（新課標(biāo)）高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 專題四 基本理論 第18講 原電池 化學(xué)電源講解課件-人教版高三全冊(cè)化學(xué)課件

1、化學(xué)課標(biāo)版第18講原電池化學(xué)電源考點(diǎn)一原電池原理及應(yīng)用考點(diǎn)一原電池原理及應(yīng)用1.概念和反應(yīng)本質(zhì)概念和反應(yīng)本質(zhì)原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,其反應(yīng)本質(zhì)是氧化還原反應(yīng)。2.構(gòu)成條件構(gòu)成條件反應(yīng)能發(fā)生自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)(一般是活潑性強(qiáng)的金屬與電解質(zhì)溶液反應(yīng))電極一般是活潑性不同的兩個(gè)電極閉合回路形成需三個(gè)條件:電解質(zhì)溶液;兩電極直接或間接接觸;兩電極插入電解質(zhì)溶液中3.工作原理工作原理4.原電池原理的應(yīng)用原電池原理的應(yīng)用(1)設(shè)計(jì)制作化學(xué)電源(2)加快氧化還原反應(yīng)的速率一個(gè)自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng),設(shè)計(jì)成原電池時(shí)反應(yīng)速率增大。例如,在Zn與稀硫酸反應(yīng)時(shí)加入少量CuSO4溶液能使產(chǎn)生H2的反應(yīng)速

2、率加快。1.判斷正誤判斷正誤,正確的畫正確的畫“”,錯(cuò)誤的畫錯(cuò)誤的畫“”。(1)不是所有化學(xué)反應(yīng)都可以設(shè)計(jì)成原電池()(2)在原電池中,負(fù)極材料的活潑性一定比正極材料強(qiáng)()(3)帶有“鹽橋”的原電池比不帶“鹽橋”的原電池電流持續(xù)時(shí)間長()(4)原電池工作時(shí),溶液中的陽離子向負(fù)極移動(dòng),鹽橋中的陽離子向正極移動(dòng)()(5)在鋅銅原電池中,因?yàn)橛须娮油ㄟ^電解質(zhì)溶液形成閉合回路,所以有電流產(chǎn)生()(6)在原電池中,正極本身一定不參與電極反應(yīng),負(fù)極本身一定要發(fā)生氧化反應(yīng)()答案答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)2.【多維思考】(1)能用金屬代替鹽橋嗎?(2)有A、B、C、D四種金屬,做如下實(shí)驗(yàn):將A

3、與B用導(dǎo)線連接起來,浸入電解質(zhì)溶液中,B不易腐蝕;將A、D分別投入等物質(zhì)的量濃度的鹽酸中,D比A反應(yīng)劇烈;將銅浸入B的鹽溶液里,無明顯變化,如果把銅浸入C的鹽溶液里,有金屬C析出。據(jù)此判斷它們的活動(dòng)性由強(qiáng)到弱的順序是。答案答案(1)不能。(2)DABC題組一原電池工作原理題組一原電池工作原理1.(2017浙江嘉興模擬)下列說法中正確的是()A.構(gòu)成原電池的兩個(gè)電極必須是活潑性不同的兩種金屬B.右圖原電池中,電流由鋅棒經(jīng)外電路流向銅棒C.通過原電池,能將反應(yīng)的化學(xué)能全部轉(zhuǎn)化為電能D.銀鋅紐扣電池的總反應(yīng):Zn+Ag2O+H2OZn(OH)2+2Ag,其中Ag2O作正極,發(fā)生還原反應(yīng)答案答案D構(gòu)成

4、原電池的兩個(gè)電極不一定都是金屬,可以是一極為較活潑金屬,另一極為石墨棒,故A錯(cuò)誤;該原電池中,鋅為負(fù)極,銅為正極,電流由銅棒經(jīng)外電路流向鋅棒,故B錯(cuò)誤;通過原電池,能將反應(yīng)的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,由于存在能量損失,則不可能將化學(xué)能全部轉(zhuǎn)化為電能,故C錯(cuò)誤;由電池總反應(yīng)可知該紐扣電池的反應(yīng)中Zn為還原劑,Ag2O為氧化劑,故Zn為負(fù)極被氧化,Ag2O為正極被還原,故D正確。2.“軟電池”采用一個(gè)薄層紙片作為傳導(dǎo)體,在其一邊鍍鋅,而在其另一邊鍍二氧化錳,在紙內(nèi)的帶電離子“流過”水和氧化鋅組成的電解液。電池總反應(yīng)為:Zn+2MnO2+H2O2MnO(OH)+ZnO。下列說法正確的是()A.該電池的正極為

5、鋅B.該電池反應(yīng)中二氧化錳起催化作用C.電池正極反應(yīng)式:2MnO2+2e-+2H2O2MnO(OH)+2OH-D.當(dāng)0.1molZn完全溶解時(shí),流經(jīng)電解液的電子的物質(zhì)的量為0.2mol答案答案C該原電池中,鋅元素化合價(jià)由0價(jià)變?yōu)?2價(jià),鋅失電子作負(fù)極,故A錯(cuò)誤;該原電池中,錳元素化合價(jià)由+4價(jià)變?yōu)?3價(jià),所以二氧化錳作正極,故B錯(cuò)誤;電子從負(fù)極沿導(dǎo)線流向正極,不經(jīng)過電解質(zhì)溶液,故D錯(cuò)誤。3.分析下圖所示的四個(gè)原電池裝置,其中結(jié)論正確的是()A.中Mg作負(fù)極,中Fe作負(fù)極B.中Mg作正極,電極反應(yīng)式為6H2O+6e-6OH-+3H2C.中Fe作負(fù)極,電極反應(yīng)式為Fe-2e-Fe2+D.中Cu作正

6、極,電極反應(yīng)式為2H+2e-H2答案答案B中Mg不與NaOH溶液反應(yīng),而Al能和NaOH溶液反應(yīng)失去電子,故Al是負(fù)極;中Fe在濃硝酸中鈍化,Cu和濃硝酸反應(yīng)失去電子作負(fù)極,A、C錯(cuò);中電池總反應(yīng)為2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2,負(fù)極反應(yīng)式為2Al+8OH-6e-2Al+4H2O,則正極反應(yīng)式為6H2O+6e-6OH-+3H2,B正確;中Cu是正極,電極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-4OH-,D錯(cuò)。2O技法總結(jié)技法總結(jié)1.規(guī)避原電池工作原理的3個(gè)易失分點(diǎn)(1)原電池閉合回路的形成有多種方式,可以是用導(dǎo)線連接兩個(gè)電極,也可以是兩電極相接觸。(2)電解質(zhì)溶液中陰、陽離子的定向移

7、動(dòng),與導(dǎo)線中電子的定向移動(dòng)共同組成了一個(gè)完整的閉合回路。(3)電子不能通過電解質(zhì)溶液。 2.判斷原電池正、負(fù)極的判斷原電池正、負(fù)極的5種方法種方法原電池的正極和負(fù)極與電極材料的性質(zhì)有關(guān),也與電解質(zhì)溶液有關(guān),不要形成活潑金屬一定作負(fù)極的思維定式。題組二鹽橋原電池題組二鹽橋原電池4.(2016江西銅鼓二模)用銅片、銀片設(shè)計(jì)成如圖所示的原電池。以下有關(guān)該原電池的敘述中正確的是()A.電子通過鹽橋從乙池流向甲池B.銅導(dǎo)線替換鹽橋,原電池將能繼續(xù)工作C.開始時(shí),銀片上發(fā)生的反應(yīng)是:Ag-e-Ag+D.將銅片浸入AgNO3溶液中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)與該原電池總反應(yīng)相同答案答案D電子不經(jīng)過電解質(zhì)溶液,故A錯(cuò)誤;銅

8、導(dǎo)線代替鹽橋,乙池是原電池,甲池是電解池,故B錯(cuò)誤;銀片是原電池的正極,電極反應(yīng)是Ag+e-Ag,故C錯(cuò)誤;銅片浸入AgNO3溶液中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)與該原電池總反應(yīng)都是Cu+2Ag+2Ag+Cu2+,故D正確。5.控制適合的條件,將反應(yīng)Fe3+AgFe2+Ag+設(shè)計(jì)成如圖所示的原電池(鹽橋裝有瓊脂硝酸鉀溶液;靈敏電流計(jì)的0刻度居中,左右均有刻度)。已知接通后觀察到電流計(jì)指針向右偏轉(zhuǎn)。下列判斷中正確的是()A.鹽橋中的K+移向乙燒杯B.一段時(shí)間后,電流計(jì)指針反向偏轉(zhuǎn),越過0刻度,向左邊偏轉(zhuǎn)C.在外電路中,電子從石墨電極流向銀電極D.電流計(jì)指針居中后,往甲燒杯中加入一定量的鐵粉,電流計(jì)指針將向左偏轉(zhuǎn)

9、答案答案 D該原電池中,Ag失電子作負(fù)極,石墨作正極,鹽橋中K+移向正極(甲燒杯);一段時(shí)間后,原電池反應(yīng)結(jié)束,電流計(jì)指針指向0;原電池外電路電子由負(fù)極流向正極,所以電子從銀電極流向石墨電極;電流計(jì)指針居中后,往甲燒杯中加入一定量的鐵粉,由2Fe3+Fe3Fe2+,c(Fe3+)降低,c(Fe2+)增大,平衡Fe3+AgFe2+Ag+向左移動(dòng),故電流計(jì)指針向左偏轉(zhuǎn)。技法總結(jié)技法總結(jié)氧化還原反應(yīng)(可逆)設(shè)計(jì)成原電池的規(guī)律當(dāng)氧化劑得電子速率與還原劑失電子速率相等時(shí),可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài),電流計(jì)指針示數(shù)為零;當(dāng)電流計(jì)指針往相反方向偏轉(zhuǎn),暗示電路中電子流向相反,說明化學(xué)平衡移動(dòng)方向相反。題組三原電

10、池原理的應(yīng)用題組三原電池原理的應(yīng)用6.(2016江西萍鄉(xiāng)三模)X、Y、Z、M四種金屬,已知X可以從Y的鹽溶液中置換出Y;X和Z作原電池電極時(shí),Z為正極;Y和Z的離子共存于電解液中,Y離子先放電;M的離子的氧化性強(qiáng)于Y的離子。則這四種金屬的活動(dòng)性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)?)A.XYZMB.XZMYC.MZXYD.XZYM答案答案 DX可以從Y的鹽溶液中置換出Y,說明X的活動(dòng)性大于Y;X和Z作原電池電極時(shí),Z為正極,說明X的活動(dòng)性大于Z;Y和Z的離子共存于電解液中,Y離子先放電,說明Z的活動(dòng)性大于Y;M的離子的氧化性強(qiáng)于Y的離子,說明Y的活動(dòng)性大于M,所以得出這四種金屬的活動(dòng)性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)閄ZYM。7

11、.等質(zhì)量的兩份鋅粉a、b,分別加入過量的稀硫酸中,同時(shí)向a中放入少量的CuSO4溶液,如圖表示產(chǎn)生H2的體積(V)與時(shí)間(t)的關(guān)系,其中正確的是()答案答案 D等質(zhì)量的兩份鋅粉a、b,分別加入過量的稀硫酸中,同時(shí)向a中放入少量的CuSO4溶液,發(fā)生反應(yīng)Zn+Cu2+Zn2+Cu,形成Cu-Zn原電池,反應(yīng)速率增大,反應(yīng)用時(shí)小于b,生成的氫氣的量也少于b,圖像應(yīng)為D。8.(2016四川成都模擬)某?；瘜W(xué)興趣小組進(jìn)行探究性活動(dòng),將氧化還原反應(yīng):2Fe3+2I-2Fe2+I2,設(shè)計(jì)成帶鹽橋的原電池。提供的試劑:FeCl3溶液、KI溶液;其他用品任選。請(qǐng)回答下列問題:(1)請(qǐng)補(bǔ)充下面原電池的裝置圖,

12、在括號(hào)內(nèi)填上正、負(fù)極的材料、電解質(zhì)溶液。(2)發(fā)生氧化反應(yīng)的電極反應(yīng)式為。(3)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),外電路導(dǎo)線中(填“有”或“無”)電流通過。(4)平衡后向FeCl3溶液中加入少量FeCl2固體,當(dāng)固體全部溶解后,則此時(shí)該溶液中的電極變?yōu)?填“正”或“負(fù)”)極。答案答案(1)(2)2I-2e-I2(3)無(4)負(fù)解析解析(1)依據(jù)原電池原理分析,氧化還原反應(yīng)中Fe3+在正極得電子發(fā)生還原反應(yīng),I-在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng),負(fù)極所在的電解質(zhì)溶液為KI溶液,正極所在的電解質(zhì)溶液為FeCl3溶液。電極材料可選取惰性電極,如石墨(碳棒)或其他相對(duì)不活潑的金屬。(2)發(fā)生氧化反應(yīng)的電極是負(fù)極,I-失電子。(

13、3)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),從左到右和從右到左移動(dòng)的電子數(shù)目相同,故無電流產(chǎn)生。(4)平衡后向FeCl3溶液中加入少量FeCl2固體,平衡逆向移動(dòng),此時(shí)Fe2+失電子,電極變成負(fù)極。考點(diǎn)二化學(xué)電源考點(diǎn)二化學(xué)電源1.常見的化學(xué)電源常見的化學(xué)電源2.一次電池一次電池3.二次電池二次電池鉛蓄電池是最常見的二次電池,總反應(yīng)為Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)2PbSO4(s)+2H2O(l)4.燃料電池燃料電池(1)氫氧燃料電池是目前最成熟的燃料電池。(2)燃料電池的電極本身不參與反應(yīng),燃料和氧化劑連續(xù)地由外部供給。1.判斷正誤判斷正誤,正確的畫正確的畫“”,錯(cuò)誤的畫錯(cuò)誤的畫“”。(1)太陽能電

14、池不屬于原電池()(2)鉛蓄電池放電時(shí)的負(fù)極和充電時(shí)的陽極均發(fā)生氧化反應(yīng)()(3)鉛蓄電池工作時(shí),當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.2mol電子時(shí),消耗的H2SO4為0.1mol()(4)鉛蓄電池工作時(shí),當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.1mol電子時(shí),負(fù)極增重48g()答案答案(1)(2)(3)(4)2.【多維思考】(1)氫氧燃料電池以KOH溶液作電解質(zhì)溶液時(shí),工作一段時(shí)間后,電解質(zhì)溶液的濃度將,溶液的pH。(填“減小”“增大”或“不變”)(2)氫氧燃料電池以H2SO4溶液作電解質(zhì)溶液時(shí),工作一段時(shí)間后,電解質(zhì)溶液的濃度將,溶液的pH。(填“減小”“增大”或“不變”)答案答案(1)減小減小(2)減小增大1.(2016課標(biāo),11

15、,6分)Mg-AgCl電池是一種以海水為電解質(zhì)溶液的水激活電池。下列敘述錯(cuò)誤的是()A.負(fù)極反應(yīng)式為Mg-2e-Mg2+B.正極反應(yīng)式為Ag+e-AgC.電池放電時(shí)Cl-由正極向負(fù)極遷移D.負(fù)極會(huì)發(fā)生副反應(yīng)Mg+2H2OMg(OH)2+H2答案BMg-AgCl電池中,Mg為負(fù)極,AgCl為正極,故正極反應(yīng)式應(yīng)為AgCl+e-Ag+Cl-,B項(xiàng)錯(cuò)誤。題組一電極、電池反應(yīng)式的書寫題組一電極、電池反應(yīng)式的書寫2.(2016山東濰坊一模)鋰-銅空氣燃料電池容量高、成本低,具有廣闊的發(fā)展前景。該電池通過一種復(fù)雜的銅腐蝕“現(xiàn)象”產(chǎn)生電力,其中放電過程為2Li+Cu2O+H2O2Cu+2Li+2OH-。下列

16、說法中不正確的是()A.放電時(shí),Li+透過固體電解質(zhì)向Cu極移動(dòng)B.放電時(shí),正極的電極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-4OH-C.通空氣時(shí),銅被腐蝕,表面產(chǎn)生Cu2OD.整個(gè)反應(yīng)過程中,氧化劑為O2答案答案B放電時(shí),陽離子向正極移動(dòng),則Li+透過固體電解質(zhì)向Cu極移動(dòng),故A正確;根據(jù)電池總反應(yīng)知,放電時(shí),正極反應(yīng)式為Cu2O+H2O+2e-Cu+2OH-,故B錯(cuò)誤;由放電過程總反應(yīng)可知通空氣時(shí),銅被腐蝕,表面產(chǎn)生Cu2O,故C正確;放電時(shí)Cu2O轉(zhuǎn)化為Cu,則整個(gè)反應(yīng)過程中,銅相當(dāng)于催化劑,氧化劑為O2,故D正確。3.(2014大綱全國,9,6分)如圖是在航天用高壓氫鎳電池基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種金

17、屬氫化物鎳電池(MH-Ni電池)。下列有關(guān)說法不正確的是()A.放電時(shí)正極反應(yīng)為:NiOOH+H2O+e-Ni(OH)2+OH-B.電池的電解液可為KOH溶液C.充電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為:MH+OH-H2O+M+e-D.MH是一類儲(chǔ)氫材料,其氫密度越大,電池的能量密度越高答案答案C在金屬氫化物鎳電池(MH-Ni電池)中,MH(M為零價(jià),H為零價(jià))在負(fù)極發(fā)生反應(yīng):MH+OH-e-M+H2O,NiOOH在正極發(fā)生反應(yīng):NiOOH+H2O+e-Ni(OH)2+OH-,電解液可為KOH溶液,A、B正確;充電時(shí),陰極反應(yīng)式為M+H2O+e-MH+OH-,C錯(cuò)誤;MH中氫密度越大,單位體積電池所儲(chǔ)存的電量越多,即

18、電池的能量密度越高,D正確。思維建模思維建模1.電極反應(yīng)式書寫的三個(gè)步驟2.書寫電極反應(yīng)式的三個(gè)原則書寫電極反應(yīng)式的三個(gè)原則(1)共存原則因?yàn)槲镔|(zhì)得失電子后在不同介質(zhì)中的存在形式不同,所以電極反應(yīng)式的書寫必須考慮介質(zhì)環(huán)境。當(dāng)電解質(zhì)溶液呈酸性時(shí),不可能有OH-參加反應(yīng);堿性溶液中CO2不可能存在,也不可能有H+參加反應(yīng)。(2)得氧失氧原則得氧時(shí),在反應(yīng)物中加H2O(電解質(zhì)溶液為酸性時(shí))或OH-(電解質(zhì)溶液為堿性或中性時(shí));失氧時(shí),在反應(yīng)物中加H2O(電解質(zhì)溶液為堿性或中性時(shí))或H+(電解質(zhì)溶液為酸性時(shí))。(3)中性吸氧反應(yīng)成堿原則在中性電解質(zhì)溶液中,通過金屬吸氧所建立起來的原電池反應(yīng),其反應(yīng)的產(chǎn)

19、物是堿。4.(2016課標(biāo),11,6分)鋅空氣燃料電池可用作電動(dòng)車動(dòng)力電源,電池的電解質(zhì)溶液為KOH溶液,反應(yīng)為2Zn+O2+4OH-+2H2O2Zn(OH。下列說法正確的是()A.充電時(shí),電解質(zhì)溶液中K+向陽極移動(dòng)B.充電時(shí),電解質(zhì)溶液中c(OH-)逐漸減小C.放電時(shí),負(fù)極反應(yīng)為:Zn+4OH-2e-Zn(OHD.放電時(shí),電路中通過2mol電子,消耗氧氣22.4L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)24)24)題組二燃料電池題組二燃料電池答案答案C充電時(shí)為電解池,溶液中的陽離子向陰極移動(dòng),發(fā)生的反應(yīng)為2Zn(OH2Zn+O2+4OH-+2H2O,電解質(zhì)溶液中c(OH-)增大,故A項(xiàng)、B項(xiàng)均錯(cuò)誤;放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為Zn

20、+4OH-2e-Zn(OH,故C項(xiàng)正確;每消耗1molO2電路中通過4mol電子,故D項(xiàng)錯(cuò)誤。24)24)5.某汽車尾氣分析儀以燃料電池為工作原理測(cè)定CO的濃度,其裝置如圖所示,該電池中電解質(zhì)為氧化釔氧化鈉,其中O2-可以在固體介質(zhì)NASICON中自由移動(dòng)。(1)負(fù)極反應(yīng)式為;正極反應(yīng)式為。電池總反應(yīng)為。(2)如果將上述電池中電解質(zhì)“氧化釔氧化鈉,其中O2-可以在固體介質(zhì)NASICON中自由移動(dòng)”改為熔融的K2CO3,b極通入的氣體為氧氣和CO2,寫出相關(guān)的電極反應(yīng)式。負(fù)極:;正極:。電池總反應(yīng)為。答案答案(1)CO+O2-2e-CO2O2+4e-2O2-2CO+O22CO2(2)2CO-4e

21、-+2C4CO2O2+4e-+2CO22C2CO+O22CO223O23O解析解析(1)該裝置是原電池,通入一氧化碳的電極a是負(fù)極,負(fù)極上一氧化碳失電子發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)式為:CO+O2-2e-CO2;b為正極,電極反應(yīng)式為O2+4e-2O2-,總反應(yīng)式為2CO+O22CO2。(2)該電池的總反應(yīng)為2CO+O22CO2。正極反應(yīng)式為O2+4e-+2CO22C。負(fù)極反應(yīng)式=總反應(yīng)式-正極反應(yīng)式:2CO-4e-+2C4CO2。23O23O+得燃料電池總反應(yīng):CH4+2O2+2NaOHNa2CO3+3H2O,其離子方程式為CH4+2O2+2OH-C+3H2O。(2)然后寫出電池的正極反應(yīng)式根據(jù)燃料電池的特點(diǎn),一般在正極上發(fā)生還原反應(yīng)的物質(zhì)都是O2,電解質(zhì)溶液不同,其電極反應(yīng)有所不同,常見的類型有:酸性電解質(zhì)溶液環(huán)境下的電極反應(yīng)式:O2+4H+4e-2H2O。堿性電解質(zhì)溶液環(huán)境下的電極反應(yīng)式:O2+2H2O+4e-4OH-。固體電解質(zhì)(高溫下能傳導(dǎo)O2-)環(huán)境下的電極反應(yīng)式:O2+4e-2O2-。熔融碳酸鹽(如熔融K2CO3)環(huán)境下的電極反應(yīng)式:O2+2CO2+4e-2C。23O23O(3)最后根據(jù)電池的總反應(yīng)和正極反應(yīng)式寫出電池的負(fù)極反應(yīng)式:電池的總反應(yīng)-電池的正極反應(yīng)式=電池的負(fù)極反應(yīng)式。因?yàn)镺2不是負(fù)極反應(yīng)物,因此在將兩