人教版高中化学选修4 第4章 电化学基础 章末归纳提升 名师公开课省级获奖课件(47张)
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人教版高中化学选修四 4.2 化学电源 名师公开课省级获奖课件(35张)1
第四章 电化学基础
第二节 化学电源
发明电池的故事
伏特是意大利帕维亚大学的研究电学的 物理学家。 有一天，伏特看了一位名叫加伐尼的解剖学 家的一篇论文，说动物肌肉里贮存着电，可以 用金属接触肌肉把电引出来。看了这篇论文， 伏特非常兴奋，便决定亲自来做这个实验。他 用许多只活青蛙反复实验，终于发现，实际情 况并不像加伐尼所说的那样，而是两种不同的 金属接触产生的电流，才使蛙腿的肌肉充电而 收缩。为了证明自己的发现是正确的，伏特决 定更深入地了解电的来源。
二次电池
又称充电电池或蓄电池 在放电后经充电可使电 池中的活性物质获得重 生，恢复工作能力，可 多次重复使用． 铅蓄电池、 锌银蓄电池、 镍镉电池、 锂离子电池
燃料电池
是一种连续地将燃料和 氧化剂的化学能直接转 化成电能的化学电源， 又称连续电池．
氢气、甲醇、天然气、 煤气与氧气组成燃料 电池。
定义
发明电池的故事
一天，他拿出一块锡片和一枚银币，把这两种 金属放在自己的舌头上，然后叫助手将金属导线把 它们连接起来，刹时，他感到满嘴的酸味儿。 接 为了纪念他的贡献，人们把电 着，他将银币和锡片交换了位置，当助手将金属导 线接通的一瞬间，伏特感到满嘴的咸味。 压的计量单位叫做伏特，简称伏， 这些实验证明，两种金属在一定的条件下就能产生 符号V。比如我们手电筒里的电池的 电流。伏特想，只要能把这种电流引出来，就能大 有作用。 电压是 1.5 伏特，我们家里的电灯的 伏特经过反复实验，终于发明了被后人称做“伏特电 电压是220伏特。 堆”的电池，这就是在铜板和锌板中间夹上卡纸和 用盐水浸过的布片，一层一层堆起来的蓄电池。这 种电池，今天仍然在使用着
充电
铅蓄电池
优点：
可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、 价格低廉。 缺点： 比能量低、笨重、废弃电池污染环境。
第二节 化学电源
发明电池的故事
伏特是意大利帕维亚大学的研究电学的 物理学家。 有一天，伏特看了一位名叫加伐尼的解剖学 家的一篇论文，说动物肌肉里贮存着电，可以 用金属接触肌肉把电引出来。看了这篇论文， 伏特非常兴奋，便决定亲自来做这个实验。他 用许多只活青蛙反复实验，终于发现，实际情 况并不像加伐尼所说的那样，而是两种不同的 金属接触产生的电流，才使蛙腿的肌肉充电而 收缩。为了证明自己的发现是正确的，伏特决 定更深入地了解电的来源。
二次电池
又称充电电池或蓄电池 在放电后经充电可使电 池中的活性物质获得重 生，恢复工作能力，可 多次重复使用． 铅蓄电池、 锌银蓄电池、 镍镉电池、 锂离子电池
燃料电池
是一种连续地将燃料和 氧化剂的化学能直接转 化成电能的化学电源， 又称连续电池．
氢气、甲醇、天然气、 煤气与氧气组成燃料 电池。
定义
发明电池的故事
一天，他拿出一块锡片和一枚银币，把这两种 金属放在自己的舌头上，然后叫助手将金属导线把 它们连接起来，刹时，他感到满嘴的酸味儿。 接 为了纪念他的贡献，人们把电 着，他将银币和锡片交换了位置，当助手将金属导 线接通的一瞬间，伏特感到满嘴的咸味。 压的计量单位叫做伏特，简称伏， 这些实验证明，两种金属在一定的条件下就能产生 符号V。比如我们手电筒里的电池的 电流。伏特想，只要能把这种电流引出来，就能大 有作用。 电压是 1.5 伏特，我们家里的电灯的 伏特经过反复实验，终于发明了被后人称做“伏特电 电压是220伏特。 堆”的电池，这就是在铜板和锌板中间夹上卡纸和 用盐水浸过的布片，一层一层堆起来的蓄电池。这 种电池，今天仍然在使用着
充电
铅蓄电池
优点：
可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、 价格低廉。 缺点： 比能量低、笨重、废弃电池污染环境。
高中化学人教版选修四 4.1 原电池 名师公开课省级获奖课件(12张)
练习
1、铜锌原电池（如下图）工作时，下列叙述不正确的是（ A．撤掉盐桥不能形成闭合回路，所以不能形成原电池 B．电池反应为Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu C．在外电路中，电子从负极流向正极 D．盐桥中的K＋移向ZnSO4溶液 ）
重点突破
二、正负极判断
练习
①②③④四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池； ①②相连时，外电路电流从②流向①；①③相连时，③为正极 ；②④相连时，②上有气泡逸出；③④相连时，③的质量减少 。据此判断这四种金属活动性由大到小的顺序是（ ）。 A．①③②④ B．①③④② C．③④②① D．③①②④
Cu
Zx.xk
ZnSO4溶液
CuSO4溶液
电极反应： - =Zn2+ Zn － 2e 负极： ； 正极： Cu2++2e--=Cu ； 总反应： Zn + Cu2+= Zn2+ + Cu。
盐桥的作用 连通电路 平衡电荷 维持稳定电流
锌半电池
提供电子 的物质
铜半电池
接受电子 的物质
重点突破
一、原电池工作原理
失电子，作负极
FeCl3溶液 。 电解质溶液是__________________
(3)两电极与电解质溶液共同构成 闭合回路 ； (4)能发生自发的氧化还原反应．
问题一、二
必修2教材中学的那种简易装置，工 作一段时间后，Zn片上会有少量Cu 析出，在Zn片上也出现了许多微小原 电池，电子直接转移至锌片上的铜， 因此导线上通的电子数会减少，故效 率降低．
铜锌原电池（盐桥）
Zn 盐桥
重点突破
三、电极反应的书写
练习
1、有一纽扣电池，其电极分别为Zn和Ag2O，以 KOH 溶液为电 解质溶液，电池的总 反应为Zn＋Ag2O＋H2O===2Ag＋Zn(OH)2。 (1)Zn发生________ 氧化 反应，是____ 负 极，电极反应式是 _________________________ Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH) 。
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●典例透析
•
(2014·高考福建卷)某原电池装置如图所示，
电池总反应为2Ag＋Cl2===2AgCl。下列说法正确的是( )
• A．正极反应为AgCl＋e－===Ag＋Cl－
• B．放电时，交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成
• C．若用NaCl溶液代替盐酸，则电池总反应随之改变
• D．当电路中转移0.01 mol e－时，交换膜左侧溶液中约减少 0.02 mol离子
• 解析：本题考查原电池知识，意在考查考生对原电池工作原 理的理解和应用能力。选项A，金属活泼性Fe>Sn，故Fe为 负极，该项错误；选项B，Fe失电子，质量逐渐减小，该项 错D,误3%；的选N项aCCl溶，液H＋为在中S性n极溶得液电，子铁生发成生H吸2，氧该腐项蚀错，误该；项选正项确。
• 答案：D
• 【答案】 D
●变式训练
1．(2015·高考复习卷)右图烧杯中的溶液为稀 硫酸(30%)与 NaCl 溶液(3%)的混合液。下列说法 正确的是( )
A．Sn 为负极，反应过程中失电子 B．反应过程中 Fe 电极一直处于恒重状态 C．Fe 电极有气泡生成 D．如果烧杯中的溶液是 3%的 NaCl 溶液，发生的是 Fe 的吸氧腐蚀
第四章 电化学基础
第四章 章末专题复习
1 知识网络·宏观掌控 2 专题突破·纵引横连
知识网络·宏观掌控
专题突破·纵引横连
原电池原理及应用
●专题归纳
• 1．原电池正负极的判断方法
• 原电池有两个极：一个正极，一个负极。判断原电池正负极 常用的方法有：
• (1)由组成原电池的电极材料判断：一般是活泼金属作负极， 活泼性较差的金属或能导电的非金属作正极。
减去已写出的电极反应式即得另一电极反应式。④检验电极 反应式的电荷、电子转移、质量是否守恒。
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经外电路
流入铜极
Zn2+
H+ SO42-
正极 氧化剂(H+)在铜 极上得到电子， 发生还原反应 2H+ +2e-=H2
电流方向
对锌铜原电 池工作原理旳进一步探究
？提出问题：
上图是我们在必修2中学习过旳将锌片和铜片置于稀硫酸 旳原电池，假如用它做电源，不但效率低，而且时间稍长 电流就不久减弱，所以不适合实际应用。这是什么原因造 成旳呢？有无什么改善措施？
（２）盐桥旳作用是什么？ 可提供定向移动旳阴阳离子 ，使由它连接旳两溶液保持 电中性，盐桥保障了电子经 过外电路从锌到铜旳不断转 移，使锌旳溶解和铜旳析出 过程得以继续进行。 ★（盐1）桥形旳成作闭用合：回路。沟通导外线电旳路作。用而是盐传桥递旳电作子用， （2）平衡电荷。 则是沟通内电路。
(3)双液原电池旳 优点：
极。
电池电极反应式旳类型
仅有负极材料 参加反应
电 池
两电极材料均 不参加反应
两电极材料均 参加反应
26
电池电极反应式旳书写
规则：先写出总反应，再写出某一种简朴旳半 反应，用总反应 减去半反应就得到另一 种半反应
由NordriDesign提供
一、仅有负极材料参加反应
参加反应旳金属电极本身为负极，负极参加反 应旳金属失电子（先写出负极反应式），正极是 介质溶液中旳微粒得电子（反应一般为析氢、吸 氧、析Cu、Ag等）。
讨论：
造成旳主要原因：因为在铜极上不久就汇集了许多氢气 泡，把铜极跟稀硫酸逐渐隔开，这么就增长了电池旳内 阻，使电流不能通畅。这种作用称为极化作用。
为了防止发生这种现象，设计如下图（书P71图4-1）所示 旳原电池装置，你能解释它旳工作原理吗？
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－ ＋ PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋SO2 ＋ 4H 4 － PbSO4＋2e－===Pb＋SO2 4
总反应式：③_______________________________________。
3．氢氧燃料电池。 酸性电解液：正极：O2＋4H＋＋4e－===2H2O 负极：2H2－4e－===4H＋ 总反应式：④________________________________________。 碱性电解液：正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 负极：⑤____________________________________________。 总反应式：O2＋2H2===2H2O
外电源的正极相连，负极变为电解池的阴极，与外电源负极相连。
(2)原电池工作原理中的易错问题小结 ①错误的根据“异性相吸”的电性理论，认为在原电池中电 解质溶液中的阳离子移向负极，阴离子移向正极。其实在原电池 工作时，阳离子移向正极，阴离子移向负极。 ②不要认为负极材料不与电解质溶液反应就不能构成原电
【解析】 锂离子电池放电时，为原电池，阳离子 Li＋向正极 移动，A 错误。锂硫电池充电时，为电解池，锂电极发生还原反应 生成 Li，B 正确。电池的比能量是指参与电极反应的单位质量的 电极材抖放出电能的多少，两种电池材料不同，显然其比能量不 同，C 错误。由图可知，锂离子电池的电极材料为 C 和 LiCoO2，
池，如燃料电池中的负极为惰性电极，该电极就不与电解质反应。 ③原电池中的活泼金属不一定都作负极，如 MgNaOH 溶液 Al 构成的原电池中，Al 能自发的与 NaOH 溶液发生氧化反应， 作负极。
④错误认为电解质溶液导电的原因是电子通过了电解质溶 液，实际上在闭合的电路中电子只走“陆路”(导线或电极)，离子 只走“水路”(电解质溶液)。
总反应式：③_______________________________________。
3．氢氧燃料电池。 酸性电解液：正极：O2＋4H＋＋4e－===2H2O 负极：2H2－4e－===4H＋ 总反应式：④________________________________________。 碱性电解液：正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 负极：⑤____________________________________________。 总反应式：O2＋2H2===2H2O
外电源的正极相连，负极变为电解池的阴极，与外电源负极相连。
(2)原电池工作原理中的易错问题小结 ①错误的根据“异性相吸”的电性理论，认为在原电池中电 解质溶液中的阳离子移向负极，阴离子移向正极。其实在原电池 工作时，阳离子移向正极，阴离子移向负极。 ②不要认为负极材料不与电解质溶液反应就不能构成原电
【解析】 锂离子电池放电时，为原电池，阳离子 Li＋向正极 移动，A 错误。锂硫电池充电时，为电解池，锂电极发生还原反应 生成 Li，B 正确。电池的比能量是指参与电极反应的单位质量的 电极材抖放出电能的多少，两种电池材料不同，显然其比能量不 同，C 错误。由图可知，锂离子电池的电极材料为 C 和 LiCoO2，
池，如燃料电池中的负极为惰性电极，该电极就不与电解质反应。 ③原电池中的活泼金属不一定都作负极，如 MgNaOH 溶液 Al 构成的原电池中，Al 能自发的与 NaOH 溶液发生氧化反应， 作负极。
④错误认为电解质溶液导电的原因是电子通过了电解质溶 液，实际上在闭合的电路中电子只走“陆路”(导线或电极)，离子 只走“水路”(电解质溶液)。
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A．Cu电极上发生还原反应 B．电子沿Zn→a→b→Cu路径流动 C．片刻后甲池中c(SO2 4 )增大
－
D．片刻后可观察到滤纸b点变红色
新课标 ·化学 选修4
【解析】
将装置中K闭合，该装置构成原电池，其中
Zn电极上发生氧化反应，Cu电极上发生还原反应，故A正 确；电子沿Zn→a，在a上溶液中的H＋得到电子，在b上溶 液中的OH 失去电子，电子不能直接由a→b，故B错误；该 装置工作过程中，甲、乙两烧杯中的SO
新课标 ·化学 选修4
【解析】 极。
(1)由图产生Cl2极为阳极知A为正极，B为负
(2)阳极室发生的反应依次为①2Cl －2e ===Cl2↑。 由产物CO2、N2知CO(NH2)2在此室反应被氧化， CO(NH2)2―→CO2＋N2，发生还原反应的为Cl2。故方程式 ②为CO(NH2)2＋3Cl2＋H2O===N2＋CO2＋6HCl。 (3)阴极室2H＋＋2e－===H2↑。 阳极室产生的H＋通过质子交换膜进入阴极室，从而使 阴极室H＋浓度保持不变。pH与电解前相比不变。
【解析】
解答本题时应特别注意，金属 Cu在电解池
和原电池中作何种电极。当断开K2，闭合K1时为电解池， 由于两极都有气泡冒出，故相当于惰性电极电解饱和食盐 水，故铜作阴极而石墨电池总反应的离子方程式为2Cl ＋2H2O =====
－
H2↑＋Cl2↑＋2OH－，A、B都错；当断开K1，闭合K2时组 成原电池，铜作负极而石墨作正极，故C错而D正确。
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新课标 ·化学 选修4
新课标 ·化学 选修4
(2012· 安徽高考)某兴趣小组设计如下微型实验 装置。实验时，先断开K2，闭合K1，两极均有气泡产生； 一段时间后，断开K1，闭合K2，发现电流表A指针偏转。
新课标 ·化学 选修4
下列有关描述正确的是(
－
－
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【答案】
－
(1)B
－
(2)2Cl －2e ===Cl2↑ CO(NH2)2＋3Cl2＋H2O===N2＋CO2＋6HCl (3)不变 7.2
新课标 ·化学 选修4
1．(2012· 福建高考)将如图所示实验装置的K闭合，下 列判断正确的是( )
新课标 ·化学 选修4
新课标 ·化学 选修4
①电源的负极为________(填“A”或“B”)。 ②阳极室中发生的反应依次为_________、 ________。 ③电解结束后，阴极室溶液的pH与电解前相比将 ______；若两极共收集到气体13.44 L(标准状况)，则除去的 尿素为________g(忽略气体的溶解)。
【答案】
D
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1.原电池和电解池的计算常涉及的问题 (1)两极产物的定量计算； (2)溶液pH的计算{pH＝－lg(H＋)}； (3)相对原子质量的计算和阿伏加德罗常数的值的测 定； (4)根据转移电子的量求产物的量或根据产物的量求转 移电子的量。
新课标 ·化学 选修4
2．常用的三种方法 (1)根据电子守恒法计算：用于串联电路、阴阳两极产 物、正负两极产物、相同电荷量等类型的计算，其依据是 电路上转移的电子数相等； (2)根据总反应式计算：先写出电极反应式，再写出总 反应式，最后根据总反应式列比例式计算； (3)根据关系式计算：由得失电子守恒关系找到已知量 与未知量之间的桥梁，得出计算所需的关系式。
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3．步骤 (1)根据现象或其他条件(如果是电解池，可以根据与电 源正负极的连接情况)，准确判定电极上发生氧化还原反应 的类型和电极名称； (2)准确写出电极反应式； (3)根据题目所给条件和所要求解的问题，使用上述合 适的方法建立等量关系求解。
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(2012· 重庆高考节选)人工肾脏可采用间接电化 学方法除去代谢产物中的尿素，原理如图。
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原电池 将化学能转变成 电能的装置
电解池 将电能转变成化 学能的装置
电镀池 应用电解原理在某些 金属表面镀上一层其 他金属的装置
定义
装置举例
新课标 ·化学 选修4
)
A．断开K2，闭合K1时，总反应的离子方程式为： 通电 2H ＋2Cl =====Cl2↑＋H2↑
＋ －
B．断开K2，闭合K1时，石墨电极附近溶液变红 C．断开K1，闭合K2时，铜电极上的电极反应式为： Cl2＋2e－===2Cl－ D．断开K1，闭合K2时，石墨电极作正极
新课标 ·化学 选修4
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【解析】
－ －
电解Na2SO4溶液发生的电极反应：阳极为
＋ －
4OH －4e ===2H2O＋O2↑，阴极为4H ＋4e ===2H2↑， 电解的总反应方程式为2H2O电解,2H2↑＋O2↑。阴极逸出a mol H2，水被电解了18a g，则剩余溶液的质量分数为
142W 7 100W ×100%＝ %。 322W＋18a 161W＋18a
2－ 4
－
的浓度都不改
变，只是盐桥中的Cl－和K＋分别向甲、乙两烧杯中移动，故 C错误；在b处溶液中的OH－失去电子，c(OH－)减小，c(H＋) 增大，b处滤纸不可能变红色，故D错误。
【答案】 A
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2．在25 ℃时，将两个铂电极插入一定质量的饱和硫酸 钠溶液中进行电解。通电一段时间后，阴极上逸出a mol气 体，同时有W g Na2SO4· 10H2O晶体析出。若温度不变，则 剩余溶液中溶质的质量分数为( W A. ×100% W＋18a 7100 W C. % 161W＋36a ) W B. ×100% W＋36a 7 100W D. % 161W＋18a
【答案】 D
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3．(2012· 山东高考)下列与金属腐蚀有关的说法正确的 是( )
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A．图a中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严 重 B．图b中，开关由M改置于N时，CuZn合金的腐蚀速 率减小 C．图c中，接通开关时Zn腐蚀速率增大，Zn上放出气 体的速率也增大 D．图d中，ZnMnO2干电池自放电腐蚀主要是由 MnO2的氧化作用引起的