備考2025屆高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)講義第六章化學(xué)反應(yīng)與能量變化第3講原電池的工作原理及常見電池考點(diǎn)1原電池的工作原理及其應(yīng)用

第3講原電池的工作原理及常見電池課標(biāo)要求核心考點(diǎn)五年考情核心素養(yǎng)對(duì)接1.知道化學(xué)反應(yīng)可以實(shí)現(xiàn)化學(xué)能與其他能量形式的轉(zhuǎn)化，以原電池為例相識(shí)化學(xué)能可以轉(zhuǎn)化為電能，從氧化還原反應(yīng)的角度初步相識(shí)原電池的工作原理。2.體會(huì)提高燃料的燃燒效率、開發(fā)高能清潔燃料和研制新型電池的重要性。3.學(xué)生必做試驗(yàn)：化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能原電池的工作原理及其應(yīng)用2024廣東，T6；2024海南，T8；2024全國(guó)甲，T10；2024山東，T10；2024廣東，T9；2024重慶，T13；2024上海，T18；2024山東，T10；2024海南，T11；2024江蘇，T11證據(jù)推理與模型認(rèn)知：理解原電池的構(gòu)造及工作原理；能建立氧化還原反應(yīng)與原電池的關(guān)聯(lián)；能建立電化學(xué)原理與裝置間的關(guān)聯(lián)；能說(shuō)明實(shí)際電池的工作原理；能推斷裝置是否產(chǎn)生電流；能推斷電流方向和離子移動(dòng)方向，預(yù)料電極反應(yīng)及現(xiàn)象，書寫生疏電極反應(yīng)式常見化學(xué)電源2024年4月浙江，T12命題分析預(yù)料1.近年高考關(guān)于原電池的考查始終是?？汲Ｐ拢O(shè)題背景新、設(shè)問(wèn)角度新。常以選擇題的形式考查原電池的工作原理及其應(yīng)用，非選擇題中常結(jié)合元素化合物等學(xué)問(wèn)考查電極反應(yīng)式的書寫以及利用得失電子守恒進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。2.預(yù)料2025年高考仍會(huì)考查原電池的工作原理及其應(yīng)用、電極反應(yīng)式的書寫及正誤推斷、溶液中離子的遷移方向及濃度變更、二次電池的充放電過(guò)程分析等1.宏觀與微觀結(jié)合視角物質(zhì)變更能量變更宏觀氧化還原反應(yīng)能量轉(zhuǎn)換微觀電子得失離子（或電子）克服（或依靠）電場(chǎng)力做功2.跨學(xué)科（融合）視角3.思維觀點(diǎn)守恒觀（1）得失電子守恒；（2）能量轉(zhuǎn)換守恒變更觀（1）物質(zhì)變更過(guò)程中伴隨著能量變更。（2）物質(zhì)變更是能量變更的基礎(chǔ)，確定著能量變更的大小和形式。[說(shuō)明：同樣的一個(gè)自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，若是干脆在燒杯中進(jìn)行，則化學(xué)能不行能轉(zhuǎn)化為電能；若是在“不行逆”的原電池裝置（實(shí)際情形）中進(jìn)行，化學(xué)能部分轉(zhuǎn)化為電能；若是在“可逆”的原電池裝置（志向情形）中進(jìn)行，則化學(xué)能可完全轉(zhuǎn)化為電能]注：這里的“可逆”并不是指充電、放電那種含義，而是物理化學(xué)中的名詞?？键c(diǎn)1原電池的工作原理及其應(yīng)用1.原電池（1）定義：將[1]化學(xué)能轉(zhuǎn)化為[2]電能的裝置。（2）原電池的構(gòu)成條件①能自發(fā)進(jìn)行的[3]氧化還原反應(yīng)。②一般有兩個(gè)活動(dòng)性不同的電極（燃料電池的兩個(gè)電極可以相同）。③形成[4]閉合回路，需滿意三個(gè)條件：a.存在離子導(dǎo)體（電解質(zhì)）；b.兩電極干脆或間接接觸；c.兩電極插入離子導(dǎo)體中。留意離子導(dǎo)體既可以是電解質(zhì)的水溶液，也可以是能傳導(dǎo)離子的固體電解質(zhì)或熔融電解質(zhì)，還可以是有機(jī)電解質(zhì)溶液等。2.原電池的工作原理（以Zn－Cu原電池為例）甲（單液電池）乙（雙液電池）電極名稱負(fù)極正極電極材料ZnCu電極反應(yīng)[5]Zn－2e－Zn2＋[6]Cu2＋＋2e－Cu反應(yīng)類型[7]氧化反應(yīng)[8]還原反應(yīng)電子、電流方向電子流淌方向：負(fù)極→導(dǎo)線→正極；（電子不下水，離子不上岸）電流方向：正極→導(dǎo)線→負(fù)極問(wèn)題乙裝置的鹽橋中的電解質(zhì)若為KNO3，則K＋移向[9]右池（填“左”或“右”，下同），NO3－移向[10]乙裝置的鹽橋中的電解質(zhì)能為Na2S和BaCl2嗎？為什么？[11]不能。因?yàn)镾2－與Zn2＋、Cu2＋形成沉淀，Ba2＋與SO41.易錯(cuò)辨析。（1）在原電池中，電極反應(yīng)為氧化反應(yīng)的一極確定是負(fù)極。（√）（2）在鋅銅原電池中，因?yàn)橛须娮油ㄟ^(guò)電解質(zhì)溶液形成閉合回路，所以有電流產(chǎn)生。（?）（3）兩種活潑性不同的金屬組成原電池的兩極，活潑金屬確定為負(fù)極。（?）（4）某原電池反應(yīng)為Cu＋2AgNO3Cu（NO3）2＋2Ag，裝置中的鹽橋內(nèi)可以是含KCl飽和溶液的瓊脂。（?）（5）運(yùn)用鹽橋可以提高電池的能量轉(zhuǎn)換效率。（√）2.（1）左側(cè)甲裝置與乙裝置相比，乙裝置的優(yōu)點(diǎn)是避開Zn與CuSO4干脆反應(yīng)而產(chǎn)生能量損耗。（2）請(qǐng)簡(jiǎn)述左側(cè)乙裝置中鹽橋的作用：①構(gòu)成閉合回路；②鹽橋中的離子定向移動(dòng)保持左、右兩池正、負(fù)電荷平衡。3.某科學(xué)探究小組用如下裝置設(shè)計(jì)原電池，其中不能形成原電池的是①④（填標(biāo)號(hào)），緣由是①中酒精是非電解質(zhì)；④中未形成閉合回路。研透高考明確方向命題點(diǎn)1原電池正、負(fù)極的推斷1.有下圖所示的四個(gè)裝置，回答相關(guān)問(wèn)題：（1）圖①中，Mg作負(fù)極。（2）圖②中，Mg作正極，寫出負(fù)極反應(yīng)式：Al＋4OH－－3e－[Al（OH）4]－，正極反應(yīng)式：2H2O＋2e－2OH－＋H2↑，總反應(yīng)的離子方程式：2Al＋2OH－＋6H2O2[Al（OH）4]－＋3H2↑。（3）圖③中，F(xiàn)e作正極，寫出負(fù)極反應(yīng)式：Cu－2e－Cu2＋，正極反應(yīng)式：2NO3－＋4H＋＋2e－2NO2↑＋2H2O，總反應(yīng)的化學(xué)方程式：Cu＋4HNO3（濃）Cu（NO3）2＋2NO2↑＋2H2O。（4）圖④裝置能否構(gòu)成原電池？能（填“能”或“否”），若能構(gòu)成原電池，正極為Cu，電極反應(yīng)式為O2＋4e－＋2H2O4OH－（若不能構(gòu)成原電池，后兩問(wèn)不用回答）。2.[浙江高考]銀鋅電池是一種常見化學(xué)電源，其反應(yīng)原理：Zn＋Ag2O＋H2OZn（OH）2＋2Ag。其工作示意圖如圖所示。下列說(shuō)法不正確的是（D）A.Zn電極是負(fù)極B.Ag2O電極發(fā)生還原反應(yīng)C.Zn電極的電極反應(yīng)式：Zn－2e－＋2OH－Zn（OH）2D.放電前后電解質(zhì)溶液的pH保持不變解析依據(jù)電池總反應(yīng)Zn＋Ag2O＋H2OZn（OH）2＋2Ag可知，Zn從0價(jià)變?yōu)椋?價(jià)，化合價(jià)上升，失去電子，則Zn電極為負(fù)極，在堿性條件下，Zn2＋與OH－結(jié)合生成Zn（OH）2，故Zn電極反應(yīng)式為Zn－2e－＋2OH－Zn（OH）2，A、C項(xiàng)正確；Ag2O電極為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，B項(xiàng)正確；依據(jù)總反應(yīng)知，放電過(guò)程中不斷消耗水，故放電后電解質(zhì)溶液的pH增大，D項(xiàng)錯(cuò)誤。技巧點(diǎn)撥推斷原電池正、負(fù)極的方法推斷方法負(fù)極正極電極材料活潑金屬較不活潑金屬或非金屬通入物質(zhì)通入還原劑的電極通入氧化劑的電極電極反應(yīng)類型發(fā)生氧化反應(yīng)的電極發(fā)生還原反應(yīng)的電極電子流向（或電流方向）電子流出的電極（或電流流入的電極）電子流入的電極（或電流流出的電極）離子移向陰離子移向的電極陽(yáng)離子移向的電極電極現(xiàn)象電極不斷溶解，質(zhì)量削減電極增重或質(zhì)量不變留意電池在工作過(guò)程中，負(fù)極質(zhì)量不愿定削減，如常見的鉛酸蓄電池（總反應(yīng)為Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O），電池工作一段時(shí)間后，正極與負(fù)極質(zhì)量均增大。命題點(diǎn)2原電池的設(shè)計(jì)3.某化學(xué)學(xué)習(xí)小組同學(xué)利用Fe3＋與I－發(fā)生的氧化還原反應(yīng)設(shè)計(jì)一個(gè)原電池，并進(jìn)行有關(guān)試驗(yàn)探究。請(qǐng)回答相關(guān)問(wèn)題：（1）畫出簡(jiǎn)潔的示意圖，并標(biāo)明所運(yùn)用的用品。要求：右池中電極上發(fā)生氧化反應(yīng)。供選擇的試驗(yàn)用品：KCl溶液，F(xiàn)eCl3溶液，F(xiàn)eCl2溶液，KI溶液，銅片，鋅片，鐵片，石墨，燒杯，鹽橋，導(dǎo)線，靈敏電流計(jì)。（2）利用（1）中設(shè)計(jì)好的裝置，限制適合的條件對(duì)反應(yīng)2Fe3＋＋2I－?2Fe2＋＋I(xiàn)2進(jìn)行試驗(yàn)探究：①反應(yīng)起先時(shí)，右池電極反應(yīng)式為2I－－2e－I2，鹽橋中的陰（填“陽(yáng)”或“陰”）離子向右池移動(dòng)。②電流計(jì)指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)時(shí)，反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，在左池中加入FeCl2固體，右池的電極作正（填“正”或“負(fù)”）極。解析（2）①由圖示結(jié)合原電池原理分析可知，左池石墨電極上Fe3＋得電子變成Fe2＋，被還原，電極反應(yīng)式為Fe3＋＋e－Fe2＋，右池石墨電極上I－失去電子變成I2，被氧化，電極反應(yīng)式為2I－－2e－I2。鹽橋中陰離子移向負(fù)極，陽(yáng)離子移向正極。②電流計(jì)指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)后，在左池中加入FeCl2固體，平衡2Fe3＋＋2I－?2Fe2＋＋I(xiàn)2向左移動(dòng)，I2被還原為I－，右池中石墨為正極。技巧點(diǎn)撥原電池的設(shè)計(jì)1.拆分反應(yīng)：將氧化還原反應(yīng)分成兩個(gè)半反應(yīng)。2.選擇電極材料：將還原劑（一般為較活潑金屬）作負(fù)極，活動(dòng)性比負(fù)極弱的金屬或非金屬導(dǎo)體作正極。3.構(gòu)成閉合回路：用導(dǎo)線將確定好的正負(fù)極連接，插入離子導(dǎo)體（電解質(zhì)溶液等）中形成閉合回路。假如兩個(gè)半反應(yīng)分別在兩個(gè)容器中進(jìn)行，中間連接鹽橋。4.畫出裝置圖：結(jié)合要求及反應(yīng)特點(diǎn)，畫出原電池裝置圖，標(biāo)出電極材料的名稱、正負(fù)極、電解質(zhì)溶液等。命題點(diǎn)3原電池原理的應(yīng)用4.[比較不同金屬的活動(dòng)性]有a、b、c、d四個(gè)金屬電極，有關(guān)的試驗(yàn)裝置及部分試驗(yàn)現(xiàn)象如下：試驗(yàn)裝置部分實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象a極質(zhì)量削減；b極質(zhì)量增加b極有氣體產(chǎn)生；c極無(wú)變更d極溶解；c極有氣體產(chǎn)生電流從a極流向d極由此可推斷這四種金屬的活動(dòng)性依次是（C）A.a＞b＞c＞d B.b＞c＞d＞aC.d＞a＞b＞c D.a＞b＞d＞c解析把四個(gè)試驗(yàn)從左到右分別編號(hào)為①②③④，則由試驗(yàn)①現(xiàn)象可知，a為負(fù)極，b為正極，金屬活動(dòng)性a＞b；由試驗(yàn)②現(xiàn)象可知，b可與稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生H2，c不與稀硫酸反應(yīng)，則金屬活動(dòng)性b＞c；由試驗(yàn)③現(xiàn)象可知，d為負(fù)極，c為正極，則金屬活動(dòng)性d＞c；由試驗(yàn)④現(xiàn)象可知，d為負(fù)極，a為正極，則金屬活動(dòng)性d＞a。綜上所述可知金屬活動(dòng)性d＞a＞