【人教創(chuàng)新設(shè)計(jì)】高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第二節(jié) 原電池 化學(xué)電源課件 新人教

1.了解原電池的工作原理，能寫出電極反應(yīng)式和電池反應(yīng)方程式。2．了解常見(jiàn)化學(xué)電源的種類及其工作原理。

第二節(jié)原電池化學(xué)電源1．原電池裝置能量轉(zhuǎn)化特點(diǎn)

轉(zhuǎn)化為

。2．原電池的電極

原電池的負(fù)極——

金屬——發(fā)生

反應(yīng)——向外電路

電子

原電池的正極——

金屬(或石墨)——發(fā)生

——

外電路提供的電子化學(xué)能電能活潑氧化提供不活潑還原反應(yīng)接受3．原電池的構(gòu)成條件 (1)能自發(fā)地發(fā)生

。 (2)電解質(zhì)溶液(構(gòu)成電路或參加反應(yīng))。 (3)由還原劑和導(dǎo)體構(gòu)成

極系統(tǒng)，由氧化劑和導(dǎo)體構(gòu)成

極系統(tǒng)。 (4)形成

(兩電極接觸或用導(dǎo)線連接)。4．原電池工作原理

以稀H2SO4作為電解質(zhì)溶液的Cu—Zn原電池為例： (1)電極：

為負(fù)極，

為正極氧化還原反應(yīng)負(fù)正閉合回路ZnCu(2)電極反應(yīng)：Zn為負(fù)極：發(fā)生

反應(yīng)：

；Cu為正極，發(fā)生

反應(yīng)：

。(3)電子和電流方向：電子從

流出經(jīng)

流入

；電流從

流出經(jīng)外電路流入

。(4)離子的遷移方向電解質(zhì)溶液中，陰離子向

遷移，陽(yáng)離子向

遷移。氧化還原負(fù)極導(dǎo)線正極正極負(fù)極負(fù)極正極Zn－2e－===Zn2＋2H＋＋2e－===H2↑原電池的工作原理和電子流向可用下列圖示表示：延伸：原電池判定：先分析有無(wú)外接電源，有外接電源者為電解池，無(wú)外接電源者可能為原電池，然后依據(jù)原電池的形成條件分析判定，主要思路是“四看”：①一看電極：兩極為導(dǎo)體且活潑性不同；②再看溶液：兩極插入電解質(zhì)溶液中；③三看回路：形成閉合回路或兩極接觸；④四看本質(zhì)：有無(wú)氧化還原反應(yīng)發(fā)生。1．一次電池：如堿性鋅錳電池，電解質(zhì)溶液為KOH溶液中：

負(fù)極：

正極：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnO(OH)＋2OH－ 電池反應(yīng)的總反應(yīng)式為：

。2．二次電池(可充電，可多次重復(fù)使用)

如鉛蓄電池：H2SO4作電解質(zhì)溶液Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2(1)放電時(shí)：負(fù)極：

；正極：

；總反應(yīng)：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O(2)充電反應(yīng)為電解過(guò)程，是放電反應(yīng)的逆過(guò)程陰極：

；陽(yáng)極：

；總反應(yīng)：2PbSO4＋2H2OPb＋PbO2＋2H2SO4。3．燃料電池 (1)氫氧燃料電池 ①用酸性電解質(zhì)時(shí)： 負(fù)極：

； 正極：

； 總反應(yīng)：H2＋O2===H2O。 ②用NaOH等堿性溶液時(shí)： 負(fù)極：

； 正極：

； 總反應(yīng)：H2＋O2===H2O。H2－2e－===2H＋H2＋2OH－－2e－===2H2O

(2)CH4燃料電池：電解質(zhì)為KOH負(fù)極：

；正極：

；總反應(yīng)：CH4＋2O2＋2KOH===C2CO3＋3H2O。延伸：(1)燃料電池的電極不參與反應(yīng)，有很強(qiáng)的催化活性，起導(dǎo)電作用。 (2)燃料電池在負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)的是燃料(如H2、CH4、CH3OH等)，在正 極上參與反應(yīng)的是空氣或氧氣，電解質(zhì)溶液一般是KOH溶液。 (3)書(shū)寫電極反應(yīng)方程式時(shí)：酸性條件下可用H＋和H2O配平；堿性條件可用 OH－和H2O配平。2O2＋4H2O＋8e－===8OH－1．正負(fù)極的判斷

在書(shū)寫原電池的電極反應(yīng)式時(shí)，首先應(yīng)正確判斷原電池的兩個(gè)電極哪一個(gè)是正極，哪一個(gè)是負(fù)極。常用的判斷方法有： (1)根據(jù)電子流動(dòng)方向判斷。在原電池中，電子流出的一極是負(fù)極；電子流入的一極是正極。 (2)根據(jù)兩極材料判斷。一般活潑性較強(qiáng)金屬為負(fù)極；活潑性較弱的金屬或能導(dǎo)電的非金屬為正極。(3)根根據(jù)原電電池里電電解質(zhì)溶溶液內(nèi)離離子的定定向流動(dòng)動(dòng)方向判判斷。陽(yáng)陽(yáng)離子向向正極移移動(dòng)，陰陰離子向向負(fù)極移移動(dòng)。(4)根根據(jù)原電電池兩極極發(fā)生的的變化來(lái)來(lái)判斷。。負(fù)極總總是失去去電子，，發(fā)生氧氧化反應(yīng)應(yīng)，正極極總是得得到電子子發(fā)生還還原反應(yīng)應(yīng)。(5)根根據(jù)現(xiàn)象象判斷。。溶解的的一極為為負(fù)極，，質(zhì)量增增加或放放出氣體體的一極極為正極極。2．電極極反應(yīng)式式的書(shū)寫寫書(shū)寫電極極反應(yīng)式式時(shí)，按按照負(fù)極極發(fā)生氧氧化反應(yīng)應(yīng)，正極極發(fā)生還還原反應(yīng)應(yīng)，首先先正確判判斷出電電極反應(yīng)應(yīng)產(chǎn)物，，然后結(jié)結(jié)合反應(yīng)應(yīng)物及轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移電子子數(shù)量寫寫出反應(yīng)應(yīng)式， (1)根據(jù)兩個(gè)電極反應(yīng)式，寫出總反應(yīng)式。使兩個(gè)電極反應(yīng)式得失電子數(shù)相等后，將兩式相加，消去相同的化學(xué)式。 (2)根據(jù)總反應(yīng)式寫電極反應(yīng)式一般分四個(gè)步驟：①列物質(zhì)，標(biāo)得失；②選離子，配電荷；③配個(gè)數(shù)，巧用水；④兩式加，驗(yàn)總式?！纠?】】有人設(shè)計(jì)出出利用CH4和O2的反應(yīng)，，用鉑電電極在KOH溶溶液中構(gòu)構(gòu)成原電電池。電電池的總總反應(yīng)類類似于CH4在O2中燃燒，，則下列列說(shuō)法正正確的是是()①每消耗1molCH4可以向向外電電路提提供8mole－②負(fù)極上上CH4失去電電子，，電極極反應(yīng)應(yīng)式：：CH4＋10OH－－8e－===CO＋＋7H2O③負(fù)極上上是O2獲得電電子，，電極極反應(yīng)應(yīng)式為為：O2＋2H2O＋4e－===4OH－④電池放放電后后，溶溶液pH不不斷升升高A．①②B．①③C．①④D．③④解析：：本題是是考查查原電電池原原理在在燃料料電池池中的的具體體應(yīng)用用，首首先要要判斷斷出電電池的的正負(fù)負(fù)極，，其方方法是是確定定在該該電極極上發(fā)發(fā)生的的是失失電子子還是是得電電子反反應(yīng)，，若發(fā)發(fā)生的的是失失電子子反應(yīng)應(yīng)則是是原電電池的的負(fù)極極，反反之是是正極極。CH4在鉑電電極上上發(fā)生生類似似于CH4在O2中的燃燃燒反反應(yīng)，，即CH4→CO2，嚴(yán)格格講生生成的的CO2還與KOH反應(yīng)應(yīng)生成成K2CO3，化合合價(jià)升升高，，失去去電子子，是是電池池的負(fù)負(fù)極，，電極極反應(yīng)應(yīng)式為為CH4－8e－＋10OH－===＋7H2O，1molCH4參加反應(yīng)有有8mole－發(fā)生轉(zhuǎn)移，，O2在正極上發(fā)發(fā)生反應(yīng)，，獲得電子子，電極反反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－===4OH－。雖然正極極產(chǎn)生OH－，負(fù)極消耗耗OH－，但從總反反應(yīng)CH4＋2O2＋2KOH===K2CO3＋3H2O可看出是是消耗KOH，所以電池放放電時(shí)溶液液的pH不不斷下降，，故①②正確，③④錯(cuò)誤。答案：A①原電池正、、負(fù)極的判判斷基礎(chǔ)是是氧化還原1．電瓶車車所用電池池一般為鉛鉛蓄電池，，這是一種種典型的可可充電電池池，電池總總反應(yīng)式為為：則下列說(shuō)法法正確的是是()A．放電時(shí)時(shí)：負(fù)極板板上發(fā)生了了還原反應(yīng)應(yīng)B．放電時(shí)時(shí)：正極反反應(yīng)是Pb－2e－＋===PbSO4C．充電時(shí)時(shí)：鉛蓄電電池的負(fù)極極應(yīng)與充電電器電源的的正極相連連D．充電時(shí)時(shí)：陽(yáng)極反反應(yīng)是PbSO4－2e－＋2H2O===PbO2＋＋＋4H＋解析析：：鉛蓄蓄電電池池在在放放電電時(shí)時(shí)，，負(fù)負(fù)極極為為Pb，，失失去去電電子子發(fā)發(fā)生生氧氧化化反反應(yīng)應(yīng)，，正正極極為為PbO2，答案：D1．．原原電電池池反反應(yīng)應(yīng)可可加加快快化化學(xué)學(xué)反反應(yīng)應(yīng)速速率率如實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)室室中中用用Zn和和稀稀H2SO4制取取H22．判斷金屬的活動(dòng)性順序，負(fù)極金屬的活動(dòng)性強(qiáng)于正極。3．設(shè)計(jì)原電池

設(shè)計(jì)原電池時(shí)，首先要根據(jù)所提供的氧化還原反應(yīng)的特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。原電池的設(shè)計(jì)還要緊扣原電池的三個(gè)條件。具體方法是：(1)首首先先將將已已知知氧氧化化還還原原反反應(yīng)應(yīng)拆拆分分為為兩兩個(gè)個(gè)半半反反應(yīng)應(yīng)；；(2)根根據(jù)據(jù)原原電電池池的的電電極極反反應(yīng)應(yīng)特特點(diǎn)點(diǎn)，，結(jié)結(jié)合合兩兩個(gè)個(gè)半半反反應(yīng)應(yīng)找找出出正正負(fù)負(fù)極極材材料料(負(fù)負(fù)極極就就是是失失電電子子的的物物質(zhì)質(zhì)，，正正極極用用比比負(fù)負(fù)極極活活潑潑性性差差的的金金屬屬或或石石墨墨)及及電電解解質(zhì)質(zhì)溶溶液液；；(3)按按要要求求畫(huà)畫(huà)出出原原電電池池裝裝置置圖圖。。 A．該電池能夠在高溫下工作 B．電池的負(fù)極反應(yīng)為：C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2↑＋24H＋ C．放電過(guò)程中，H＋從正極區(qū)向負(fù)極區(qū)遷移 D．在電池反應(yīng)中，每消耗1mol氧氣，理論上能生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下CO2

氣體L解析析：：該燃燃料料電電池池的答案：B2．．(2010··原原創(chuàng)創(chuàng))鐵及鐵的化合物物應(yīng)用廣泛，，如FeCl3可用作催化劑劑、印刷電路路銅板腐蝕劑劑和外傷止血血?jiǎng)┑取?1)寫出FeCl3溶液腐蝕印刷刷電路銅板的的離子方程式式_______________________。(2)若將(1)中的反反應(yīng)設(shè)計(jì)成原原電池，請(qǐng)畫(huà)畫(huà)出原電池的的裝置圖，標(biāo)標(biāo)出正、負(fù)極極，并寫出電電極反應(yīng)式。。正極反應(yīng)________，負(fù)極反反應(yīng)________。。解析：(1)Fe3＋氧化性強(qiáng)于Cu2＋，故Cu可溶溶于FeCl3溶液中，發(fā)生生離子反應(yīng)：：2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋。(2)Fe3＋有氧化性，可可得e－，Cu有一定定還原性可失失e－，F(xiàn)eCl3溶液與Cu可可組成原電池池，發(fā)生氧化化還原反應(yīng)，，其中銅棒做做負(fù)極，碳棒棒做正極，F(xiàn)eCl3溶液做電解質(zhì)質(zhì)溶液。答案：(1)2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋(2)2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋Cu－2e－===Cu2＋【例1】(2010·模模擬精選，山山東泰安一模模)一種新型燃料電電池，一極通通入空氣，另另一極通入丁丁烷氣體；電電解質(zhì)是摻雜雜氧化釔(Y2O3)的氧化鋯(ZrO2)晶體，在熔熔融狀態(tài)下能能傳導(dǎo)O2－。下列對(duì)該燃燃料電池說(shuō)法法不正確的是是()A．在熔融電電解質(zhì)中，O2－由負(fù)極移向正正極B．電池的總總反應(yīng)是：2C4H10＋13O2===8CO2＋10H2OC．通入空氣氣的一極是正正極，電極反反應(yīng)為：O2＋4e－===2O2－D．通入丁烷烷的一極是正正極，電極反反應(yīng)為：C4H10－26e－＋13O2－===4CO2↑＋5H2O解析：由原電池原理理知負(fù)極失去去的電子經(jīng)導(dǎo)導(dǎo)線轉(zhuǎn)移到正正極，所以正正極上富集極極電子，根據(jù)據(jù)電性關(guān)系，，O2－不可能移向正正極，A錯(cuò)；；原電池反應(yīng)應(yīng)就是一個(gè)氧氧化還原反應(yīng)應(yīng)，只是氧化化反應(yīng)和還原原反應(yīng)分別在在兩極進(jìn)行，，由丁烷的燃燃燒反應(yīng)知，，該電池的總總反應(yīng)為：2C4H10＋13O2===8CO2＋10H2O，且且丁烷烷失電電子，，O2得電子子；丁丁烷作作為還還原劑劑，應(yīng)應(yīng)通入入負(fù)極極，反反應(yīng)中中失去去e－，C4H10－26e－＋13O2－===4CO2↑＋5H2O。答案：：A高分策策略本題考考查了了新型型燃料料電池池的基基本工工作原原理。。O2的作用用考查查較為為新穎穎。O2在不同同介質(zhì)質(zhì)中的的電極極反應(yīng)應(yīng)式：：a.在堿堿性、、中性性或弱弱酸性性條件件下正正極：：O2＋2H2O＋4e－===4OH－；b.在在較強(qiáng)強(qiáng)酸性性條件件下正正極：：O2＋4H＋＋4e－===2H2O；c.在在熔融融的金金屬氧氧化物物中正正極：：O2＋4e－===2O2－；d.在其其他介介質(zhì)中中的電電極反反應(yīng)式式，如如：在在熔融融的碳碳酸鹽鹽中，，正極極反應(yīng)應(yīng)物是是O2和CO2時(shí)，正正極電電極反反應(yīng)式式為：：O2＋2CO2＋4e－===?！纠?】據(jù)報(bào)道，，我國(guó)國(guó)擁有有完全全自主主知識(shí)識(shí)產(chǎn)權(quán)權(quán)的氫氫氧燃燃料電電池車車已經(jīng)經(jīng)在奧奧運(yùn)會(huì)會(huì)期間間為運(yùn)運(yùn)動(dòng)員員提供供了服服務(wù)。。某種種氫氧氧燃料料電池池的電電解質(zhì)質(zhì)溶液液為KOH溶液液。下下列有有關(guān)該該電池池的敘敘述不不正確確的是是()A．．正正極極反反應(yīng)應(yīng)式式為為：：O2＋2H2O＋＋4e－===4OH－B．．工工作作一一段段時(shí)時(shí)間間后后，，電電解解質(zhì)質(zhì)溶溶液液中中的的KOH的的物物質(zhì)質(zhì)的的量量不不變變C．．該該燃燃料料電電池池的的總總反反應(yīng)應(yīng)方方程程式式為為：：2H2＋O2===2H2OD．．用用該該電電池池電電解解CuCl2溶液液，，產(chǎn)產(chǎn)生生2.24LCl2(標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)狀狀況況)時(shí)時(shí)，，有有0.1mol電電子子轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移移解析析：：氫氧氧燃燃料料電電池池的的總總反反應(yīng)應(yīng)式式是是：：2H2＋O2===2H2O，，電電解解質(zhì)質(zhì)溶溶液液為為KOH溶溶液液，，故故其