 负极反应为 Fe 2OH 2e Fe OH 2C 电池充电过程中 阴极附近溶液的pH降低D 电池充电时 阳极反应为 2Ni OH 2 2OH 2e Ni2O3 3H2O 解析 根据原电池原理和放