高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)課件：第22課時《原電池化學(xué)電源》(3高考2模擬)

1、第22課時原電池化學(xué)電源課標(biāo)版課標(biāo)版 化學(xué)化學(xué)考試要點(diǎn)考試要點(diǎn)命題規(guī)律命題規(guī)律備考策略備考策略1.了解原電池的工作原理。2.能寫出電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式。3.了解常見化學(xué)電源的種類及其工作原理。1.本課時的主要考查內(nèi)容有:(1)原電池正、負(fù)極的判斷,電極反應(yīng)式的書寫,電子或電流的方向及溶液pH的變化等;(2)原電池的設(shè)計(jì)等。2.題型有選擇題、填空題。如2015年課標(biāo),11T;2015年江蘇單科,10T;2015年課標(biāo),26T等。對原電池原理的復(fù)習(xí)應(yīng)該針對以下幾點(diǎn):(1)理解原電池工作原理;(2)正、負(fù)電極的判斷;(3)電極反應(yīng)類型;(4)電極反應(yīng)式;(5)電子移動的方向或電流方向;(6)陌生

2、電極反應(yīng)式的書寫。考綱導(dǎo)學(xué)考綱導(dǎo)學(xué)一、原電池的工作原理一、原電池的工作原理1.概念和反應(yīng)本質(zhì)原電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,其反應(yīng)本質(zhì)是 。2.構(gòu)成原電池的條件3.工作原理(以銅鋅原電池為例)教材研讀教材研讀氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng)(1)反應(yīng)原理電極名稱負(fù)極正極電極材料鋅片銅片電極反應(yīng)Zn-2e- Zn2+Cu2+2e- Cu反應(yīng)類型 電子流向由Zn沿導(dǎo)線流向Cu鹽橋中離子移向鹽橋含飽和KCl溶液,K+移向正極,Cl-移向負(fù)極氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)還原反應(yīng)還原反應(yīng)(2)兩個裝置的比較圖1中Zn與Cu2+直接接觸,易造成能量損耗;圖2中,還原劑在負(fù)極區(qū),而氧化劑在正極區(qū),能避免能量損耗。4.原電池原

3、理的應(yīng)用(1)加快氧化還原反應(yīng)的速率一個自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng),設(shè)計(jì)成原電池時反應(yīng)速率 。例如,在Zn與稀硫酸反應(yīng)時加入少量CuSO4溶液能使產(chǎn)生H2的速率加快。(2)比較金屬的活動性強(qiáng)弱兩種金屬分別作原電池的兩極,一般作 的金屬比作 的金屬活潑。(3)設(shè)計(jì)制作化學(xué)電源加快加快負(fù)極負(fù)極正極正極a.將氧化還原反應(yīng)分成兩個半反應(yīng)。b.根據(jù)原電池的反應(yīng)特點(diǎn),結(jié)合兩個半反應(yīng)找出正、負(fù)極材料和電解質(zhì)溶液。如:根據(jù)反應(yīng)2FeCl3+Cu 2FeCl2+CuCl2設(shè)計(jì)的原電池為答案自測自測2判斷下列說法是否正確。(1)在原電池中,發(fā)生氧化反應(yīng)的一極一定是負(fù)極。( )(2)在原電池中,負(fù)極材料的活潑性一定比正

4、極材料強(qiáng)。( )自測自測1 下列裝置中,能構(gòu)成原電池的是 (填序號)。(3)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)。( )(4)帶有“鹽橋”的原電池比不帶“鹽橋”的原電池電流持續(xù)時間長。( )答案 (1) (2) (3) (4)二、化學(xué)電源二、化學(xué)電源1.一次電池(堿性鋅錳干電池)負(fù)極(Zn),電極反應(yīng)式:Zn+2OH-2e- Zn(OH)2正極(MnO2),電極反應(yīng)式:2MnO2+2H2O+2e- 2MnOOH+2OH-總反應(yīng):Zn+2MnO2+2H2O 2MnOOH+Zn(OH)22.二次電池(以鉛蓄電池為例)(1)放電時的反應(yīng)24OPbSO4+2H2O-2e-

5、 PbO2+4H+SPb+S-2e- PbSO4(1)放電時的反應(yīng)負(fù)極反應(yīng): ;正極反應(yīng): ;總反應(yīng):Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O。(2)充電時的反應(yīng)陰極反應(yīng): ;陽極反應(yīng): ;總反應(yīng):2PbSO4+2H2O Pb+PbO2+2H2SO4。3.燃料電池24O24O24OPbO2+4H+S+2e- PbSO4+2H2OPbSO4+2e- Pb+S燃料電池是一種連續(xù)地將燃料和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的化學(xué)電池。氫氧燃料電池是目前最成熟的燃料電池,可分為酸性氫氧燃料電池和堿性氫氧燃料電池。 酸性氫氧燃料電池堿性氫氧燃料電池負(fù)極反應(yīng)式 正極反應(yīng)式O2+4H+4e- 2H2O

6、O2+2H2O+4e- 4OH-總反應(yīng)式2H2+O2 2H2O2H2-4e- 4H+2H2+4OH-4e- 4H2O自測自測3判斷下列說法是否正確。(1)太陽能電池不屬于原電池。( )(2)鉛蓄電池放電時的負(fù)極和充電時的陽極均發(fā)生氧化反應(yīng)。( )(3)鉛蓄電池工作時,當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.2 mol電子時,消耗的H2SO4為0.1 mol。( )(4)鉛蓄電池工作時,當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.1 mol電子時,負(fù)極增重4.8 g。( )答案 (1) (2) (3) (4)自測自測4一種新型燃料電池,一極通入空氣,另一極通入丁烷氣體;電解質(zhì)是摻雜氧化釔(Y2O3)的氧化鋯(ZrO2)晶體,在熔融狀態(tài)下能傳導(dǎo)O2

7、-。下列對該燃料電池說法正確的是( )A.在熔融電解質(zhì)中,O2-由負(fù)極移向正極B.電池的總反應(yīng)是2C4H10+13O2 8CO2+10H2OC.通入空氣的一極是正極,電極反應(yīng)式為O2-4e- 2O2-D.通入丁烷的一極是正極,電極反應(yīng)式為C4H10+26e-+13O2- 4CO2+5H2O答案 B原電池的負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)式為C4H10-26e-+13O2- 4CO2+5H2O;原電池的正極發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為O2+4e- 2O2-,顯然在熔融電解質(zhì)中O2-從正極移向負(fù)極。本題答案為B?？键c(diǎn)一原電池正、負(fù)極的判斷考點(diǎn)一原電池正、負(fù)極的判斷原電池正、負(fù)極的判斷方法考點(diǎn)突破考點(diǎn)突破易

8、錯提示原電池的電極類型不僅跟電極材料有關(guān),還與電解質(zhì)溶液的性質(zhì)有關(guān),如Mg、Al在稀硫酸中構(gòu)成原電池時,Mg作負(fù)極,Al作正極,但若以NaOH溶液為電解質(zhì)溶液,則Al為負(fù)極,Mg為正極。典例典例1 分析下圖所示的四個原電池裝置,結(jié)論正確的是( ) A.(1)(2)中Mg作負(fù)極,(3)(4)中Fe作負(fù)極B.(2)中Mg作正極,電極反應(yīng)式為:6H2O+6e- 6OH-+3H2C.(3)中Fe作負(fù)極,電極反應(yīng)式為:Fe-2e- Fe2+D.(4)中Cu作正極,電極反應(yīng)式為:2H+2e- H2答案 B (1)中Mg作負(fù)極;(2)中Al作負(fù)極,發(fā)生的總反應(yīng)為2Al+2NaOH+2H2O 2NaAlO2+

9、3H2,Mg不與NaOH反應(yīng);(3)中Fe遇濃HNO3鈍化,Cu與濃HNO3反應(yīng):Cu+4HNO3(濃) Cu(NO3)2+2NO2+2H2O;(4)中Fe作負(fù)極,為中性環(huán)境,發(fā)生吸氧腐蝕。1-1將Fe片和石墨用導(dǎo)線相連,一組插入稀H2SO4中,一組插入FeCl3溶液中,分別形成了原電池。(1)這兩個原電池中,正極分別是 。A.石墨、石墨B.石墨、Fe片C.Fe片、Fe片D.Fe片、石墨(2)寫出插入稀H2SO4中形成原電池的正極反應(yīng)式(用離子方程式表示): 。(3)寫出插入FeCl3溶液中形成原電池的電池總反應(yīng)式(用離子方程式表示): 。答案 (1)A(2)2H+2e- H2(3)2Fe3+

10、Fe 3Fe2+解析當(dāng)電解質(zhì)溶液為稀H2SO4時,總反應(yīng)為Fe+H2SO4 FeSO4+H2,則負(fù)極為Fe,正極為石墨,正極反應(yīng)式為2H+2e- H2;當(dāng)電解質(zhì)溶液為FeCl3溶液時,總反應(yīng)為Fe+2FeCl3 3FeCl2,離子方程式為Fe+2Fe3+ 3Fe2+,負(fù)極為Fe,正極為石墨?？键c(diǎn)二原電池電極反應(yīng)式的書寫考點(diǎn)二原電池電極反應(yīng)式的書寫1.一般電極反應(yīng)式的書寫(1)確定原電池的正、負(fù)極的反應(yīng)物質(zhì)。(2)電極反應(yīng)式的書寫負(fù)極:失去電子生成陽離子,若電解質(zhì)溶液中的陰離子與生成的陽離子不共存,則該陰離子應(yīng)寫入負(fù)極反應(yīng)式。如鉛蓄電池負(fù)極反應(yīng)式為Pb+S-2e- PbSO4。正極:得到電子發(fā)生

11、還原反應(yīng)。24O(3)正、負(fù)極電極反應(yīng)式相加得到電池的總反應(yīng)式。2.復(fù)雜電極反應(yīng)式的書寫復(fù)雜電極反應(yīng)式=總反應(yīng)式-較簡單一極的電極反應(yīng)式3.燃料電池電極反應(yīng)式的書寫(1)正極反應(yīng)式的書寫正極通入的氣體一般是氧氣,根據(jù)電解質(zhì)的不同,分以下幾種情況:在酸性溶液中生成水:O2+4H+4e- 2H2O在堿性溶液中生成氫氧根離子:O2+2H2O+4e- 4OH-在固體電解質(zhì)(高溫下能傳導(dǎo)O2-)中生成O2-:O2+4e- 2O2-在熔融碳酸鹽(如熔融K2CO3)中生成碳酸根離子:O2+2CO2+4e- 2C(2)負(fù)極反應(yīng)式的書寫負(fù)極通入的是燃料,發(fā)生氧化反應(yīng),負(fù)極生成的離子一般與電解質(zhì)溶液中的陰離子結(jié)合

12、,有以下幾種情況:若負(fù)極通入的氣體是氫氣,則a.酸性溶液中:H2-2e- 2H+;b.堿性溶液中:H2-2e-+2OH- 2H2O;c.熔融氧化物中:H2-2e-+O2- H2O。23O若負(fù)極通入的氣體為含碳的化合物,如CO、CH4、CH3OH等,碳元素均轉(zhuǎn)化為正四價碳的化合物,在酸性溶液中生成CO2,在堿性溶液中生成C,熔融碳酸鹽中生成CO2,熔融氧化物中生成C;含有的氫元素最終轉(zhuǎn)化為水。如CH3OH燃料電池負(fù)極反應(yīng)式,在酸性溶液中為CH3OH-6e-+H2O CO2+6H+,在堿性溶液中為CH3OH-6e-+8OH- C+6H2O。4.書寫電極反應(yīng)式時應(yīng)注意的問題(1)兩電極得失電子數(shù)目相

13、等。(2)電極反應(yīng)式中常用“”而不用“”。(3)電極反應(yīng)式中若有氣體生成,需要加“”;弱電解質(zhì)或難溶物均以分子式表示,其余以離子符號表示。(4)書寫電極反應(yīng)式時要保證電荷守恒、原子守恒,可在電極反應(yīng)式一端根據(jù)需要添加H+或OH-或H2O。23O23O23O典例典例2 (2015山東濰坊模擬)鎂-過氧化氫燃料電池具有能量高、安全方便等優(yōu)點(diǎn),其總反應(yīng)為Mg+H2O2+H2SO4 MgSO4+2H2O,結(jié)構(gòu)示意圖如下所示。下列關(guān)于該電池的敘述正確的是( )A.電池內(nèi)部可以使用MnO2作填料B.電池工作時,H+向Mg電極移動C.電池工作時,正極的電極反應(yīng)式為Mg-2e- Mg2+D.電池工作時,電解質(zhì)

14、溶液的pH將不斷變大答案 DMnO2可催化H2O2分解,A項(xiàng)錯誤;電解質(zhì)溶液中的陽離子向正極移動,鎂作負(fù)極,B項(xiàng)錯誤;此反應(yīng)式為負(fù)極反應(yīng)式,C項(xiàng)錯誤;D項(xiàng)正確。2-1 (2015安徽示范高中聯(lián)考,18)(1)常溫下,0.5 mol甲醇在氧氣中完全燃燒生成CO2和液態(tài)水,放出熱量363.3 kJ。寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式: 。(2)請?jiān)O(shè)計(jì)一個燃料電池:電解質(zhì)溶液為強(qiáng)堿溶液,Pt作電極,在電極上分別通入甲醇和氧氣。通入甲醇的電極應(yīng)為 極(填“正”或“負(fù)”),該電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為 。(3)用Pt作電極電解1 L pH=6的硝酸銀溶液,如圖甲所示,則右邊電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為 。(4)某化學(xué)學(xué)

15、習(xí)興趣小組為了研究金屬的腐蝕現(xiàn)象,將一枚鐵釘放在“84”消毒液(有效成分為NaClO)中,某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖乙所示實(shí)驗(yàn)裝置,寫出石墨電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式: 。答案 (1)CH3OH(l)+3/2O2(g) CO2(g)+2H2O(l) H=-726.6 kJmol-1(2)負(fù)CH3OH+8OH-6e- C+6H2O(3)2H2O-4e- O2+4H+(4)ClO-+H2O+2e- Cl-+2OH-解析 (2)通入燃料的極為負(fù)極,在強(qiáng)堿性溶液中甲醇的氧化產(chǎn)物應(yīng)為碳酸鹽;(3)用惰性電極電解硝酸銀溶液時,陽極是水失去電子產(chǎn)生氧氣;(4)“84”消毒液中ClO-在正極得電子生成Cl-。23O原電池的設(shè)計(jì)1.設(shè)計(jì)依據(jù):氧化還原反應(yīng)及原電池的構(gòu)成條件。2.具體方法:(1)將已知氧化還原反應(yīng)拆分成兩個半反應(yīng)。(2)電極材料的選擇在原電池中,一般選擇活動性相對較強(qiáng)的金屬作負(fù)極;活動性相對較弱的金屬或?qū)щ姷姆墙饘僮髡龢O。一般來說,負(fù)極材料應(yīng)該能跟電解質(zhì)溶液發(fā)生反應(yīng)。(3)電解質(zhì)溶液的選擇電解質(zhì)溶液一般要能夠與負(fù)極材料發(fā)生反應(yīng),或者