鲁科版 (2019)第2节 化学能转化为电能——电池课前预习课件ppt

这是一份鲁科版 (2019)第2节 化学能转化为电能——电池课前预习课件ppt，共44页。PPT课件主要包含了内容索引，知识铺垫，必备知识，实验现象及分析，自我检测，问题探究，归纳拓展，应用体验，答案D，设计化学电源等内容，欢迎下载使用。

基础落实•必备知识全过关
重难探究•能力素养全提升
学以致用•随堂检测全达标
1.了解原电池的工作原理,从而形成证据推理与模型认知的学科核心素养。2.能设计简单的原电池,体现科学探究与创新意识的学科核心素养。
简单的铜锌原电池装置:1.原电池装置中有电流产生,在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应。2.电子不能通过电解质溶液,溶液中依靠离子的移动来导电。
一、铜锌原电池1.装置
二、原电池的工作原理1.原电池的定义:把化学能转变为电能的装置。2.原电池的构成条件
3.原电池的工作原理(1)电极。①负极:失去电子,发生氧化反应;②正极:得到电子,发生还原反应。(2)电子定向移动方向和电流方向。①电子从负极流出经外电路流入正极;②电流从正极流出经外电路流入负极;故电子定向移动方向与电流方向正好相反。
外电路中由电子的定向移动产生电流,“电子只走旱路,不走水路”
(3)离子移动方向。电解质溶液中阴离子向负极移动,阳离子向正极移动。【微思考】有盐桥的原电池中盐桥有什么作用?提示盐桥可使整个装置构成通路,可避免两溶液直接接触;平衡电荷;提高电池效率。
电解质溶液内部只有离子的定向移动,“电子不会游泳”
判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。(1)理论上说,所有的氧化还原反应都可设计成原电池。(　　)(2)在原电池中,发生氧化反应的一极一定是负极。(　　)(3)用Mg、Al分别作为电极,用NaOH溶液作为电解质溶液构成的原电池,Mg为正极。(　　)(4)原电池工作时,溶液中的阳离子向负极移动,盐桥中的阳离子向正极移动。(　　)
(5)一般来说,带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池效率高。(　　)(6)原电池放电时,外电路中电流由负极流向正极。(　　)(7)由于反应CaO+H2O==Ca(OH)2可以自发进行,且放出大量的热,故可以设计成原电池。(　　)
用葡萄发电让闹钟正常工作的实验中,工作原理是什么呢?你能用日常生活中的东西设计原电池吗?
提示葡萄发电类似意大利科学家伏特发明的伏特电池,能产生电流让闹钟正常工作。生活中的苹果、西红柿等都可以设计原电池。
1.原电池正、负极的判断
【微点拨1】原电池的正极和负极既与电极材料的性质有关,又与电解质溶液有关,不要认为活泼性强的金属一定是作为负极。
2.原电池的工作原理
【微点拨2】原电池中微粒移动方向(1)电子移动方向:从负极流出沿导线流入正极,电子不能通过电解质溶液。(2)若有盐桥,盐桥中的阴离子移向负极区,阳离子移向正极区。(3)若有交换膜,离子可选择性通过交换膜,如阳离子交换膜,阳离子可通过阳离子交换膜移向正极。
【典例1】分析下图所示的四个原电池装置,其中结论正确的是(　　)
A.①②中Mg是负极,③④中Fe是负极B.②中Mg是正极,电极反应为6H2O+6e-==6OH-+3H2↑C.③中Fe是负极,电极反应为Fe-2e-==Fe2+D.④中Cu是正极,电极反应为2H++2e-==H2↑
答案B解析②中Mg不与NaOH溶液反应,而Al能和NaOH溶液反应失去电子,故Al是负极;③中Fe在浓硝酸中钝化,Cu和浓硝酸反应失去电子,因此Cu是负极,A、C错误;②中正极反应为6H2O+6e-==6OH-+3H2↑,B正确;④中Cu是正极,电极反应为O2+2H2O+4e-==4OH-,D错误。
规律方法 (1)电极反应的书写方法。
(2)复杂电极反应的书写。复杂电极反应=总反应-较简单一极的电极反应如CH4酸性燃料电池中:CH4+2O2==CO2+2H2O……总反应2O2+8H++8e-==4H2O……正极反应CH4+2H2O-8e-==CO2+8H+……负极反应
变式训练1某兴趣小组同学利用氧化还原反应:2KMnO4+10FeSO4+8H2SO4==2MnSO4+5Fe2(SO4)3+K2SO4+8H2O,设计如图原电池,盐桥中装有饱和K2SO4溶液。下列说法正确的是(　　)
A.b电极上发生还原反应B.外电路电子的流向是从a到b
解析 首先把化学方程式改为离子方程式:2Mn +10Fe2++16H+==2Mn2++10Fe3++8H2O,依据离子反应:Fe2+→Fe3+,b电极上发生氧化反应,为负极,负极的电极反应为Fe2+-e- ==Fe3+,A错误;a电极上发生还原反应,得到电子,为正极,电子流向为b→a,B错误;盐桥中阴离子移向负极,因此盐桥中S 移向乙烧杯,C错误;正极的电极反应为Mn +8H++5e-==Mn2++4H2O,D正确。
1.若纯锌与粗锌(含Fe、C等)分别与同浓度的稀硫酸反应制取H2,哪种方法产生H2的速率快?提示粗锌产生H2的速率快。2.将金属a、b用导线相连插入稀硫酸中,发现金属b上产生气泡,则金属a与金属b相比较,谁更活泼?提示金属a更活泼。
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,形成原电池时会使反应速率加快。例如,在Zn与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液,Zn可置换出Cu,Cu能与Zn形成原电池使产生H2的反应速率加快。2.比较金属活动性强弱如有两种金属A和B,用导线将A和B连接后,插入到稀硫酸中,一段时间后,若观察到A溶解,而B上有气体放出,则说明A是负极,B是正极,即可以断定金属活动性:A>B。
实例:根据反应Cu+2Ag+==Cu2++2Ag设计电池。
【典例2】根据反应2FeCl3+Fe==3FeCl2设计一个原电池。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。
解析将题给反应拆成两个半反应:Fe-2e-==Fe2+(氧化反应),2Fe3++2e-==2Fe2+(还原反应)。负极发生氧化反应,电极材料应选参加反应的单质Fe,正极发生还原反应,电极材料应选比铁不活泼的金属或石墨等导体。负极电解质溶液选不能与铁反应的FeCl2溶液,正极电解质溶液选与铁能反应的FeCl3溶液。
变式训练2-1(2022陕西渭南一模)利用假单胞菌分解有机化合物的电化学原理如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.该过程将化学能转化为电能B.电子流向:B电极→用电器→A电极C.A电极上发生氧化反应,电极反应为X-2e-==Y+2H+D.当外电路通过4NA个电子时,消耗标准状况下氧气的体积为22.4 L
答案 B　解析 由题图可知,B极氧气得电子发生还原反应,为正极,电极反应为O2+4e-+4H+==2H2O,则A极为负极,失电子发生氧化反应,电极反应为X-2e-==Y+2H+,正极区消耗氢离子,负极区生成氢离子,氢离子由负极区通过质子交换膜进入正极区,据此分析解题。该装置是原电池,故化学能转化为电能,A正确;经分析可知:A电极为负极,B为正极,故电子由A电极→用电器→B电极,B错误;由题图知X到Y少了2个H原子,有机化合物X失去2个电子,电极反应正确,C正确;由反应O2+4e-+4H+==2H2O可知,1 ml氧气反应,转移4 ml电子,则当外电路通过4NA电子时,消耗标准状况下氧气的体积为22.4 L, D正确。
变式训练2-2等质量的两份锌粉a、b,分别加入过量的稀硫酸中,同时向a中滴入少量的CuSO4溶液,如图表示产生H2的体积(V)与时间(t)的关系,其中正确的是(　　)
答案D解析a中Zn与CuSO4溶液反应置换出Cu,Zn的量减少,产生H2的量减少,但Zn、Cu和稀硫酸形成原电池,反应速率加快,D项图示符合要求。
1.用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥(装有KNO3-琼脂的U形管)构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是(　　)①在外电路中,电流由铜电极流向银电极　②正极反应为Ag++e-==Ag　③实验过程中取出盐桥,原电池仍继续工作　④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池的总反应相同A.①②B.②③C.②④D.③④
答案C解析铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液及盐桥构成一个原电池,Cu是负极,Ag是正极,其电极反应分别为负极:Cu-2e-==Cu2+,正极:2Ag++2e-==2Ag,盐桥起到了传导离子、形成闭合回路的作用,电子的流向是由负极经导线流向正极,电流的方向与电子的流向相反,因此C正确。
2.下列关于原电池的叙述正确的是(　　)A.构成原电池的两极必须是两种不同金属B.原电池是将化学能转化为电能的装置C.原电池工作时总是负极溶解,正极上有物质析出D.原电池的正极是还原剂,总是溶液中的阳离子在此被还原答案B解析构成原电池的正极材料只要导电即可,可以是非金属如石墨等,A错误;对于燃料电池,电极不参与反应,C、D错误。
3.如下图所示的原电池装置,X、Y为两电极,电解质溶液为稀硫酸,外电路中的电子流向如图所示,对此装置的下列说法正确的是(　　)A.外电路的电流方向:X→外电路→YB.若两电极分别为Zn和石墨,则X为石墨,Y为ZnC.若两电极都是金属,则它们的活动性为X>YD.X极上发生的是还原反应,Y极上发生的是氧化反应
答案C解析由题图可知电子的流动方向是X→外电路→Y,则电流的方向就为Y→外电路→X,A错误;X为原电池的负极,Y为正极,则X为Zn,Y为石墨,B错误;若X、Y均为金属,则X的活动性比Y强,C正确;X极应发生氧化反应,Y极应发生还原反应,D错误。
4.利用反应Cu+2FeCl3==CuCl2+2FeCl2设计一个原电池,正极为　　　　,电极反应为　　　　　　　　　　　　;负极为　　　　,电极反应为　　　　　　　　　　　　　;电解质溶液是　　　　　　　　　。 
答案Pt(或C)　2Fe3++2e-==2Fe2+　Cu　Cu-2e-==Cu2+　FeCl3溶液解析根据已知的氧化还原反应设计原电池。首先将已知的反应拆成两个半反应(即氧化反应和还原反应):Cu-2e-==Cu2+,2Fe3++2e-==2Fe2+;然后结合原电池的电极反应特点分析可知,该电池的负极应该用Cu作为材料,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Pt或碳棒等,电解质溶液只能是含Fe3+的电解质溶液,如FeCl3溶液等。
5.由A、B、C、D四种金属按下表中的装置图进行实验。
根据实验现象回答下列问题:(1)装置甲中负极的电极反应是 　　　　　　。 (2)装置乙中正极的电极反应是 　　　　　　。 (3)装置丙中溶液的pH　　　　(填“变大”“变小”或“不变”)。 (4)四种金属活动性由强到弱的顺序是 　　　　　　。