2018高考化學(xué)第一輪復(fù)習(xí) 專題 化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能學(xué)案 魯科版.doc

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專題 化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 【本講教育信息】 一. 教學(xué)內(nèi)容： 高考第一輪復(fù)習(xí)《化學(xué)選修4》 第1章 化學(xué)反應(yīng)與能量 第3節(jié) 化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能——電池 1. 原電池的工作原理。 2. 化學(xué)電源。 （1）鋅錳干電池 （2）鉛蓄電池 （3）氫氧燃料電池 3. 金屬的腐蝕與防護(hù) （1）金屬腐蝕的電化學(xué)原理 （2）金屬的防護(hù) 二. 教學(xué)目的： 1. 了解原電池工作原理。 2. 掌握根據(jù)電極反應(yīng)判斷陰極和陽(yáng)極、根據(jù)電流方向判斷電池正極和負(fù)極的方法。 3. 了解電極反應(yīng)的概念。 4. 了解原電池的實(shí)際應(yīng)用、常見化學(xué)電源的種類及工作原理。 5. 了解金屬腐蝕的電化學(xué)原理以及防護(hù)的原則。 三. 重點(diǎn)和難點(diǎn) 1. 原電池的工作原理。 2. 電池電極的判斷，電極反應(yīng)和電池反應(yīng)式的書寫。 3. 金屬腐蝕的電化學(xué)原理及金屬的防護(hù)。 四. 考點(diǎn)分析 本節(jié)內(nèi)容在高考中的主要考查點(diǎn)是： 1. 原電池原理的應(yīng)用。 2. 電池電極的判斷。 3. 電極反應(yīng)和電池反應(yīng)式的書寫。 4. 金屬腐蝕的電化學(xué)原理及金屬防護(hù)措施。 五. 知識(shí)要點(diǎn) 1. 原電池是___________的裝置。鹽橋既可以使___________，又可以使___________，其導(dǎo)電原理是_________________________________。 2. 在銅鋅原電池中，電極反應(yīng)分別是：正極__________，負(fù)極___________?？偡磻?yīng)式是_________________________________。 3. 可充電電池放電時(shí)是___________，將___________能轉(zhuǎn)化為___________能，充電時(shí)是一個(gè)___________，將___________能轉(zhuǎn)化為___________能儲(chǔ)存起來(lái)。 4. 鋅錳干電池分為___________和___________兩種干電池，負(fù)極上發(fā)生的電極反應(yīng)為______________________，正極上發(fā)生的電極反應(yīng)為______________________。 5. 鉛蓄電池的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，其電極反應(yīng)式為：負(fù)極______________________，正極_________________________________。 6. 氫氧燃料電池，在酸性條件下電極反應(yīng)為：負(fù)極______________________，正極______________________。堿性條件下電極反應(yīng)為：負(fù)極______________________，正極______________________。 7. 吸氧腐蝕中，負(fù)極上發(fā)生的反應(yīng)為______________________，正極上發(fā)生的反應(yīng)為______________________，原電池反應(yīng)為______________________。 8. 金屬防護(hù)的方法主要有___________、___________、___________等。 注意： 1. 原電池的工作原理 （1）原電池的定義：能把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置叫原電池。原電池反應(yīng)的本質(zhì)是氧化還原反應(yīng)。 （2）原電池的電極：負(fù)極：電子流出的一極，發(fā)生氧化反應(yīng)的一極，電流流入的一極。 正極：電子流入的一極，發(fā)生還原反應(yīng)的一極，電流流出的一極。 （3）構(gòu)成原電池的條件： ①兩個(gè)活潑性不同的電極 ②電解質(zhì)溶液 ③形成閉合回路（或在溶液中接觸） 知識(shí)要點(diǎn) 實(shí)例 概念 將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置 CuSO4溶液 自發(fā)反應(yīng)： ＝Cu＋ZnSO4 實(shí)質(zhì) 化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 構(gòu)成前提 能自發(fā)地發(fā)生氧化還原反應(yīng) 構(gòu)成條件 ①兩個(gè)電極 ②電解質(zhì)溶液 ③“兩極”“一液”聯(lián)成回路 ④能自發(fā)地發(fā)生氧化還原反應(yīng) 電極構(gòu)成 負(fù)極：還原性相對(duì)較強(qiáng)的材料 正極：還原性相對(duì)較弱的材料 Zn板——負(fù)極 Cu板——正極 Zn板——負(fù)極 Cu板——正極 電極反應(yīng) 負(fù)極：失去電子，氧化反應(yīng) 正極：得到電子，還原反應(yīng) 負(fù)極：＋ 正極：→Cu 負(fù)極：＋ 正極：→Cu 電子流向電流流向 外電路：電子由負(fù)極流向正極，電流方向相反 內(nèi)電路：陰離子移向負(fù)極，陽(yáng)離子移向正極，電流由負(fù)極流向正極 外電路：電子由Zn板經(jīng)導(dǎo)線流向Cu板。內(nèi)電路：、移向Zn板（負(fù)極）；、移向Cu板（正極） 外電路：電子由Zn板經(jīng)導(dǎo)線流向Cu板 內(nèi)電路：鹽橋中的移向Zn板，鹽橋中的移向Cu板 電極反應(yīng)與反應(yīng)總式的關(guān)系 兩個(gè)電極反應(yīng)式加合，即得反應(yīng)總式 負(fù)極：＋ 正極：→Cu 總式：＝ 負(fù)極： 正極：→Cu 總式：＝ 重要應(yīng)用 ①制作電池 ②防止金屬被腐蝕 ③提高化學(xué)反應(yīng)速率 ①制作干電池、鉛蓄電池、新型高能電池；②用粗鋅代替純鋅制取，反應(yīng)速率快；③Fe與Zn相連接，處于電解質(zhì)溶液中，F(xiàn)e受保護(hù) 可設(shè)計(jì)和生產(chǎn)種類繁多的化學(xué)電池，且提高電池效率 2. 常見化學(xué)電源 名稱 電極材料 電解質(zhì) 電極反應(yīng) 電池反應(yīng) 酸式鋅錳干電池 正極：石墨 負(fù)極：鋅 NH4Cl和ZnCl2 負(fù)極：＋ 正極：→ ＋ 堿性鋅錳干電池 正極：MnO2 負(fù)極：鋅 KOH 負(fù)極：→ 正極：＋ ＝ 鉛蓄 電池 正極：PbO2 負(fù)極：Pb 30% H2SO4 溶液 負(fù)極： 正極：PbO2＋4H＋＋ ＋ 氫氧燃料電池 正極：石墨 負(fù)極：石墨 KOH 溶液 負(fù)極：4H2O＋4e－ 正極：→ 鋁—空氣—海水電池 負(fù)極： 正極： → = 鋅銀 電池 正極：Ag2O 負(fù)極：Zn KOH 溶液 負(fù)極：＋ 正極：= 鋰電池 正極：石墨 負(fù)極：Li LiAlCl4 SOCl2 負(fù)極： 正極： ＋ 3. 金屬的腐蝕與防護(hù) （1）金屬的腐蝕是指金屬或合金與周圍接觸到的氣體或液體進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而腐蝕損耗的過(guò)程。 ①實(shí)質(zhì)：金屬原子（M）失去電子而被氧化的過(guò)程，即。 ②類型：有電化學(xué)腐蝕和化學(xué)腐蝕兩種。 a. 電化學(xué)腐蝕：不純的金屬（或合金）接觸到電解質(zhì)溶液發(fā)生原電池反應(yīng)，相對(duì)較活潑的金屬失去電子而被氧化所引起的腐蝕。 以鐵為例 i 析氫腐蝕：正極反應(yīng)為： ii 吸氧腐蝕：正極反應(yīng)為： 負(fù)極均為： b. 化學(xué)腐蝕：金屬跟接觸到的物質(zhì)（一般為非電解質(zhì)）直接發(fā)生氧化還原反應(yīng)而引起的一種腐蝕。 （2）金屬的防護(hù) 金屬防護(hù)的基本思路是防止金屬與其他溶液化學(xué)物質(zhì)直接接觸，防止金屬形成原電池。常用的防護(hù)方法有：①改變金屬的結(jié)構(gòu)；②加保護(hù)層；③電化學(xué)保護(hù)法。 【典型例題】 例1. 從理論上說(shuō)氧化還原反應(yīng)都可以設(shè)計(jì)為原電池，試根據(jù)反應(yīng)：＋，設(shè)計(jì)一個(gè)原電池并寫出電極反應(yīng)。 分析：聯(lián)想銅、鋅、硫酸原電池的正、負(fù)極和電池總反應(yīng)：，分析氧化還原反應(yīng)：，Cu被氧化，因而作負(fù)極；被還原，作電解質(zhì)；再選擇一種比銅更不活潑的金屬或石墨作正極，即可構(gòu)成原電池。 答案：正極（石墨）： 負(fù)極（Cu）： 例2. 堿性電池具有容量大、放電電流大的特點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用。鋅—錳堿性電池以氫氧化鉀溶液為電解液，電池總反應(yīng)式為： 下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（ ） A. 電池工作時(shí)，鋅失去電子 B. 電池正極的電極反應(yīng)式為： C. 電池工作時(shí)，電子由正極通過(guò)外電路流向負(fù)極 D. 外電路中每通過(guò)0.2mol電子，鋅的質(zhì)量理論上減少6.5g 分析：鋅為電極，在反應(yīng)中失去電子；電池工作時(shí)，電流由正極通過(guò)外電路流向負(fù)極，而電子定向移動(dòng)的方向應(yīng)為電流的反方向，故C錯(cuò)誤。根據(jù)電子守恒可知D項(xiàng)正確。由該電池反應(yīng)的總反應(yīng)式和原電池的原理寫出正極反應(yīng)式，可知B正確。 答案：C 例3. 如圖所示，各燒杯中盛有海水，鐵在其中被腐蝕由快到慢的順序?yàn)椋? ） A. ②①③④ B. ④③①② C. ④②①③ D. ③②④① 分析：②、③、④實(shí)質(zhì)均為原電池裝置，③中Fe為正極，被保護(hù)；②、④中Fe為負(fù)極，均被腐蝕，但相對(duì)來(lái)說(shuō)，F(xiàn)e和Cu的金屬活動(dòng)性較Fe和Sn的差別大，故Cu—Fe原電池中Fe被腐蝕得最快。①中因鐵不純而發(fā)生微小原電池反應(yīng)。 答案：C 例4. 有X、Y、Z、W四種金屬。已知的堿性大于，可使Z氧化，W可與熱水反應(yīng)產(chǎn)生，X不能與熱水反應(yīng)，把X的金屬片插入稀硫酸，讓金屬絲Z與X接觸，則X的溶解速率加快，這四種金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱的關(guān)系一定是（ ） A. X>Y B. Z>Y C. W>Z D. Z>X 分析：由金屬的氫氧化物的堿性判斷金屬活動(dòng)性的前提條件是：主族元素的最高價(jià)氧化物的水化物堿性越強(qiáng)，則金屬的活動(dòng)性越強(qiáng)。實(shí)際上是比較金屬的還原性。 的堿性大于的堿性，沒(méi)有提到主族元素的最高價(jià)氧化物的水化物，所以不能確定X和Y的活動(dòng)性大小，可使Z氧化不能確定X和Z的金屬性的大小，如、，W可與熱水反應(yīng)產(chǎn)生，X不能與熱水反應(yīng)，可判斷金屬性W>X，另外，X>Z，因此，W>Z。 答案：C 例5. 阿波羅號(hào)宇宙飛船上使用的氫氧燃料電池，其電池反應(yīng)為：，電解質(zhì)溶液為KOH溶液，反應(yīng)保持在較高溫度，使蒸發(fā)，則下列敘述中正確的是（ ） A. 此電池能發(fā)出藍(lán)色火焰 B. 為正極，為負(fù)極 C. 工作時(shí)，電解質(zhì)溶液的pH不斷減小 D. 電極反應(yīng)為負(fù)極：；正極： 分析：原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。顯然選項(xiàng)A不正確。由于電池反應(yīng)為：，通的一極失電子為電池負(fù)極，發(fā)生反應(yīng)：＋，通的一極得電子為電池正極，發(fā)生反應(yīng)：。整個(gè)過(guò)程中介質(zhì)KOH并沒(méi)有消耗，由于不斷蒸發(fā)，pH基本保持不變。 答案：D 例6. 家用炒菜鐵鍋用水清洗放置后，出現(xiàn)紅棕色的銹斑，在此變化過(guò)程中不發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是（ ） A. B. C. D. 分析：洗過(guò)的鐵鍋在空氣中放置，可發(fā)生吸氧腐蝕。負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)為＋，正極發(fā)生的反應(yīng)為，總反應(yīng)式為= ，而又被氧化為紅褐色的。 答案：D 例7. 下圖為氫氧燃料電池原理示意圖，按照此圖的提示，下列敘述不正確的是（ ） A. a電極是負(fù)極 B. b電極的電極反應(yīng)為： C. 氫氧燃料電池是一種具有應(yīng)用前景的綠色電源 D. 氫氧燃料電池是一種不需要將還原劑和氧化劑全部?jī)?chǔ)藏在電池內(nèi)的新型發(fā)電裝置 分析：依據(jù)原電池原理判斷：a電極通入發(fā)生氧化反應(yīng)，作負(fù)極，其電極反應(yīng)為；b電極通入發(fā)生還原反應(yīng)，作正極，其電極反應(yīng)為；氫氧燃料電池的產(chǎn)物為，無(wú)污染，具有良好的應(yīng)用前景，且氧化劑（來(lái)自空氣）不必儲(chǔ)存在電池內(nèi)，由上知B項(xiàng)不正確。 答案：B