人教版 (2019)选择性必修1第一节 原电池示范课ppt课件

这是一份人教版 (2019)选择性必修1第一节 原电池示范课ppt课件，共47页。PPT课件主要包含了2常用一次电池，PbO2，mol，CH3OH，OH-，O2-等内容，欢迎下载使用。

知识点一　一次电池1.化学电源包括　　　　电池、　　　　电池和　　　　电池等,根据原电池原理,设计和生产的种类繁多的化学电源在生活、生产和科研中得到广泛应用。 2.一次电池(1)特征活泼金属作负极,参与电极反应,放电完成后,不能再使用。
Zn+2OH-+2e-=Zn(OH)2
[素养养成] 能提供电能的装置都是化学电池,正确吗?如何判断电池的优劣?
提示:不正确,化学电池是将化学能转化成电能的装置,还有将其他形式的能量转化为电能的装置,如直接将太阳能转化为电能的硅太阳能电池,不属于化学电池。判断电池优劣主要从电池的比能量或比功率以及电池可储存时间的长短判断。
例2 有一种银锌微型纽扣电池,其电极分别是Ag2O和Zn,电解质溶液为KOH溶液,电极反应为Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O,Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-,电池总反应为Ag2O+Zn=2Ag+ZnO。下列有关叙述中不正确的是(　　)A.Zn为负极、Ag2O为正极B.电池工作时,正极质量逐渐减小C.电池工作时,电子由Zn极经外电路流向Ag2O极D.电路中每通过0.2 ml电子,负极的质量理论上减少6.5 g
[解析] 银锌电池的电极分别是Ag2O和Zn,电解质溶液为KOH溶液,电极反应为:Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O;Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-,则Zn为负极,发生氧化反应,Ag2O为正极,发生还原反应,电子由负极流向正极,以此来解答。Zn为负极、Ag2O为正极,A正确;电池工作时,正极发生反应:Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-,电极由Ag2O变为单质Ag,可见正极质量逐渐减小,B正确;电池工作时,电子由负极Zn极经外电路流向正极Ag2O极,C正确;负极是Zn,负极的电极反应式为Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O,Zn是+2价金属,每有1 ml Zn反应,转移2 ml电子,负极质量会增加8 g,D错误。
[方法提炼] 根据装置书写电极反应式的方法(1)先分析题目给定的图示装置,确定原电池的正极、负极及反应物,结合电解质溶液确定产物。(2)电极反应式的书写。负极:活泼金属或H2失去电子生成阳离子,若电解质溶液中的阴离子与生成的阳离子不共存,则该阴离子应写入负极反应式。如Zn-K2FeO4碱性电池中,负极反应式为Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2。正极:阳离子或氧化剂得到电子被还原。
知识点二　二次电池1.特征二次电池又称可充电电池或蓄电池,是一类放电后可以再充电而反复使用的电池。
2.常见二次电池(1)常见两种二次电池工作原理分析
Li1-xCO2+xLi++xe-=LiCO2
LixCy-xe-=xLi++Cy
(2)可充电电池原理示意图
[素养养成] 生活中用到的二次电池上标注的正负极符号,在充放电时分别表示什么含义?对应的电极分别发生什么反应?
提示:充电时,标正极符号的电极与电源的正极相连,作阳极发生氧化反应,同理,负极与外接电源的负极相连,作阴极发生还原反应。放电时,标正极符号的电极为原电池的正极,发生还原反应,负号的电极为负极,发生氧化反应。
(2)在完全放电耗尽PbO2和Pb时,若按图4-1-10连接,外加电源充电一段时间后,则在A电极上生成　　　。B电极上生成　　　　,充电完成后,重新放电,A电极为　　　极。 
铅蓄电池示意图图4-1-10
[方法提炼] 可充电电池放电、充电时的电极反应分析1.充电时电极的连接:充电的目的是使电池恢复其供电能力,因此负极应与电源的负极相连以获得电子,可简记为负接负后作阴极,正接正后作阳极。2.工作时的反应式:同一电极上的电极反应式、电池的总反应方程式,在充电与放电时,形式上恰好相反(同一电极周围,充电与放电时pH的变化趋势也恰好相反)。
知识点三　燃料电池1.特征燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电源。
2.常见燃料电池(1)氢氧燃料电池用Pt作电极,不断充入燃料(H2)和氧化剂(O2),分别在两极发生氧化反应和还原反应,电池总反应式是2H2+O2=2H2O。氢氧燃料电池在不同介质中的电极反应
2H2-4e-=4H+
O2+4H++4e-=2H2O
O2+2H2O+4e-=4OH-
2H2-4e-+4OH-=4H2O
(2)燃料电池的燃料除氢气外,还有烃、肼、甲醇、氨、煤气等气体或液体。若用导线相连的两个铂电极插入KOH溶液中,然后向两极分别通入甲醇(CH3OH)和氧气,发生原电池反应。在负极发生氧化反应的是　　　　　,其产物最终是　　　　　　,负极反应式是　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　; 正极反应式是　　　　　　　　　　　　　　;总反应式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
3O2+6H2O+12e-=12OH-
(3)书写电极反应式应注意电解质溶液的影响。①中性溶液反应物中无H+或OH-。②酸性溶液反应物、生成物中均无　　　。 ③碱性溶液反应物、生成物中均无　　　。 ④水溶液中不能出现　　　。 
[素养养成] 燃料电池主要有酸性燃料电池、碱性燃料电池、熔融盐燃料电池三种,正极参加反应的是氧气,三种情况下的电极反应式有什么不同?
例4 写出甲烷燃料电池在不同环境下的电极反应式。(1)酸性条件燃料电池总反应式:CH4+2O2=CO2+2H2O①燃料电池正极反应式:O2+4H++4e-=2H2O②①-②×2,得燃料电池负极反应式:　　　　　　　　　　　　　　。 
CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+
(3)固体电解质(高温下能传导O2-)燃料电池总反应式:CH4+2O2=CO2+2H2O①燃料电池正极反应式:O2+4e-=2O2-②①-②×2,得燃料电池负极反应式:　　　　　　　　　　　　　　。 
CH4+4O2--8e-=CO2+2H2O
[方法提炼] 燃料电池电极反应式的书写第一步:写出燃料电池反应的总反应式燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致,若产物能和电解质反应则总反应为加和后的反应。第二步:写出电池的正极反应式根据燃料电池的特点,一般在正极上发生还原反应的物质是O2,随着电解质溶液的不同,其电极反应式有所不同。
第三步:根据电池总反应式和正极反应式,写出负极反应式电池反应的总反应式-电池正极反应式=电池负极反应式。因为O2不是负极反应物,因此两个反应式相减时要彻底消除O2。
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。(1)碱性锌锰电池工作时电子由MnO2经外电路流向Zn极(　　)(2)铅蓄电池放电时,正极与负极质量均增加(　　)(3)铅蓄电池工作时,当电路中转移0.1 ml电子时,负极增重4.8 g(　　)(4)手机、电脑中使用的锂电池属于一次电池(　　)(5)氢氧燃料电池(酸性电解质)中O2通入正极,电极反应为O2+4H++4e-=2H2O (　　)(6)以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池,放电过程中,H+从正极区向负极区迁移 (　　)
2.某普通锌锰干电池的结构如图4-1-11所示。下列说法正确的是(　　)A.锌筒是原电池的正极B.石墨电极上发生氧化反应C.铵根离子流向石墨电极D.电子经石墨沿电解质溶液流向锌筒
[解析] 锌锰干电池中,锌作负极,锌失电子发生氧化反应,石墨作正极,二氧化锰在正极上得电子发生还原反应,氯化铵是电解质,据此分析。锌锰干电池中,锌筒作负极,石墨作正极,A错误;锌锰干电池中,锌筒作负极,石墨作正极,正极上二氧化锰得电子发生还原反应,B错误;原电池中阳离子定向移动到正极,故铵根离子流向石墨电极,C正确;电子经导线由负极锌筒流向正极石墨电极,D错误。
4.肼(N2H4)碱性燃料电池的原理示意图如图4-1-12所示,电池总反应为N2H4+O2=N2+2H2O。下列说法错误的是(　　)A.电极b发生氧化反应B.电流由电极b流出经用电器流入电极aC.物质Y是NaOH溶液D.电极a的电极反应式为:N2H4+4OH--4e-=N2↑+4H2O
[解析] 电极b处通入氧气,电极方程式为:O2+2H2O+4e-=4OH-,发生还原反应,是正极,A错误;电极b处通入氧气,发生还原反应,是正极,电极a为负极,电流由正极流向负极,B正确;肼(N2H4)空气燃料电池中,负极反应为:N2H4+4OH--4e-=4H2O+N2↑,正极反应为:O2+2H2O+4e-=4OH-,电极b处产生OH-,所以物质Y是NaOH,C正确;电极a处产生N2,发生氧化反应,电极反应式为:N2H4+4OH--4e-=4H2O+N2↑,D正确。
5.按要求回答下列问题:直接乙醇燃料电池(DEFC)具有很多优点,引起了人们的研究兴趣。现有以下三种乙醇燃料电池。
(1)三种乙醇燃料电池中正极反应物均为　　　　。 
[解析] (1)燃料电池中,通燃料的一极为负极,通氧气或空气一极为正极,根据装置图,正极反应物均为O2;
(2)碱性乙醇燃料电池中,电极a上发生的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(3)熔融盐乙醇燃料电池中若选择熔融碳酸钾为介质,电池工作时,电极b上发生的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　。 
1.Mg-H2O2电池可用于无人驾驶的潜航器。该电池以海水为电解质溶液,示意图如图。下列说法正确的是(　　)A.Mg电极是该电池的正极B.溶液中Cl-向正极移动C.该电池的总反应为:Mg+H2O2=Mg(OH)2D.H2O2在石墨电极上发生氧化反应
[解析] 镁-H2O2酸性燃料电池中,镁为活泼金属,失电子被氧化,应为原电池的负极,电极反应式为Mg-2e-=Mg2+,H2O2具有氧化性,得电子被还原,应为原电池的正极,电极反应式为H2O2+2e-=2OH-,结合原电池的工作原理解答该题。镁是活泼金属,Mg-2e-=Mg2+,Mg失电子是该电池的负极,A错误;原电池中阴离子移向负极,所以溶液中Cl-向负极移动,B错误;负极反应式为Mg-2e-=Mg2+,正极反应式为H2O2+2e-=2OH-,所以该电池的总反应为Mg+H2O2=Mg(OH)2,C正确; H2O2在石墨电极上得电子发生还原反应生成氢氧根离子,D错误。
2.一种用于驱动检验管道焊缝设备爬行器的甲醇-燃料电池的工作原理示意如图,下列有关该电池的说法正确的是(　　)A.该电池工作时,每消耗22.4 L CH3OH转移6 ml电子B.电子由电极a经负载流向电极b,再经过氢氧化钠溶液返回电极a,形成闭合回路C.电池工作时,OH-向电极a移动,溶液的pH减小D.电极b上发生的电极反应为O2+4H++4e-=2H2O
3.二氧化锰、锌是制造干电池的重要原料,也是重要的化工产品。(1)实验室用锌与稀硫酸制氢气,在反应过程中,溶液中水的电离平衡　　 　 (填“向左”“向右”或“不”)移动;若要使制取氢气的速率加快,要加入少量下列固体中的　　　(填编号)。 a. NaNO3　b. CuSO4　c. NaHSO3　d. CH3COONa
[解析] (1)随着反应的进行,溶液中c(H+)逐渐减小,水的电离平衡向右移动;原电池有加快反应速率的作用,选择b,a、c有其他气体生成,d是减小反应速率;
(2)锰与过量熔融的KOH和O2高温下反应,生成锰酸钾(K2MnO4),该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比是　　　。 
[解析] (2)1 ml还原剂Mn化合价升高6价,1 ml氧化剂O2化合价降低4价,可确定氧化剂与还原剂的物质的量之比;