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第4章 化学反应与电能-【知识清单】2022-2023学年高二化学单元复习知识清单(人教版2019选择性必修1).docxVIP

第4章 化学反应与电能-【知识清单】2022-2023学年高二化学单元复习知识清单(人教版2019选择性必修1).docx

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第四章化学反应与电能知识清单

考点1原电池

一、原电池的工作原理

1.定义和反应本质

(1)能量转化:把化学能能转化为电能能

(2)反应本质:发生氧化还原反应。

2.构成条件

(1)一看反应:看是否有能自发进行放热的氧化还原反应

(2)二看两电极:一般是活泼性不同的两电极(两种金属或一种金属和一种能导电的非金属)。

(3)三看是否形成闭合回路

①有电解质溶液或熔融的电解质

②两电极直接或间接接触

③两电极插入电解质溶液中。

3.工作原理(以锌铜原电池为例)

(1)电极反应

①负极:电子流出的一极,发生氧化反应;

②正极:电子流入的一极,发生还原反应。

(2)三个“流向”

①电子流向:负极eq\o(---------→,\s\up7(外电路))正极

②电流流向:正极eq\o(---------→,\s\up7(外电路))负极eq\o(-------→,\s\up7(内电路))正极

③离子流向:阳离子→正极;阴离子→负极

(3)盐桥作用

①导电:盐桥中离子的定向迁移构成了电流通路

②平衡电荷:使由它连接的两溶液保持电中性

③隔离:使相互反应的物质不接触

4.根据经验规律判断电池的正负极

(1)根据电极材料判断正负极

①金属单质和非金属形成的电池,金属单质为负极

②金属单质和化合物形成的电池,金属单质为负极

③电极材料相同的原电池,还原剂为负极

(2)根据电解质溶液的酸碱性及氧化性判断正负极

①能够和电解质溶液反应的电极为负极

②容易和电解质溶液反应的电极为负极

(3)燃料电池中,可燃物作负极,助燃物作正极

二、原电池原理的应用

1.比较金属活泼性

(1)基本规律:一般负极金属活泼

(2)特殊情况

①强碱性溶液中,Mg-NaOH溶液-Al原电池中,Al负极

②氧化性溶液中,Cu-浓硝酸-Fe原电池中,Cu是负极

③铅蓄电池,负极质量增加,正极质量增加

2.加快氧化还原反应的速率

(1)一个自发进行的氧化还原反应,设计成原电池时反应速率增大。

①向反应中加入少量不活泼金属的盐溶液

②不纯的金属腐蚀速率快

(2)金属腐蚀速率:电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀

(3)利用原电池原理可加快制氢气的速率,但可能影响生成氢气的量。需注意生成氢气的总量是取决于金属的量还是取决于酸的量。

①足量的锌和一定量的稀硫酸反应,加入少量硫酸铜,产生氢气的量不变

②一定量的锌和足量的稀硫酸反应,加入少量硫酸铜,产生氢气的量减少

3.设计原电池

(1)分析原电池反应,判断正负极和溶液

①能设计成原电池的反应一定是自发的、放热的氧化还原反应

②负极材料确定之后,正极材料的选择范围较广,只要合理都可以

(2)盐桥式原电池

①导电:盐桥中离子的定向迁移构成了电流通路

②平衡电荷:使由它连接的两溶液保持电中性,使电池能持续提供电流

③隔离:相互反应的电极和溶液通过盐桥隔离开

三、化学电源

1.分类:一次电池、二次电池和燃料电池等。

2.优点

3.判断电池优劣的主要标准

比能量

单位质量或单位体积所能输出电能的多少

比功率

单位质量或单位体积所能输出功率的大小

储存

电池可储存时间的长短

二、化学电源的分类及工作原理

1.一次电池

(1)特点:

①放电后不可再充电

②发生氧化还原反应的物质消耗到一定程度后,电池不能继续使用。

③电解质溶液制成胶状,不流动,也叫做干电池。

(2)常见类型:普通锌锰电池、碱性锌锰电池、银锌电池等。

(3)碱性锌锰电池的分析

基本

构造

负极:Zn

正极:MnO2

电解质:KOH

工作

原理

负极反应

Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2

正极反应

2MnO2+2H2O+2e-=2MnO(OH)+2OH-

总反应

Zn+2MnO2+2H2O=2MnO(OH)+Zn(OH)2

性能

比能量和可储存时间比普通锌锰电池均有提高

2.二次电池

(1)特点:放电后可再充电而反复使用,又称为可充电电池或蓄电池。

(2)常见类型:铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等。

(3)铅酸蓄电池——常见的二次电池

①构造

②工作原理:Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O

③铅酸蓄电池的优缺点

优点

电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉,可多次充放电

缺点

比能量低,笨重,废弃电池污染环境

3.燃料电池

(1)定义: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)特点:

①工作时,燃料和氧化剂连续地由外部供给,在电极上不断地进行反应,生成物不断地被排出。

②能量转化率高(>80%),排放废物少。

(3)氢氧燃料电池

①结构(如图)

②工作原理——以稀硫酸作电解质溶液为例

种类

酸性

负极

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