高中化学苏教版 (2019)必修 第二册第三单元 化学能与电能的转化集体备课ppt课件

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第三单元 化学能与电能的转化
必备知识 清单破
1.原电池的概念原电池是把化学能转化为电能的装置;原电池反应的本质是氧化还原反应。2.原电池的工作原理(以铜锌原电池为例)(1)示意图
(2)能量转化:化学能转化为电能。(3)电子的移动方向:从锌电极流出,经导线流向铜电极。(4)离子的移动方向:阳离子向正极移动,阴离子向负极移动。归纳总结    原电池工作时,电子从负极通过导线流向正极,阴、阳离子在电解质溶液中定向移动,闭合回路中形成电流,化学能转化为电能。
3.原电池的构成条件 
1.分类(1)一次电池:不能充电,用过之后不能复原。(2)二次电池:可充电,充电后能继续使用。(3)燃料电池:一般,通可燃物的一极作负极,通O2的一极作正极。2.常见的化学电源(1)锌锰干电池:锌为负极,石墨为正极,电池反应为Zn+2NH4Cl+2MnO2  Zn(NH3)2Cl2+2MnO(OH)。(2)银锌纽扣电池:负极是锌,正极是氧化银,电解质溶液是氢氧化钾溶液,电池反应为Zn+Ag2O+ H2O  Zn(OH)2+2Ag。
(3)铅蓄电池:负极是Pb,正极是PbO2,电解质是硫酸,电池反应为Pb+PbO2+2H2SO4  2PbSO4+2H2O。(4)镍氢电池:负极是贮氢合金,正极是泡沫氧化镍,电解质溶液是KOH溶液,电池反应为NiO(OH)+MH  NiO+M+H2O(MH表示贮氢合金M中吸收结合的氢)。(5)氢氧燃料电池:负极通氢气,正极通氧气,KOH溶液为电解质溶液,电池反应为2H2+O2  2H2O。(6)甲醇—空气燃料电池:负极通甲醇,正极通空气,电解质溶液是KOH溶液,电池反应为2CH3OH+3O2+4OH-  2C +6H2O。
1.电解池的概念　　将电能转化为化学能的装置。2.电解原理图示 
3.电解在物质制备中的应用(1)电解水制氢气和氧气化学方程式为2H2O  2H2↑+O2↑。(2)电解饱和食盐水制备烧碱、氯气和氢气　　化学方程式为2NaCl+2H2O  2NaOH+H2↑+Cl2↑。(3)电解法制取金属①电解熔融的氧化铝制备铝阴极:A +3e-  Al阳极:2 -4e-  O2↑总反应:2Al2O3  4Al+3O2↑②电解熔融的氯化钠、氯化镁、氯化钙可分别得到钠、镁、钙的单质。
(4)通常条件下,无法自发进行的氧化还原反应可通过电解的方法实现。
知识辨析1.原电池的电极材料必须都是金属。这种说法对吗?2.在铜锌原电池中,电子由锌通过导线流向铜,再由铜通过电解质溶液到达锌。这种说法对 吗?3.在原电池中,活泼的金属一定是负极。这种说法对吗?4.原电池中的负极反应一定是电极材料失电子。这种说法对吗?5.HCl+NaOH  NaCl+H2O是放热反应,可以设计成原电池。这种说法对吗?
一语破的1.不对。能导电的非金属也可以作电极材料,如石墨。2.不对。电子不能在电解质溶液中移动,电解质溶液中通过离子的定向移动形成电流。3.不对。活泼的金属不一定是负极。例如:Mg和Al用导线连接后插入NaOH溶液中,Mg是正 极,Al是负极。4.不对。如氢氧燃料电池中,负极反应为氢气失去电子。5.不对。该反应不是氧化还原反应,不能设计成原电池。
1 | 原电池的工作原理及应用
关键能力 定点破
1.原电池的工作原理(1)电子的移动方向:从负极流出,经导线流向正极。
(2)原电池装置的判断——“四看”一看本质——有无自发的氧化还原反应发生;二看电极——两电极为导体,且存在活泼性差异(燃料电池的电极一般为惰性电极);三看溶液——两电极插入电解质溶液中;四看回路——形成闭合回路。2.原电池原理的应用(1)加快氧化还原反应的反应速率:实验室用Zn和稀硫酸反应制取氢气时,可滴入几滴硫酸铜 溶液,形成原电池,加快反应速率。(2)比较金属活泼性强弱:原电池中,一般活泼金属作负极,发生氧化反应,不活泼金属作正极, 发生还原反应。
(3)设计原电池①定:确定一个能够自发进行的氧化还原反应。②拆:将氧化还原反应拆分为氧化反应和还原反应两个半反应,分别作为负极和正极的电极 反应,负极:还原剂失电子生成氧化产物;正极:氧化剂得电子生成还原产物。③找:根据氧化还原反应中的还原剂和氧化剂确定原电池的负极和电解质溶液,正极一般选 择不如负极活泼的金属或能导电的非金属。④画:连接电路形成闭合回路,画出原电池示意图。
典例 能实现反应2Fe3++Fe  3Fe2+的原电池是 (　    )A.正极为Cu,负极为Fe,电解质溶液为FeCl3溶液B.正极为C,负极为Fe,电解质溶液为FeSO4溶液C.正极为Fe,负极为Zn,电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液D.正极为Ag,负极为Cu,电解质溶液为CuSO4溶液
思路点拨    根据原电池总反应的离子方程式2Fe3++Fe  3Fe2+知,Fe作负极,比Fe活泼性差的金属或可导电的非金属作正极,选用可溶性的铁盐作电解质,据此解答。
解析    Cu是比Fe活泼性差的金属,Fe失电子发生氧化反应,Fe3+得电子发生还原反应,A项正 确;铁作负极,碳作正极,电解质溶液为FeSO4溶液,不能发生题述反应,B项错误;Zn作负极,Fe作 正极,电解质溶液为硫酸铁溶液,不能构成题述要求的原电池,C项错误;Cu作负极,银作正极, 电解质溶液为CuSO4溶液,不能发生题述反应,D项错误。
 　　书写技巧:若某电极反应式较难写出,可先写出较易写出的电极反应式,用总反应式减去 较易写出的电极反应式,即可得出较难写出的电极反应式。如CH3OCH3(二甲醚)-O2酸性燃料电池:
2 | 原电池电极反应式的书写
总反应式:CH3OCH3+3O2  2CO2+3H2O正极的电极反应式:3O2+12H++12e-  6H2O负极的电极反应式:CH3OCH3+3H2O-12e-  2CO2+12H+
典例 镁—空气电池的工作原理如图所示,电池反应为2Mg+O2+2H2O  2Mg(OH)2。下列有关该电池的说法正确的是 (　    )
已知:阳离子无法通过阴离子交换膜。A.氧气在Pt电极表面得到电子,故Pt电极为负极B.负极的电极反应式为Mg-2e-  Mg2+C.电池工作时,溶液中的Mg2+由负极移向正极D.当电路中转移0.04 ml电子时,参加反应的O2的体积为224 mL(标准状况下)