第二单元化学能与电能的转化

专题1化学反应与能量变化第二单元化学能与电能的转化原电池的工作原理判断下列装置能否构成原电池，并思考原电池的构成条件[知识回顾]CuC①②③④CuZn⑤形成原电池的条件前提条件：有自发的氧化还原反应、放热反应（1）有两种活泼性不同的导电材料(不同的金属或金属与非金属导体）作电极（2）两个电极必须插入电解质溶液中（3）两极相连形成闭合回路（用导线连接或电极直接接触）原电池：把化学能转变为电能的装置•正极（铜电极）：2H++2e-=H2↑•负极（锌电极）：Zn-2e-=Zn2+电池反应：Zn+2H+=H2↑+Zn2+（总反应）原电池电极反应、电池反应的书写ZnCuZnCuABCDEF√下列哪些装置能构成原电池？相应的电极反应√负极Zn：Zn－2e-＝Zn2+正极C：2H++2e-＝H2↑总反应：Zn+2H+＝Zn2++H2↑负极Ｃｕ：Ｃｕ－2e-＝Ｃｕ2+正极C：2Ag++2e-＝2Ag总反应：Cu+2Ag+＝Cu2++2Ag[设疑]若F中两烧杯中的电解质溶液用能使阴阳离子移动的装置连接起来，能否形成原电池？探究一：预测Ｐ１２[实验1]的现象和结论现象:锌粉溶解,有红色物质析出,温度计显示温度迅速上升.结论:Zn+Cu2+＝Zn2++Cu化学能热能探究二：预测Ｐ１２[实验2]的现象和结论现象:锌片变细,铜上有红色物质析出,电流计指针发生偏转.结论:化学能电能Zn-2e-=Zn2+Zn+Cu2+＝Zn2++Cu2e-Cu2++2e-=Cu•盐桥：在U型管中装满用饱和KCl溶液和琼脂作成的冻胶。1、盐桥的作用：使Cl-向锌盐方向移动，K+向铜盐方向移动，使Zn盐和Cu盐溶液一直保持电中性，从而使电子不断从Zn极流向Cu极。•正极（铜电极）：Cu2++2e-=Cu•负极（锌电极）：Zn-2e-=Zn2+电池反应：Zn+Cu2+=Cu+Zn2+（总反应）此电池的优点：能产生持续、稳定的电流。[活动探究]请结合组成原电池的条件，将氧化还原反应：Fe+Cu2+=Cu+Fe2+设计成一个原电池。1、电解溶液：。2、电极材料：正极，负极。3、电极反应式：正极:。负极:。FeCCuSO4溶液FeCCu2++2e-＝CuFe－2e-＝Fe2+1、判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，请说明理由；若是，请指出正负极名称，并写出电极反应式.2H++2e-＝H2↑负极：总反应：正极：Zn－2e-＝Zn2+Zn+2H+＝Zn2++H2↑(×)[随堂检测]正极：负极：总反应：Fe－2e-＝Fe2+Cu2++2e-＝CuFe+Cu2+＝Fe2++CuFe+CuSO4＝Cu+FeSO4负极：Zn－2e-＝Zn2+正极：Cu2++2e-＝Cu总反应：Zn+Cu2+＝Zn2++Cu或Zn+CuSO4＝ZnSO4+Cu2、一个原电池的总反应的离子方程式是Zn+Cu2+=Zn2++Cu，该反应的原电池的组成正确的是ABCD正极ZnAgCuCu负极CuCuZnZn电解质溶液CuCl2H2SO4CuSO4FeCl23、已知氧化还原反应Cu＋2FeCl3=2FeCl2＋CuCl2，利用这一反应设计一个原电池，画出示意图，标出电极材料，电解质溶液，写出电极反应式。CuCl2FeCl3ACuC正极：负极：总反应：Cu－2e-＝Cu2+2Fe3++2e-＝2Fe2+2Fe3++Cu＝2Fe2++Cu2+负极：Fe—2e-=Fe2+正极：2H++2e-=H2↑总：Fe+2H+=Fe2++H2↑稀硫酸FeCu稀硫酸FeCuNaCl溶液负极：Fe—2e-=Fe2+正极：2H2O+O2+4e-=4OH-总：2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2↓不同的介质不同的电极反应负极：Al+4OH－—3e-=AlO2－+2H2O正极：2H2O+2e-=H2+2OH－总：2Al+2OH－+2H2O=2AlO2－+3H2稀硫酸负极：Mg—2e-=Mg2++2H2O正极：2H++2e-=H2↑总：Mg+2H+=Mg2++H2↑负极：Cu—2e-=Cu2+正极：2H++NO3－+e-=NO2+H2O总：Cu+4H++2NO3－=2NO2+Cu2++2H2O稀H2SO4负极：Al—3e-=Al3++2H2O正极：2H++2e-=H2↑总：2Al+6H+=2Al3++3H2↑下列关于下图所示原电池的说法正确的是A铝片为正极B正极上有H2产生CAl是电池的负极，开始工作时溶液中会立即有白色沉淀析出D当转移0.04mole-时，产生0.01molO2Cu专题1化学反应与能量变化第二单元化学能与电能的转化化学电源锂电池干电池纽扣电池各类电池蓄电池银锌纽扣电池是用不锈钢制成的小圆盒，形似纽扣，故称纽扣电池。两极分别为氧化银和锌，电解质为KOH溶液，发生氧化还原反应后生成银和氧化锌。锌是极，发生反应；氧化银是极，发生反应。总反应为：Zn+Ag2O=ZnO+2Ag负极（锌）：正极（氧化银）：负氧化正还原1、干电池----一次电池Zn+2OH--2e-=ZnO+H2OAg2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-负极（锌筒）：Zn-2e-=Zn2+正极（石墨）：2MnO2+2NH4++2e-=Mn2O3+2NH3+H2O普通锌锰干电池总反应：Zn+2MnO2+2NH4+=Zn2++Mn2O3+2NH3+H2O碱性锌锰干电池（用KOH代替NH4Cl能提高性能，延长寿命）负极（锌筒）：正极（石墨）：总反应：Zn+2MnO2+2H2O=Zn(OH)2+2MnOOHZn-2e-+2OH-=Zn(OH)22MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-氢氧燃料电池的工作原理酸性条件：负极（H2）：2H2-4e‾=4H+碱性或中性条件：负极（H2）：2H2+4OH‾-4e‾=4H2O正极（O2）：O2+2H2O+4e‾=4OH‾总反应：2H2＋O2＝2H2O总反应：2H2＋O2＝2H2O2、燃料电池氢氧燃料电池结构正极（O2）：O2+4H++4e‾=2H2O【拓展】一种新型燃料电池，它是以两根金属铂片插入KOH溶液中作电极，又在两极上分别通入甲烷和氧气。电极反应为：负极：正极：电池总反应：2O2+4H2O+8e-=8OH-CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2OCH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O3、充电电池充电电池又称二次电池，它在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时又逆向进行，使生成物恢复原状，如此充放电可循环进行，至一定周期后终止。汽车用蓄电池铅蓄电池放电时的电极反应：负极：Pb+SO42-—2e-＝PbSO4正极：PbO2+4H++SO42-+2e-＝PbSO4+2H2O铅蓄电池充电和放电的总化学方程式：PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4+2H2O放电充电总反应：PbO2+Pb+4H++2SO42-=2PbSO4+2H2O铅蓄电池充电时的电极反应：负极：PbSO4+2e-＝Pb+SO42-正极：PbSO4+2H2O-2e-＝PbO2+4H++SO42-总反应：2PbSO4+2H2O=PbO2+Pb+4H++2SO42-海水电池1991年，我国首创以铝-空气-海水为能源的新型电池，用作航海标志灯。该电池以取之不的海水为电解质，靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流。这种海水电池的能量比“干电池”高20～50倍。电极反应式为：负极：正极：电池总反应：4Al-12e-=4Al3+3O2+6H2O+12e-=12OH-4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3【拓展】镍铬电池特点：比铅蓄电池耐用，可密封反复使用。NiO2（S）+Cd（S）+2H2O（L）=Ni（OH）2（S）+Cd（OH）2（S）Ag2O（S）+Cd（S）+H2O（L）=2Ag（S）+Cd（OH）2（S）1、电极材料及原料2、电解质溶液3、优点4、应用领域锂电池摩托罗拉6188/6288原装锂电池正极：金属氧化物负极：锂使用寿命长，质量轻、电压高、工作效率高、寿命长、质量轻、体积小有机溶剂电脑、照相机、手表、心脏起博器索尼数码相机锂电池锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而受到了普遍重视，目前已研制成功多种锂电池，某种锂电池的总反应为Li+MnO2=LiMnO2,下列说法正确的是（）A、Li是正极，电极反应为Li－e-=Li+B、Li是负极，电极反应为Li－e-=Li+C、Li是负极，电极反应为MnO2+e-=MnO2–D、Li是负极，电极反应为Li－2e-=Li2+熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为阳极燃气，空气与CO2的混合气体为阴极助燃气，制得在650℃下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式：阳极反应式：2CO+2CO32-=4CO2+4e-阴极反应式：________________________总电池反应式：______________________[练习]2CO+O2=2CO2O2+2CO2+4e-=2CO32-如图是2004年批量生产的笔记本电脑所用的甲醇燃料电池的结构示意图。甲醇在催化剂作用下提供质子(H+)和电子。电子经外电路、质子经内电路到达另一极与氧气反应。电池总反应式为：2CH3OH＋3O2＝2CO2＋4H2O。下列说法中正确的是A．左边的电极为电池的负极，a处通入的是甲醇B．右边的电极为电池的负极，b处通入的是空气C．电池负极的反应式为：CH3OH+H2O－6e－=CO2+6H+D．电池的正极反应式为：O2+2H2O+4e－=4OH－A、C