【課件】高考化學二輪復習原電池化學電源課件（47張）

第8講電化學原理與應用(建議用時2課時)第1課時原電池化學電源必備知識·自主排查【串聯真知體系建構】【拆解考點定向自查】【易錯點辨析】(1)在鋅銅原電池中,因為有電子通過電解質溶液形成閉合回路,所以有電流產生。 (

)提示:×。電子不經過電解質溶液。(2)原電池工作時,溶液中的陽離子向負極移動,鹽橋中的陽離子向正極移動。

(

)提示:×。陽離子向正極移動,陰離子移向負極。(3)兩種活潑性不同的金屬組成原電池的兩極,活潑金屬一定作負極。 (

)提示:×。活潑金屬不一定作負極,鋁-鎂-NaOH溶液電池中鋁作負極。(4)實驗室制備H2時,用粗鋅(含Cu、Fe等)代替純鋅與鹽酸反應效果更佳。(

)提示:√。粗鋅與鹽酸形成原電池,反應速率加快。(5)鉛蓄電池放電時,正極與負極質量均增加。 (

)提示:√。鉛蓄電池放電時,負極鉛、正極二氧化鉛均轉變?yōu)榱蛩徙U,質量均增加。【命題點診斷】【命題點一】辨析“介質”書寫電極反應式1.按要求書寫不同“介質”下甲醇燃料電池的電極反應式。(1)酸性介質,如H2SO4溶液:①負極:__________________。

②正極:__________________。

(2)堿性介質,如KOH溶液:①負極:___________________。

②正極:___________________。

(3)摻雜Y2O3的ZrO3固體作電解質,在高溫下能傳導O2-:①負極:___________________。

②正極:___________________。

(4)熔融鹽介質,如K2CO3:①負極:__________________。

②正極:__________________。

答案:(1)①CH3OH-6e-+H2O====CO2+6H+②O2+6e-+6H+====3H2O(2)

(3)①CH3OH-6e-+3O2-====CO2+2H2O

(4)【命題點二】明確“充、放電”書寫電極反應式2.鎳鎘(Ni—Cd)可充電電池在現代生活中有廣泛應用。已知某鎳鎘電池的電解質溶液為KOH溶液,其充、放電按下式進行:Cd+2NiOOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2。(1)負極:_____________________。

(2)陽極:_____________________。

答案:(1)Cd-2e-+2OH-====Cd(OH)2(2)2Ni(OH)2+2OH--2e-====2NiOOH+2H2O【命題點三】識別“交換膜”提取信息,書寫電極反應式3.液體燃料電池相比于氣體燃料電池具有體積小等優(yōu)點。一種以液態(tài)肼(N2H4)為燃料的電池裝置如圖所示。(1)負極:_____________________________。

(2)正極:_________________________。

答案:(1)N2H4-4e-+4OH-====N2+4H2O(2)O2+4e-+2H2O====4OH-【加固訓練】如將燃煤產生的二氧化碳回收利用,可達到低碳排放的目的。如圖是通過人工光合作用,以CO2和H2O為原料制備HCOOH和O2的原理示意圖。(1)負極:_______________________。

(2)正極:_______________________。

答案:(1)2H2O-4e-====O2+4H+(2)2CO2+4H++4e-====2HCOOH【自我反思·知不足】知識點是否掌握學習索引是否(一)可充電電池的原理角度一(二)燃料電池的電極反應式角度二(三)新型電源的原理分析及電極反應式角度三關鍵能力·融會貫通【研磨典例疑難突破】【角度一】可充電電池【典例1】(2020·全國Ⅰ卷)科學家近年發(fā)明了一種新型Zn-CO2水介質電池。電池示意圖如圖,電極為金屬鋅和選擇性催化材料。放電時,溫室氣體CO2被轉化為儲氫物質甲酸等,為解決環(huán)境和能源問題提供了一種新途徑。下列說法錯誤的是 (

)A.放電時,負極反應為B.放電時,1molCO2轉化為HCOOH,轉移的電子數為2molC.充電時,電池總反應為D.充電時,正極溶液中OH-濃度升高【命題解讀·解題指導】考查素養(yǎng)宏觀辨識與微觀探析、證據推理與模型認知情境載體新型高比能量鋅-CO2水介質電池解題關鍵(1)明確放電過程為原電池。充電過程為電解池;(2)原電池的負極與電解池的陰極相連,充放電時電極反應相反;原電池的正極與電解池的陽極相連,充放電時電極反應相反?！窘馕觥窟xD。放電時,負極上Zn發(fā)生氧化反應,電極反應式為

,故A正確;放電時,CO2轉化為HCOOH,C元素化合價降低2,則1molCO2轉化為HCOOH時,轉移電子數為2mol,故B正確;充電時,陽極上H2O轉化為O2,負極上轉化為Zn,電池總反應為2====2Zn+O2↑+4OH-+2H2O,故C正確;充電時,正極即為陽極,電極反應式為2H2O-4e-====4H++O2↑,溶液中H+濃度增大,溶液中c(H+)·c(OH-)=Kw,溫度不變時,Kw不變,因此溶液中OH-濃度降低,故D錯誤?！久麕熃庖苫蟆?.把握可充電電池題目的解答思路2.可充電電池電極反應的書寫【角度二】燃料電池【典例2】(2020·北京大興區(qū)模擬)碳固體氧化物電池是一種高效、環(huán)境友好的燃料電池。電池工作時,物質的轉化原理如圖所示。下列說法正確的是 (

)A.多孔電極a上,氧氣發(fā)生氧化反應B.多孔電極b的反應:CO-2e-+O2-====CO2C.整個裝置的總反應:CO2+C====2COD.該電池能將碳燃料產生的能量100%轉化為電能【解析】選B。A.根據圖示可知在多孔電極a上,氧氣得到電子被還原變?yōu)镺2-,所以a電極上發(fā)生還原反應,A錯誤;B.多孔電極b上CO失去電子,與固體電解質電離產生的O2-結合形成CO2,電極反應式為CO-2e-+O2-====CO2,B正確;C.負極反應式為CO-2e-+O2-====CO2,正極反應式為O2+4e-====2O2-,總反應方程式為2CO+O2====2CO2,C錯誤;D.反應過程中化學能轉化為電能,同時還有一部分能量轉化為化學能儲存在反應生成物中,同時也有一部分轉化為熱能,因此電池不可能將化學能100%轉化為電能,D錯誤。【名師解疑惑】1.解答燃料電池題目的思維模型2.燃料電池電極反應式的書寫步驟(1)“6”步突破燃料電池負極反應式的書寫(2)熟記常見氧氣正極電極反應式正極【角度三】新型化學電源【典例3】(2019·全國卷Ⅰ)利用生物燃料電池原理研究室溫下氨的合成,電池工作時MV2+/MV+在電極與酶之間傳遞電子,示意圖如下所示。下列說法錯誤的是

(

)A.相比現有工業(yè)合成氨,該方法條件溫和,同時還可提供電能B.陰極區(qū),在氫化酶作用下發(fā)生反應H2+2MV2+====2H++2MV+C.正極區(qū),固氮酶為催化劑,N2發(fā)生還原反應生成NH3D.電池工作時質子通過交換膜由負極區(qū)向正極區(qū)移動【解析】選B。相比現有工業(yè)合成氨,該方法選用酶作催化劑,條件溫和,同時利用MV+和MV2+的相互轉化,化學能轉化為電能,故可提供電能,故A正確;左室為負極區(qū),MV+在負極失電子發(fā)生氧化反應生成MV2+,電極反應式為MV+-e-====MV2+,放電生成的MV2+在氫化酶的作用下與H2反應生成H+和MV+,反應的方程式為H2+2MV2+2H++2MV+,故B錯誤;右室為正極區(qū),MV2+在正極得電子發(fā)生還原反應生成MV+,電極反應式為MV2++e-====MV+,放電生成的MV+與N2在固氮酶的作用下反應生成NH3和MV2+,故C正確;電池工作時,氫離子(即質子)通過交換膜由負極向正極移動,故D正確?！久麕熃庖苫蟆侩x子交換膜的功能、類型與作用

【歸納整合素養(yǎng)提升】1.構建原電池思維模型2.以“本”為本突破陌生電化學裝置(1)燃料電池的遷移應用(2)二次電池的遷移應用【精練類題鞏固拓展】(一)【高考大題題空逐空練——電極反應式的書寫】1.我國科學家研發(fā)了一種室溫下“可呼吸”的Na-CO2二次電池。將NaClO4溶于有機溶劑作為電解液,鈉和負載碳納米管的鎳網分別作為電極材料,電池的總反應為3CO2+4Na2Na2CO3+C。(1)放電時,正極反應為____________________。

(2)充電時,陰極反應為____________________。

【解析】由題干中的信息可以得出Na為電池的負極材料,因電池的總反應為3CO2+4Na2Na2CO3+C,放電時CO2在正極放電,而充電時會在正極生成CO2,Na在電池的負極參與反應,在充電時又會在電池的負極生成。答案:

(2)Na++e-====Na【加固訓練】下圖為甲醇燃料電池的示意圖。負極的電極反應式是____?！窘馕觥咳剂想姵氐臉嬙熘杏匈|子交換膜,則說明反應中產生H+,故負極電極反應為CH3OH-6e-+H2O====CO2+6H+。答案:CH3OH-6e-+H2O====CO2+6H+(二)【精優(yōu)習題模擬練】2.(2020·海南高考模擬卷)利用原電池原理,在室溫下從含低濃度銅的酸性廢水中回收銅的實驗裝置如圖所示。電極1為____極,電極反應為

。

【解析】電極1發(fā)生的反應為,發(fā)生氧化反應,為負極。答案:負3.(2020·綿陽模擬)氟離子電池是新型電池中的一匹黑馬,其理論比能量高于鋰電池。一種氟離子電池的工作原理如圖所示。(1)b電極為____極,電極反應式為

。

(2)a電極為____極,正極反應式為

?！窘馕觥縝電極為負極,電極反應式為Mg+2F--2e-====MgF2,則a為正極,正極反應式為LaSrMnO4F2+2e-====LaSrMnO4+2F-。答案:(1)負Mg+2F--2e-====MgF2(2)正LaSrMnO4F2+2e-====LaSrMnO4+2F-【加固訓練】(2020·荊州模擬)《科學美國人》評出的2016年十大創(chuàng)新技術之一是碳呼吸電池,電池原理如圖所示。多孔碳電極的電極反應式為______________