2014届化学一轮基础典型例题讲解课件第18讲原电池原理+56张

第18讲原电池原理返回目录典型易错必纠考向互动探究教师备用习题返回目录1.了解原电池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。2.了解常见化学电源的种类及其工作原理。3.理解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害、防止金属腐蚀的措施。考纲要求返回目录网络导图►探究考向一原电池的工作原理——知识梳理——1．原电池第18讲原电池原理返回目录考向互动探究化学能电能活泼性不同电解质溶液闭合回路氧化还原反应返回目录第18讲原电池原理考向互动探究2．工作原理(以锌铜原电池为例)返回目录第18讲原电池原理考向互动探究电极名称负极正极电极材料电极反应反应类型电子流向由________沿导线流向________离子流向阳离子由________极移向________极，阴离子由________极移向________极锌片铜片氧化反应还原反应锌片铜片负正正负Zn－2e－===Zn2＋Cu2＋＋2e－===Cu【触摸高考】高考选项正误判断返回目录第18讲原电池原理考向互动探究[2012·江苏卷]Zn具有还原性和导电性，可用作锌锰干电池的负极材料()[解析]√Zn较活泼，易失去电子而作原电池的负极材料，正确。——核心突破——返回目录第18讲原电池原理考向互动探究1．原电池原理图解返回目录第18讲原电池原理考向互动探究2．原电池电极的判断和电极反应式的书写(1)原电池电极判断返回目录第18讲原电池原理考向互动探究返回目录第18讲原电池原理考向互动探究(2)电极反应式的书写①一般电极反应式的书写返回目录第18讲原电池原理考向互动探究②复杂电极反应式的书写复杂电极反应式＝总反应式－较简单一极的电极反应式如CH4酸性燃料电池中，电极反应式为：CH4＋2O2===CO2＋2H2O……总反应式2O2＋8H＋＋8e－===4H2O……正极反应式CH4＋2H2O－8e－===CO2＋8H＋……负极反应式返回目录第18讲原电池原理考向互动探究3．盐桥原电池(1)盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼脂制成的胶冻。盐桥中通常装有含琼胶的KCl饱和溶液。(2)盐桥的作用：①连接内电路，形成闭合回路；②平衡电荷，使原电池不断产生电流。返回目录第18讲原电池原理考向互动探究(3)单池原电池和盐桥原电池的对比单池原电池盐桥原电池装置图相同点负极：Zn－2e－===Zn2＋正极：Cu2＋＋2e－===Cu总反应：Zn＋Cu2＋===Cu＋Zn2＋不同点Zn在CuSO4溶液中直接接触Cu2＋，会有一部分Zn与Cu2＋直接反应，该装置中既有化学能和电能的转化，又有一部分化学能转化成了热能，装置的温度会升高Zn和CuSO4溶液在两个半电池池子中，Zn与Cu2＋不直接接触，不存在Zn与Cu2＋直接反应的过程，所以仅是化学能转化成了电能，电流稳定，且持续时间长——典例精析——返回目录第18讲原电池原理考向互动探究例1硝酸汞和碘化钾溶液混合后会生成红色的碘化汞沉淀，为了探究硝酸汞和碘化钾溶液之间能否发生氧化还原反应，研究人员设计了如图的实验装置，结果电流计指针发生了偏转，下列分析正确的是()A．如图装置的电流方向是从C1到C2B．C1是负极，发生的反应是2I－－2e－===I2C．K＋离子向C1电极流动D．装置发生的总反应是Hg2＋＋2I－===HgI2↓返回目录第18讲原电池原理考向互动探究[解析]BI－具有还原性，则C1作负极，发生反应：2I－－2e－===I2，B项正确；C2作正极，电流方向为正极流向负极，A项错误；阳离子由负极移向正极，C项错误；D项所给方程式为复分解反应，不属于氧化还原反应，错误。返回目录第18讲原电池原理考向互动探究[规律总结]在原电池中，负极一定发生失电子氧化反应，而失电子过程必然消耗阴离子或生成阳离子，为了保持溶液的电中性，故阳离子向正极移动，而阴离子向负极移动。返回目录第18讲原电池原理考向互动探究变式题如图6－18－4所示是Zn和Cu形成的原电池，某实验兴趣小组做完实验后，在读书卡上的记录如下，则卡片上描述合理的是()返回目录第18讲原电池原理考向互动探究A．①②③B．②④⑥C．③④⑤D．②④返回目录第18讲原电池原理考向互动探究[解析]D由图可知，锌为负极，铜为正极，电子流向是由锌到铜；SO2－4向负极移动，即向锌极移动；H＋在正极发生得电子还原反应。►探究考向二化学电源——知识梳理——1．一次电池(碱性锌锰电池)碱性锌锰电池的工作原理如下：返回目录考向互动探究第18讲原电池原理2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2返回目录第18讲原电池原理考向互动探究2．二次电池(可充电电池)(1)铅蓄电池是最常见的二次电池，负极材料是_______，正极材料是________。其放电、充电的反应式为：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)2PbSO4(s)＋2H2O(l)。PbPb(s)＋SO2－4(aq)－2e－===PbSO4(s)PbO2PbSO4(s)＋2e－===Pb(s)＋SO2－4(aq)PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO2－4(aq)＋2e－===PbSO4(s)＋2H2O(l)PbSO4(s)＋2H2O(l)－2e－===PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO2－4(aq)返回目录第18讲原电池原理考向互动探究(2)可充电电池充电时的电极接法为：负极(或－)正极(或＋)返回目录第18讲原电池原理考向互动探究3．燃料电池氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性两种。酸性碱性负极反应式正极反应式电池总反应式2H2＋O2===2H2O2H2－4e－===4H＋2H2＋4OH－－4e－===4H2OO2＋4H＋＋4e－===2H2OO2＋2H2O＋4e－===4OH－【触摸高考】高考选项正误判断返回目录第18讲原电池原理考向互动探究1．[2013·江苏卷]铅蓄电池放电时的负极和充电时的阳极均发生还原反应()[解析]×蓄电池放电时的负极和充电时的阳极反应均失电子，发生氧化反应。2．[2013·江苏卷]铅蓄电池放电过程中，负极质量减小，正极质量增加()[解析]×铅蓄电池的负极反应为：Pb－2e－＋SO2－4===PbSO4，负极质量增加。——核心突破——返回目录第18讲原电池原理考向互动探究新型电池的分析思路以新型电池的研制开发为素材对原电池原理的考查是高考命题的热点题型，涉及的主要问题有：(1)正、负极的判断：发生失电子反应的电极是负极，发生得电子反应的电极是正极。(2)电子的流向和电解质溶液中离子的流向：电流方向：“外电路：从正极流向负极；电源内电路：从负极流向正极。”原电池装置中，外电路电子流向与电流流向相反，从负极流向正极；电源内电路即电解质溶液，阳离子流向与电流相同，流向正极，阴离子流向与电流方向相反，流向负极。返回目录第18讲原电池原理考向互动探究(3)电极反应式的书写：①负极失去电子发生氧化反应，正极上，溶液中阳离子(或氧化性强的离子)得到电子，发生还原反应；②两电极转移电子数守恒，符合正极反应加负极反应等于电池反应的原则；③注意电极产物是否与电解质溶液反应，若反应，一般要将电极反应和电极产物与电解质溶液发生的反应合并。如碱式氢氧燃料电池中的负极反应不能写成：2H2－4e－===4H＋，因生成的H＋会迅速与OH－反应生成H2O，所以要写成2H2＋4OH－－4e－===4H2O。返回目录第18讲原电池原理考向互动探究——典例精析——例2图6－18－7是铅蓄电池充、放电时的工作示意图，已知放电时电池反应为：PbO2＋Pb＋4H＋＋2SO2－4===2PbSO4＋2H2O。下列有关说法正确的是()A．K与N相接时，能量由电能转化为化学能B．K与N相接时，H＋向负极区迁移C．K与M连接时，所用电源的a极为负极D．K与M相接时，电子流向为Pb→a→b→PbO2→Pb返回目录第18讲原电池原理考向互动探究[解析]CK与N相接时，为铅蓄电池的工作过程，能量由化学能转化为电能，再转化为光能，A项错误；此时负极发生失电子氧化反应，阳离子移向正极，B项错误；K与M连接时，为电池的充电过程，电池正极必须与电源正极相接，电池负极必须与电源负极相接，Pb电极为负极，故电源的a极为负极，C项正确；在原电池内部或电解池内部的电解质溶液中，只有阴阳离子的定向移动，没有电子的流动，D项错误。返回目录第18讲原电池原理考向互动探究点评误区警示：二次电池在充电时，电池负极与电源负极连接，电池正极与电源正极连接，充电时发生的反应实质上是放电时发生的反应的逆反应：放电时是自发的，而充电时是非自发的。返回目录第18讲原电池原理考向互动探究变式题[2012·河南六市第二次联考]高功率Ni/MH(M表示储氢合金，氢的化合价为0价)电池已经用于混合动力汽车。总反应如下：LaNi5H6＋6NiO(OH)LaNi5＋6Ni(OH)2下列叙述正确的是()A．充电时储氢合金作阳极B．放电时每转移6mol电子，有6molNiO(OH)被氧化C．充电时阳极周围pH增大D．放电时负极反应：LaNi5H6＋6OH－－6e－===LaNi5＋6H2O返回目录第18讲原电池原理考向互动探究[解析]D放电时，储氢合金提供氢气，发生失电子氧化反应，NiO(OH)是氧化剂，应被还原，D项正确，B项错误；充电是各极发生放电时的逆反应，电池的负极(此时做阴极)发生还原反应，由D项反应式逆向看，有OH－生成，pH变大，故A、C项错误。►探究考向三原电池原理的应用金属的腐蚀与防护——知识梳理——1．金属腐蚀(1)定义：金属与周围的气体(或液体)发生________反应而引起损耗的现象。(2)本质：金属原子________而被氧化。返回目录考向互动探究氧化还原第18讲原电池原理失电子(3)钢铁的析氢腐蚀与吸氧腐蚀返回目录第18讲原电池原理考向互动探究类型析氢腐蚀吸氧腐蚀条件水膜呈酸性水膜呈弱酸性或中性正极反应(C)________________________________________负极反应(Fe)________________________其他反应Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3Fe(OH)3失去部分水转化为铁锈(Fe2O3·xH2O)联系两种腐蚀相继发生，吸氧腐蚀更普遍H＋＋2e－===2H2↑O2＋2H2O＋4e－===4OH－2Fe－4e－===2Fe2＋返回目录第18讲原电池原理考向互动探究2.金属的防护(1)电化学防护(2)其他①改变金属内部结构，如制成合金；②使金属与空气、水等物质隔离，如电镀、喷油漆等。原电池正负电解阴阳【触摸高考】高考选项正误判断返回目录第18讲原电池原理考向互动探究1．[2012·广东卷]自行车钢架生锈主要是电化学腐蚀所致()[解析]√钢是Fe—C合金，钢铁里的铁、碳与表面一层电解质溶液构成了原电池，导致钢铁在潮湿空气中易发生电化学腐蚀而生锈。2．[2012·江苏卷]镀铜铁制品镀层受损后，铁制品比受损前更容易生锈()[解析]√铁铜构成原电池，铁作负极，加快了铁的腐蚀，正确。返回目录第18讲原电池原理考向互动探究3．[2011·山东卷]镀锌层破损后即对铁制品失去保护作用()[解析]×镀锌层破损后易与铁构成原电池，锌作负极被腐蚀，铁受到保护。4．[2011·江苏卷]铜的金属活泼性比铁的弱，可在海轮外壳上装若干铜块以减缓其腐蚀()[解析]×铜的金属活泼性比铁的弱，与铁构成原电池时作正极，铁作负极被腐蚀。5．[2010·北京卷]钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应是：Fe－3e－===Fe3＋()[解析]×钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应是：Fe－2e－===Fe2＋。——核心突破——返回目录第18讲原电池原理考向互动探究1．金属腐蚀快慢的判断规律(1)电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防护措施的腐蚀。(2)对同一