2020高考化学新一线大一轮复习人教通用版课件：第六章 第2讲 原电池　化学电源

1、第2讲 原电池 化学电源,【2019备考】 最新考纲：1.理解原电池的构成、工作原理及应用。2.能书写电极反应和总反应方程式。3.了解常见化学电源的种类及其工作原理。,考点一 原电池的工作原理及其应用 (频数： 难度：),氧化还原反应,3.工作原理,以锌铜原电池为例,(1)反应原理,自发发生的氧化还原反应并不一定是电极与电解质溶液反应，也可能是电极与溶解的氧气等发生反应，如将铁与石墨相连插入食盐水中。,Zn2e=Zn2,Cu22e=Cu,氧化反应,还原反应,负极,正极,1.(RJ必修2P42“实践活动”改编)如图所示是一位同学在测试水果电池，下列有关说法错误的是( ),A.若金属片A是正极，则该金属片上会产生H2 B.水果电池的化学能转化为电能 C.此水果发电的原理是电磁感应 D.金属片A、B可以一个是铜片，另一个是铁片 答案 C,2.(溯源题)(2016上海化学，8)图1是铜锌原电池示意图。图2中，x轴表示实验时流入正极的电子的物质的量，y轴表示_。,答案 探源：本考题源于教材RJ选修4 P71“图41锌铜原电池装置”，对原电池的工作原理进行了考查。,题组一 原电池基础 1.基础知识

2、判断，正确的打“”，错误的打“”,(1)在原电池中，发生氧化反应的一极一定是负极( ) (2)在原电池中，负极材料的活泼性一定比正极材料强( ) (3)在原电池中，正极本身一定不参与电极反应，负极本身一定要发生氧化反应( ) (4)在锌铜原电池中，因为有电子通过电解质溶液形成闭合回路，所以有电流产生( ),(5)CaOH2O=Ca(OH)2，可以放出大量的热，故可把该反应设计成原电池，把其中的化学能转化为电能( ) (6)在内电路中，电子由正极流向负极( ) (7)某原电池反应为Cu2AgNO3=Cu(NO3)22Ag，装置中的盐桥中可以是装有含琼胶的KCl饱和溶液( ) 答案 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7),2.课堂学习中，同学们利用铝条、锌片、铜片、导线、电流计、橙汁、烧杯等用品探究原电池的组成。下列结论错误的是( ),A.原电池是将化学能转化成电能的装置 B.原电池由电极、电解质溶液和导线等组成 C.图中电极a为铝条、电极b为锌片时，导线中会产生电流 D.图中电极a为锌片、电极b为铜片时，电子由铜片通过导线流向锌片 解析 D项，电极a为负极，电子由负极(锌

3、片)流出。 答案 D,【反思归纳】 规避原电池工作原理的3个失分点,(1)原电池闭合回路的形成有多种方式，可以是导线连接两个电极，也可以是两电极相接触。 (2)电解质溶液中阴、阳离子的定向移动，与导线中电子的定向移动共同组成了一个完整的闭合回路。 (3)无论在原电池还是在电解池中，电子均不能通过电解质溶液。,题组二 原电池原理的应用 3.用a、b、c、d四种金属按表中所示的装置进行实验，下列叙述中正确的是( ),A.装置甲中的b金属是原电池的负极 B.装置乙中的c金属是原电池的阴极 C.装置丙中的d金属是原电池的正极 D.四种金属的活泼性顺序：dabc 解析 甲中a溶解说明a是负极，活泼性ab，A错误；原电池用正极或负极命名电极，B错误，由乙中现象知活泼性bc；丙中d是负极，活泼性da，C错误；综上可知D正确。 答案 D,4.某学校研究性学习小组欲以镁条、铝片为电极，以稀NaOH溶液为电解质溶液设计原电池。,解析 铝能够与NaOH溶液反应，所以作原电池的负极，而镁与NaOH溶液不反应，故作原电池的正极。,【规律总结】 原电池设计程序,在设计原电池装置时，首先要书写出总氧化还原反应的离子

4、方程式，确定原电池的正、负极，再把总反应的离子方程式拆写成氧化反应(负极反应)和还原反应(正极反应)。,热点说明：相对于常规原电池，盐桥原电池能减少副反应，提高电池的供电效率。一些原电池装置考查题，常带有盐桥，正确理解盐桥作用，注意盐桥中的离子移向是解题关键。 1.盐桥的构成 盐桥里的物质一般是强电解质而且不与两池中电解质反应，教材中常使用装有饱和KCl琼脂溶胶的U形管，离子可以在其中自由移动，这样溶液是不致流出来的。 2.盐桥的作用 (1)连接内电路，形成闭合回路；(2)平衡电荷，使原电池不断产生电流。,3.单池原电池和盐桥原电池的对比,图1和图2两装置的比较,盐桥原电池装置分析,模型解题,1.一定条件下，实验室利用如图所示装置，通过测电压求算Ksp(AgCl)。工作一段时间后，两电极质量均增大。下列说法正确的是( ),答案 C,2.事实证明，能设计成原电池的反应通常是放热反应，下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是_(填序号，下同)。,a.C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g) H0 b.2H2(g)O2(g)=2H2O(l) H0 c.NaOH(aq)HCl(aq)=NaC

5、l(aq)H2O(l) H0 若以KOH溶液为电解质溶液，依据所选反应设计一个原电池，其正极的电极反应为_。 某同学用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥(装有琼脂KNO3的U形管)设计成一个原电池，如图所示，下列判断中正确的是_。,a.实验过程中，左侧烧杯中NO浓度不变 b.实验过程中取出盐桥，原电池能继续工作 c.若开始时用U形铜代替盐桥，装置中无电流产生 d.若开始时用U形铜代替盐桥，U形铜的质量不变,答案 b O24e2H2O=4OH d,可逆反应中的“盐桥”,答案 D,.向B烧杯中逐滴加入浓盐酸 .向B烧杯中逐滴加入40% NaOH溶液 结果发现电流表指针均发生偏转。 试回答下列问题： (1)两次操作过程中指针为什么发生偏转？_。 (2)两次操作过程中指针偏转方向为什么相反？试用化学平衡移动原理解释之。_。 (3)操作过程中，盐桥中的K移向_烧杯溶液(填“A”或“B”)。 (4)操作过程中，C1棒上发生的反应为_。,考点二 化学电源 (频数： 难度：),1.一次电池,(1)碱性锌锰干电池(图一),图一,图二,Zn2OH2e=Zn(OH)2,Zn2OH2

6、e=Zn(OH)2,2e=PbSO4(s),2e=PbSO4(s)2H2O(l),3.燃料电池,氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性两种：,探源：书写燃料电池的电极反应时，要注意溶液的酸碱性，介质的酸碱性对半反应及总反应书写的影响。,2H24OH4e=4H2O,O22H2O4e=4OH,1.教材知识思考(RJ选修4 P78“科学视野”微型燃料电池),微型燃料电池是采用甲醇(质子交换膜)取代氢作燃料设计而成的，性能良好，有望取代传统电池，说出此微型燃料电池的优点，并写出电池的负极反应。 提示 优点电池设计简单； 和传统充电电池比电池的能量密度高。 负极反应：CH3OH6eH2O=CO26H,答案 B,3.(溯源题)(2017课标全国，11)全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料，电池反应为：16LixS8=8Li2Sx(2x8)。判断下列说法是否正确,(1)电池工作时，正极可发生反应：2Li2S62Li2e=3Li2S4( ) (2)电池工作时，外电路中流过0.02 mol电子，负极材料减重0.14 g( ) (3)石墨烯

7、的作用主要是提高电极a的导电性( ) (4)电池充电时间越长，电池中Li2S2的量越多( ) 答案 (1) (2) (3) (4) 探源：本考题源于RJ选修4 P76“二次电池”及其知识拓展，对常见及新型电源的工作原理及电极反应进行了考查。,题组 教材常见传统电池的分析判断与拓展 1.铅蓄电池的工作原理为：PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O，研读下图，下列判断正确的是( ),答案 B,解析 由电池反应方程式知，铝为电池负极，铝失去电子转化为Al(OH)3，A、B正确；阴离子移向负极，C错误；由反应中锰元素价态变化知D正确。 答案 C,3.电池在现代社会中具有极其广泛的应用。,(1)银锌蓄电池是人造卫星所使用的高能电池之一，其放电时的反应是ZnAg2O=ZnO2Ag。则该电池的负极材料是_，放电时正极的电极反应式为_， 放电时负极区的pH_(填“增大”、“减小”或“不变”)。 (2)某氢氧燃料电池用固体金属化合物陶瓷作电解质(可电离出金属离子和O2)，两极上发生的反应为A极：2H22O24e=2H2O；B极：_。 电子流动的方向是_；假设该燃料电池工作时，每生成1 mol H

8、2O(l)时产生的最大电能为240 kJ，则该电池的能量转化效率为_(H2的燃烧热为285 kJmol1，最大电能与所能释放出的全部热量之比)。,答案 (1)锌 Ag2OH2O2e=2Ag2OH 减小 (2)O24e=2O2 由A极流向B极 84.2%,热点说明：随着全球能源逐渐枯竭，研发、推广新型能源迫在眉睫，因此，化学中的新型电源，成为科学家研究的重点方向之一，也成了高考的高频考点。高考中的新型化学电源，一般具有高能环保、经久耐用、电压稳定、比能量(单位质量释放的能量)高等特点。由于该类试题题材广、信息新、陌生度大，因此许多考生感觉难度大。但应用的解题原理仍然还是原电池的基础知识，只要细心分析，实际上得分相对比较容易。,1.新型燃料电池(Fuel Cell),燃料电池是利用氢气、碳、甲醇、硼氢化物、天然气等为燃料与氧气或空气进行反应，将化学能直接转化成电能的一类原电池。其特点是：(1)有两个相同的多孔电极，同时电极不参与反应(掺杂适当的催化剂)。(2)不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内。(3)能量转换率较高，超过80%(普通燃烧能量转换率30%多)。 【解题模板】,2.可充电电

9、池,对于一般的电池而言，充电电池具有一定的可逆性，在放电时，它是原电池装置；在充电时，它是电解过程，是一种经济、环保、电量足、适合大功率、长时间使用的电器。,【解题模板】,答案 C,3.电极反应式书写与判断的三个步骤,步骤一：负极失去电子发生氧化反应；正极上，溶液中阳离子(或氧化性强的离子)得到电子，发生还原反应，充电时则正好相反。 步骤二：两电极转移电子数守恒，符合正极反应加负极反应等于电池反应的原则； 步骤三：注意电极产物是否与电解质溶液反应，若反应，一般要将电极反应和电极产物与电解质溶液发生的反应合并。,“常考不衰”的燃料电池,模型解题,1.科学家设计出质子膜H2S燃料电池，实现了利用H2S废气资源回收能量并得到单质硫。质子膜H2S燃料电池的结构示意图如图所示。下列说法不正确的是( ),A.电极a为电池的负极 B.电极b上发生的电极反应为O24H4e=2H2O C.电路中每流过4 mol电子，在正极消耗44.8 L H2S D.每17 g H2S参与反应，有1 mol H经质子膜进入正极区,解析 电极a上H2S转化为S2，发生氧化反应，则电极a为电池的负极，A项正确；电极b上O2转化为H2O，电极反应式为O24H4e=2H2O，B

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