（新课标）2018高考化学一轮复习 专题四 基本理论 第18讲 原电池 化学电源讲解课件

《（新课标）2018高考化学一轮复习 专题四 基本理论 第18讲 原电池 化学电源讲解课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（新课标）2018高考化学一轮复习 专题四 基本理论 第18讲 原电池 化学电源讲解课件（52页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、化学课标版第18讲原电池化学电源考点一原电池原理及应用考点一原电池原理及应用1.概念和反应本质概念和反应本质原电池是将化学能转化为电能的装置,其反应本质是氧化还原反应。2.构成条件构成条件反应能发生自发进行的氧化还原反应(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)电极一般是活泼性不同的两个电极闭合回路形成需三个条件:电解质溶液;两电极直接或间接接触;两电极插入电解质溶液中3.工作原理工作原理4.原电池原理的应用原电池原理的应用(1)设计制作化学电源(2)加快氧化还原反应的速率一个自发进行的氧化还原反应,设计成原电池时反应速率增大。例如,在Zn与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液能使产生H2的反应速

2、率加快。1.判断正误判断正误,正确的画正确的画“”,错误的画错误的画“”。(1)不是所有化学反应都可以设计成原电池()(2)在原电池中,负极材料的活泼性一定比正极材料强()(3)带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池电流持续时间长()(4)原电池工作时,溶液中的阳离子向负极移动,盐桥中的阳离子向正极移 动()(5)在锌铜原电池中,因为有电子通过电解质溶液形成闭合回路,所以有电 流 产 生()(6)在原电池中,正极本身一定不参与电极反应,负极本身一定要发生氧化 反 应()答案答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)2.【多维思考】(1)能用金属代替盐桥吗?(2)有A、B、C、D四种金属,做如

3、下实验:将A与B用导线连接起来,浸入电解质溶液中,B不易腐蚀;将A、D分别投入等物质的量浓度的盐酸中,D比A反应剧烈;将铜浸入B的盐溶液里,无明显变化,如果把铜浸入C的盐溶液里,有金属C析出。据此判断它们的活动性由强到弱的顺序是。答案答案(1)不能。(2)DABC题组一原电池工作原理题组一原电池工作原理1.(2017浙江嘉兴模拟)下列说法中正确的是()A.构成原电池的两个电极必须是活泼性不同的两种金属B.右图原电池中,电流由锌棒经外电路流向铜棒C.通过原电池,能将反应的化学能全部转化为电能D.银锌纽扣电池的总反应:Zn+Ag2O+H2OZn(OH)2+2Ag,其中Ag2O作正极,发生还原反应答

4、案答案D构成原电池的两个电极不一定都是金属,可以是一极为较活泼金属,另一极为石墨棒,故A错误;该原电池中,锌为负极,铜为正极,电流由铜棒经外电路流向锌棒,故B错误;通过原电池,能将反应的化学能转化为电能,由于存在能量损失,则不可能将化学能全部转化为电能,故C错误;由电池总反应可知该纽扣电池的反应中Zn为还原剂,Ag2O为氧化剂,故Zn为负极被氧化,Ag2O为正极被还原,故D正确。2.“软电池”采用一个薄层纸片作为传导体,在其一边镀锌,而在其另一边镀二氧化锰,在纸内的带电离子“流过”水和氧化锌组成的电解液。电池总反应为:Zn+2MnO2+H2O2MnO(OH)+ZnO。下列说法正确的是()A.该

5、电池的正极为锌B.该电池反应中二氧化锰起催化作用C.电池正极反应式:2MnO2+2e-+2H2O2MnO(OH)+2OH-D.当0.1molZn完全溶解时,流经电解液的电子的物质的量为0.2mol答案答案C该原电池中,锌元素化合价由0价变为+2价,锌失电子作负极,故A错误;该原电池中,锰元素化合价由+4价变为+3价,所以二氧化锰作正极,故B错误;电子从负极沿导线流向正极,不经过电解质溶液,故D错误。3.分析下图所示的四个原电池装置,其中结论正确的是()A.中Mg作负极,中Fe作负极B.中Mg作正极,电极反应式为6H2O+6e-6OH-+3H2C.中Fe作负极,电极反应式为Fe-2e-Fe2+D

6、.中Cu作正极,电极反应式为2H+2e-H2答案答案B中Mg不与NaOH溶液反应,而Al能和NaOH溶液反应失去电子,故Al是负极;中Fe在浓硝酸中钝化,Cu和浓硝酸反应失去电子作负极,A、C错;中电池总反应为2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2,负极反应式为2Al+8OH-6e-2Al+4H2O,则正极反应式为6H2O+6e-6OH-+3H2,B正确;中Cu是正极,电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-,D错。技法总结技法总结1.规避原电池工作原理的3个易失分点(1)原电池闭合回路的形成有多种方式,可以是用导线连接两个电极,也可以是两电极相接触。(2)电解质溶液中阴、阳离子

7、的定向移动,与导线中电子的定向移动共同组成了一个完整的闭合回路。(3)电子不能通过电解质溶液。2.判断原电池正、负极的判断原电池正、负极的5种方法种方法原电池的正极和负极与电极材料的性质有关,也与电解质溶液有关,不要形成活泼金属一定作负极的思维定式。题组二盐桥原电池题组二盐桥原电池4.(2016江西铜鼓二模)用铜片、银片设计成如图所示的原电池。以下有 关 该 原 电 池 的 叙 述 中 正 确 的 是()A.电子通过盐桥从乙池流向甲池B.铜导线替换盐桥,原电池将能继续工作C.开始时,银片上发生的反应是:Ag-e-Ag+D.将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池总反应相同答案答案D电

8、子不经过电解质溶液,故A错误;铜导线代替盐桥,乙池是原电池,甲池是电解池,故B错误;银片是原电池的正极,电极反应是Ag+e-Ag,故C错误;铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池总反应都是Cu+2Ag+2Ag+Cu2+,故D正确。5.控制适合的条件,将反应Fe3+AgFe2+Ag+设计成如图所示的原电池(盐桥装有琼脂硝酸钾溶液;灵敏电流计的0刻度居中,左右均有刻度)。已 知 接 通 后 观 察 到 电 流 计 指 针 向 右 偏 转。下 列 判 断 中 正 确 的 是()A.盐桥中的K+移向乙烧杯B.一段时间后,电流计指针反向偏转,越过0刻度,向左边偏转C.在外电路中,电子从石墨电极

9、流向银电极D.电流计指针居中后,往甲烧杯中加入一定量的铁粉,电流计指针将向左偏转答案答案D该原电池中,Ag失电子作负极,石墨作正极,盐桥中K+移向正极(甲烧杯);一段时间后,原电池反应结束,电流计指针指向0;原电池外电路电子由负极流向正极,所以电子从银电极流向石墨电极;电流计指针居中后,往甲烧杯中加入一定量的铁粉,由2Fe3+Fe3Fe2+,c(Fe3+)降低,c(Fe2+)增大,平衡Fe3+AgFe2+Ag+向左移动,故电流计指针向左偏转。技法总结技法总结氧化还原反应(可逆)设计成原电池的规律当氧化剂得电子速率与还原剂失电子速率相等时,可逆反应达到化学平衡状态,电流计指针示数为零;当电流计指

10、针往相反方向偏转,暗示电路中电子流向相反,说明化学平衡移动方向相反。题组三原电池原理的应用题组三原电池原理的应用6.(2016江西萍乡三模)X、Y、Z、M四种金属,已知X可以从Y的盐溶液中置换出Y;X和Z作原电池电极时,Z为正极;Y和Z的离子共存于电解液中,Y 离 子 先 放 电;M 的 离 子 的 氧 化 性 强 于 Y 的 离 子。则 这 四 种 金 属 的 活动性由强到弱的顺序为()A.XYZMB.XZMYC.MZXYD.XZYM答案答案DX可以从Y的盐溶液中置换出Y,说明X的活动性大于Y;X和Z作原电池电极时,Z为正极,说明X的活动性大于Z;Y和Z的离子共存于电解液中,Y离子先放电,说

11、明Z的活动性大于Y;M的离子的氧化性强于Y的离子,说明Y的活动性大于M,所以得出这四种金属的活动性由强到弱的顺序为XZYM。7.等质量的两份锌粉a、b,分别加入过量的稀硫酸中,同时向a中放入少量的CuSO4溶液,如图表示产生H2的体积(V)与时间(t)的关系,其中正确的是()答案答案D等质量的两份锌粉a、b,分别加入过量的稀硫酸中,同时向a中放入少量的CuSO4溶液,发生反应Zn+Cu2+Zn2+Cu,形成Cu-Zn原电池,反应速率增大,反应用时小于b,生成的氢气的量也少于b,图像应为D。8.(2016四川成都模拟)某校化学兴趣小组进行探究性活动,将氧化还原反应:2Fe3+2I-2Fe2+I2

12、,设计成带盐桥的原电池。提供的试剂:FeCl3溶液、KI溶液;其他用品任选。请回答下列问题:(1)请补充下面原电池的装置图,在括号内填上正、负极的材料、电解质溶液。(2)发生氧化反应的电极反应式为。(3)反应达到平衡时,外电路导线中(填“有”或“无”)电流通过。(4)平衡后向FeCl3溶液中加入少量FeCl2固体,当固体全部溶解后,则此时该溶液中的电极变为(填“正”或“负”)极。答案答案(1)(2)2I-2e-I2(3)无(4)负解析解析(1)依据原电池原理分析,氧化还原反应中Fe3+在正极得电子发生还原反应,I-在负极失电子发生氧化反应,负极所在的电解质溶液为KI溶液,正极所在的电解质溶液为

13、FeCl3溶液。电极材料可选取惰性电极,如石墨(碳棒)或其他相对不活泼的金属。(2)发生氧化反应的电极是负极,I-失电子。(3)反应达到平衡时,从左到右和从右到左移动的电子数目相同,故无电流产生。(4)平衡后向FeCl3溶液中加入少量FeCl2固体,平衡逆向移动,此时Fe2+失电子,电极变成负极。考点二化学电源考点二化学电源1.常见的化学电源常见的化学电源2.一次电池一次电池3.二次电池二次电池铅蓄电池是最常见的二次电池,总反应为Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)2PbSO4(s)+2H2O(l)4.燃料电池燃料电池(1)氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池。(2)燃料电池的电极本

14、身不参与反应,燃料和氧化剂连续地由外部供给。1.判断正误判断正误,正确的画正确的画“”,错误的画错误的画“”。(1)太阳能电池不属于原电池()(2)铅蓄电池放电时的负极和充电时的阳极均发生氧化反应()(3)铅蓄电池工作时,当电路中转移0.2mol电子时,消耗的H2SO4为0.1mol()(4)铅蓄电池工作时,当电路中转移0.1mol电子时,负极增重48g()答案答案(1)(2)(3)(4)2.【多维思考】(1)氢氧燃料电池以KOH溶液作电解质溶液时,工作一段时间后,电解质溶液的浓度将,溶液的pH。(填“减小”“增大”或“不变”)(2)氢氧燃料电池以H2SO4溶液作电解质溶液时,工作一段时间后,

15、电解质溶液的浓度将,溶液的pH。(填“减小”“增大”或“不变”)答案答案(1)减小减小(2)减小增大1.(2016课标,11,6分)Mg-AgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误的 是()A.负极反应式为Mg-2e-Mg2+B.正极反应式为Ag+e-AgC.电池放电时Cl-由正极向负极迁移D.负极会发生副反应Mg+2H2OMg(OH)2+H2答案BMg-AgCl电池中,Mg为负极,AgCl为正极,故正极反应式应为AgCl+e-Ag+Cl-,B项错误。题组一电极、电池反应式的书写题组一电极、电池反应式的书写2.(2016山东潍坊一模)锂-铜空气燃料电池容量高、成本低,具有广

16、阔的发展前景。该电池通过一种复杂的铜腐蚀“现象”产生电力,其中放电过程为2Li+Cu2O+H2O2Cu+2Li+2OH-。下列说法中不正确的是()A.放电时,Li+透过固体电解质向Cu极移动B.放电时,正极的电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-C.通空气时,铜被腐蚀,表面产生Cu2OD.整个反应过程中,氧化剂为O2答案答案B放电时,阳离子向正极移动,则Li+透过固体电解质向Cu极移动,故A正确;根据电池总反应知,放电时,正极反应式为Cu2O+H2O+2e-Cu+2OH-,故B错误;由放电过程总反应可知通空气时,铜被腐蚀,表面产生Cu2O,故C正确;放电时Cu2O转化为Cu,则整个反应过程

17、中,铜相当于催化剂,氧化剂为O2,故D正确。3.(2014大纲全国,9,6分)如图是在航天用高压氢镍电池基础上发展起来的一种金属氢化物镍电池(MH-Ni电池)。下列有关说法不正确的 是()A.放电时正极反应为:NiOOH+H2O+e-Ni(OH)2+OH-B.电池的电解液可为KOH溶液C.充电时负极反应为:MH+OH-H2O+M+e-D.MH是一类储氢材料,其氢密度越大,电池的能量密度越高答案答案C在金属氢化物镍电池(MH-Ni电池)中,MH(M为零价,H为零价)在负极发生反应:MH+OH-e-M+H2O,NiOOH在正极发生反应:NiOOH+H2O+e-Ni(OH)2+OH-,电解液可为KO

18、H溶液,A、B正确;充电时,阴极反应式为M+H2O+e-MH+OH-,C错误;MH中氢密度越大,单位体积电池所储存的电量越多,即电池的能量密度越高,D正确。思维建模思维建模1.电极反应式书写的三个步骤2.书写电极反应式的三个原则书写电极反应式的三个原则(1)共存原则因为物质得失电子后在不同介质中的存在形式不同,所以电极反应式的书写必须考虑介质环境。当电解质溶液呈酸性时,不可能有OH-参加反应;碱性溶液中CO2不可能存在,也不可能有H+参加反应。(2)得氧失氧原则得氧时,在反应物中加H2O(电解质溶液为酸性时)或OH-(电解质溶液为碱性或中性时);失氧时,在反应物中加H2O(电解质溶液为碱性或中

19、性时)或H+(电解质溶液为酸性时)。(3)中性吸氧反应成碱原则在中性电解质溶液中,通过金属吸氧所建立起来的原电池反应,其反应的产物是碱。4.(2016课标,11,6分)锌空气燃料电池可用作电动车动力电源,电池的电解质溶液为KOH溶液,反应为2Zn+O2+4OH-+2H2O2Zn(OH。下列说法正确的是()A.充电时,电解质溶液中K+向阳极移动B.充电时,电解质溶液中c(OH-)逐渐减小C.放电时,负极反应为:Zn+4OH-2e-Zn(OHD.放电时,电路中通过2mol电子,消耗氧气22.4L(标准状况)题组二燃料电池题组二燃料电池答案答案C充电时为电解池,溶液中的阳离子向阴极移动,发生的反应为

20、2Zn(OH2Zn+O2+4OH-+2H2O,电解质溶液中c(OH-)增大,故A项、B项均错误;放电时负极反应为Zn+4OH-2e-Zn(OH,故C项正确;每消耗1molO2电路中通过4mol电子,故D项错误。5.某汽车尾气分析仪以燃料电池为工作原理测定CO的浓度,其装置如图所示,该电池中电解质为氧化钇氧化钠,其中O2-可以在固体介质NASICON中自由移动。(1)负极反应式为;正极反应式为。电池总反应为。(2)如果将上述电池中电解质“氧化钇氧化钠,其中O2-可以在固体介质NASICON中自由移动”改为熔融的K2CO3,b极通入的气体为氧气和CO2,写出相关的电极反应式。负极:;正极:。电池总

21、反应为。答案答案(1)CO+O2-2e-CO2O2+4e-2O2-2CO+O22CO2(2)2CO-4e-+2C4CO2O2+4e-+2CO22C2CO+O22CO2解析解析(1)该装置是原电池,通入一氧化碳的电极a是负极,负极上一氧化碳失电子发生氧化反应,电极反应式为:CO+O2-2e-CO2;b为正极,电极反应式为O2+4e-2O2-,总反应式为2CO+O22CO2。(2)该电池的总反应为2CO+O22CO2。正极反应式为O2+4e-+2CO22C。负极反应式=总反应式-正极反应式:2CO-4e-+2C4CO2。+得燃料电池总反应:CH4+2O2+2NaOHNa2CO3+3H2O,其离子方

22、程式为CH4+2O2+2OH-C+3H2O。(2)然后写出电池的正极反应式根据燃料电池的特点,一般在正极上发生还原反应的物质都是O2,电解质溶液不同,其电极反应有所不同,常见的类型有:酸性电解质溶液环境下的电极反应式:O2+4H+4e-2H2O。碱性电解质溶液环境下的电极反应式:O2+2H2O+4e-4OH-。固体电解质(高温下能传导O2-)环境下的电极反应式:O2+4e-2O2-。熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境下的电极反应式:O2+2CO2+4e-2C。(3)最后根据电池的总反应和正极反应式写出电池的负极反应式:电池的总反应-电池的正极反应式=电池的负极反应式。因为O2不是负极反应物,因

23、此在将两个反应式相减时,要彻底消去O2。6.(2016四川理综,5,6分)某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池,放电时电池总反应为:Li1-xCoO2+LixC6LiCoO2+C6(x1)。下列关于该电池的说法不正确的是()A.放电时,Li+在电解质中由负极向正极迁移B.放电时,负极的电极反应式为LixC6-xe-xLi+C6C.充电时,若转移1mole-,石墨(C6)电极将增重7xgD.充电时,阳极的电极反应式为LiCoO2-xe-Li1-xCoO2+xLi+题组三新型电池题组三新型电池答案答案C由放电时的电池总反应可知,放电时负极反应式为LixC6-xe-C6+xLi+,正极反应式为Li

24、1-xCoO2+xe-+xLi+LiCoO2,在原电池内部阳离子由负极向正极迁移,A、B项均正确;充电时阴极反应式为C6+xLi+xe-LixC6,阳极反应式为LiCoO2-xe-Li1-xCoO2+xLi+,转移xmole-,石墨电极增重7xg,若转移1mole-,石墨电极将增重7g,C项不正确,D项正确。7.(2014课标,12,6分)2013年3月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系。下列叙述错误的 是()A.a为电池的正极B.电池充电反应为LiMn2O4Li1-xMn2O4+xLiC.放电时,a极锂的化合价发生变化D.放电时,溶液中Li+从b向a迁移答案答案C由图可知,b极(Li电极)为负极,a极为正极,放电时,Li+从负极(b)向正极(a)迁移,A项、D项正确;该电池放电时,负极:xLi-xe-xLi+,正极:Li1-xMn2O4+xLi+xe-LiMn2O4,a极Mn元素的化合价发生变化,C项错误;由放电反应可得充电时的反应,B项正确。