高考化学一轮总复习：第18讲 原电池化学电源.pptx

第18讲 原电池 化学电源,高考化学一轮复习,一、原电池工作原理及应用 1.概念 把① 化学能 转化为② 电能 的装置 2.构成条件 (1)有两个③ 活泼性不同 的电极; (2)将电极插入④ 电解质溶液 中并形成⑤ 闭合回路 (3)能自发进行的⑥ 氧化还原 反应教材研读,,3.工作原理 如图是Cu-Zn原电池示意图,名师点睛 在原电池内电路中,阳离子移向正极,阴离子移向负极(包 括盐桥中的阴、阳离子)这是因为负极发生的是失电子的反应,致使 该极附近有大量正电荷,所以溶液中的阴离子要移向负极;正极发生的 是得电子的反应,致使该极附近有大量负电荷,所以溶液中的阳离子要 移向正极可以简记为“正正负负”,即带正电荷的移向正极,带负电 荷的移向负极 4.原电池原理的应用 (1)比较金属的活动性强弱 原电池中,一般活动性相对较强的金属作负极,而活动性相对较弱的金 属(或导电的非金属)作正极 (2)加快化学反应速率,由于形成了原电池,导致反应速率加快如Zn与稀硫酸反应制氢气时, 可向溶液中滴加少量 CuSO4 溶液,形成Cu-Zn原电池,加快反应速 率 (3)用于金属的防护 使需要保护的金属制品作原电池正极而受到保护。

例如要保护一个铁 质的输水管道或钢铁桥梁,可将其与一块锌块相连,使 锌 作原电 池的负极 (4)设计制作原电池 设计原电池要紧扣构成原电池的三个条件: a.必须是能自发进行的氧化还原反应 b.根据氧化还原反应找出正、负极材料(一般,负极就是失电子的物质,,正极用比负极活动性差的金属即可,也可以用石墨)及电解质溶液 c.形成闭合回路 名师点睛 (1)电极材料的选择 在原电池中,一般选择活动性相对较强的金属作负极;活动性相对较弱 的金属或导电的非金属作正极 (2)电解质溶液的选择 电解质溶液一般要能够与负极材料发生反应,或者电解质溶液中溶解的 其他物质能与负极材料发生反应(如溶于溶液中的氧气)如果两个半 反应分别在两个容器中进行(中间连接盐桥),则两个容器中的电解质溶 液应含有相应电极材料的阳离子如在Cu-Zn原电池中,负极Zn浸泡在 含有Zn2+的电解质溶液中,而正极Cu浸泡在含有Cu2+的电解质溶液中自测1 判断正误,正确的划“√”,错误的划“✕” (1)在原电池中,发生氧化反应的一极是负极 ( ) (2)在原电池中,正极材料一定不参与电极反应,负极材料一定会发生氧 化反应 ( ) (3)其他条件均相同,带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池 电流持续时间长 ( ) (4)在铜锌原电池中,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)原电池的两极中较活泼的金属一定为负极 ( ) (6)铜锌原电池工作时,外电路电子由负极流向正极 ( ) (7)在原电池中,电子流出的一极是负极,被还原 ( ),√,√,√,✕,✕,✕,✕,自测2 请运用原电池原理设计实验,验证Cu2+、Fe3+氧化性的强弱。

请 写出电极反应式:负极 , 正极 ,并画出实验装置图,要求用烧杯和盐 桥,并标出外电路电子流向答案 Cu-2e- Cu2+ 2Fe3++2e- 2Fe2+,2.铅蓄电池 一种二次电池,其负极是④ 铅(或Pb) ,正极是⑤ 二氧化铅(或PbO2) ,电解质溶液是H2SO4溶液,它的电池反应式为Pb+PbO2+2H2SO4 2 PbSO4+2H2O 3.碱性氢氧燃料电池的电极反应 负极反应式:⑥ 2H2+4OH--4e- 4H2O ;正极反应式:⑦ O2+2H2O+ 4e- 4OH- ;电池反应式:⑧ 2H2+O2 2H2O 二、化学电源 1.分类 化学电源是能够实际应用的原电池作为化学电源的电池有① 一次 电池 、② 二次电池(或充电电池) 和③ 燃料电池 等自测3 充电电池充电时电极与外接电源的正、负极如何连接?,答案 充电时,充电电池的正极与外接电源的正极相连接,充电电池的 负极与外接电源的负极相连接自测4 (1)氢氧燃料电池以KOH溶液作电解质溶液时,工作一段时间 后,电解质溶液的浓度将 减小 ,溶液的pH 减小 填“减小” “增大”或“不变”) (2)氢氧燃料电池以H2SO4溶液作电解质溶液时,工作一段时间后,电解质 溶液的浓度将 减小 ,溶液的pH 增大 。

填“减小”“增大”或 “不变”),考点突破,考点 原电池正、负极的判断及电极反应式的书写,1.原电池正、负极的判断,考点 原电池正、负极的判断及电极反应式的书写,注意 原电池的正、负极不仅跟电极材料有关,还与电解质溶液的性 质有关,如Mg、Al在稀硫酸中构成原电池时,Mg作负极,Al作正极,但若 以NaOH溶液为电解质溶液,则Al为负极,Mg为正极 2.电极反应式的书写 (1)一般电极反应式的书写,(2)复杂电极反应式的书写 总体思路:复杂电极 反应式=总反应式-较简单一极 电极反应式 (3)燃料电池电极反应式的书写 Ⅰ.正极反应式的书写 正极通入的气体一般是氧气,根据电解质的不同,分以下几种情况: ①在酸性溶液中生成水:O2+4H++4e- 2H2O; ②在碱性溶液中生成氢氧根离子:O2+2H2O+4e- 4OH-; ③在固体电解质(高温下能传导O2-)中生成O2-:O2+4e- 2O2-; ④在熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)中生成碳酸根离子:O2+2CO2+4e- 2C Ⅱ.负极反应式的书写 负极通入的是燃料,发生氧化反应,负极生成的离子一般与正极产物结 合,有以下几种情况: ①若负极通入的气体是氢气,则 a.酸性溶液中:H2-2e- 2H+;,b.碱性溶液中:H2-2e-+2OH- 2H2O;,c.熔融氧化物中:H2-2e-+O2- H2O。

②若负极通入的气体为含碳的化合物,如CO、CH4、CH3OH等,碳元素 均转化为正四价碳的化合物,在酸性溶液中生成CO2;在碱性溶液中生成 C ;熔融碳酸盐中生成CO2;熔融氧化物中生成C 如CH3OH燃料 电池负极反应式在酸性溶液中为CH3OH-6e-+H2O CO2↑+6H+,在碱 性溶液中为CH3OH-6e-+8OH- C +6H2O 3.书写电极反应式时应注意的问题 (1)两电极得失电子数目相等 (2)电极反应式常用“ ”而不用“ ”表示 (3)书写电极反应式时要保证电荷守恒、原子守恒典例1 Li-SOCl2电池可用于心脏起搏器该电池的电极材料分别为锂 和碳,电解质是LiAlCl4-SOCl2电池的总反应可表示为4Li+2SOCl2 4LiCl+S+SO2↑请回答下列问题: (1)电池的负极材料为 ,发生的电极反应为 (2)电池的正极反应式为 答案 (1)锂 4Li-4e- 4Li+ (2)2SOCl2+4e- 4Cl-+S+SO2↑ 解析 分析各元素的化合价变化可知,Li失电子,被氧化,为还原剂;SOCl2 得电子,被还原,为氧化剂。

(1)负极材料为Li(还原剂),电极反应式为4Li-4e- 4Li+ (2)正极反应式可由总反应式减去负极反应式得到:2SOCl2+4e- 4Cl- +S+SO2↑1-1 分别写出甲烷燃料电池在下列环境下的电极反应式 (1)在酸性条件下 ①燃料电池总反应式:CH4+2O2 CO2+2H2O; ②燃料电池正极反应式:O2+4H++4e- 2H2O; 则燃料电池的负极反应式为 (2)在碱性条件下 ①燃料电池总反应式:CH4+2O2+2OH- C +3H2O; ②燃料电池正极反应式:O2+2H2O+4e- 4OH-; 则燃料电池的负极反应式为 (3)在固体电解质(高温下能传导O2-)环境下 ①燃料电池总反应式:CH4+2O2 CO2+2H2O;,②燃料电池正极反应式:O2+4e- 2O2-; 则燃料电池的负极反应式为 (4)在熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境下 ①燃料电池总反应式:CH4+2O2 CO2+2H2O; ②燃料电池正极反应式:O2+2CO2+4e- 2C ; 则燃料电池的负极反应式为 答案 (1)CH4-8e-+2H2O CO2+8H+ (2)CH4+10OH--8e- C +7H2O (3)CH4+4O2--8e- CO2+2H2O (4)CH4+4C -8e- 5CO2+2H2O,1-2 (1)铁是用途最广的金属材料之一,但生铁易生锈。

请讨论电化学 实验中有关铁的性质 ①某原电池装置如图所示,右侧烧杯中的电极反应式为 ,左侧烧杯中的c(Cl-) (填“增大”“减小”或“不 变”)②已知下图甲、乙两池的总反应式均为Fe+H2SO4 FeSO4+H2↑,且 在同侧电极(指均在“左电极”或“右电极”)产生H2请在两池上标 出电极材料(填“Fe”或“C”) (2)用高铁(Ⅵ)酸盐设计的高铁(Ⅵ)电池是一种新型充电电池,电解质溶 液为KOH溶液,放电时的总反应为3Zn+2K2FeO4+8H2O 3Zn(OH)2+2,Fe(OH)3+4KOH ①写出正极反应式: ②用高铁(Ⅵ)电池作电源,以Fe作阳极,Cu作阴极,对足量KOH溶液进行 电解,当电池中有0.2 mol K2FeO4反应时,在电解池中生成H2 L (标准状况)答案 (1)①2H++2e- H2↑ 增大 ②甲池中:左—Fe,右—C;乙池中:左—Fe,右—C (2)①Fe +4H2O+3e- Fe(OH)3+5OH- ②6.72 解析 (1)①原电池中Fe作负极,石墨作正极,右侧烧杯中的电极反应式 为2H++2e- H2↑。

盐桥中的Cl-向负极迁移,故左侧烧杯中c(Cl-)增 大②装置乙是电解装置,根据题给总反应式可知Fe只能作阳极(左 侧)由已知条件知,在装置甲中,Fe作原电池的负极,在左侧;C作原电池 的正极,在右侧2)②以得失电子守恒规律为桥梁建立K2FeO4和H2的 物质的量的关系:2K2FeO4~3H2,由此可知生成H2 0.3 mol,在标准状况下 的体积为6.72 L。