2021届高考化学一轮复习第6章化学反应与能量第22讲原电池化学电源课件新人教版202103151318

1、 1. 理解原电池的构成、工作原理及应用，能写出电极反应和电理解原电池的构成、工作原理及应用，能写出电极反应和电池反应方程式。池反应方程式。2. 了了解常见化学电源的种类及其工作原理。解常见化学电源的种类及其工作原理。考点一探究高考提升考能考点二微课211判断正误，正确的打“”，错误的打“”。 (1)理论上，任何自发的氧化还原反应都可设计成原电池( ) (2)在原电池中，发生氧化反应的一极一定是负极( ) (3)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( ) (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)两种活泼性不同的金属组成

2、原电池的两极，活泼金属一定作负极( ) (6)一般来说，带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池效率高( ) 电子不能通过电解质溶液阳离子均向正极移动返回12题号3Mg-Al-NaOH溶液电池中，铝为负极2在如图所示的 8 个装置中，属于原电池的是_。 返回12题号3 3原电池正负极的判断方法 (1)由组成原电池的电极材料判断。一般是活动性较强的金属为_极，活动性较弱的金属或能导电的非金属为_极。 (2)根据电流方向或电子流动方向判断。电流由_极流向_极；电子由_极流向_极。 (3)根据原电池中电解质溶液内离子的移动方向判断。在原电池的电解质溶液内，阳离子移向_极，阴离子移向_极。 (4)根

3、据原电池两极发生的变化来判断。原电池的_极失电子发生氧化反应，其_极得电子发生还原反应。 (5)根据现象判断。一般情况下，溶解的一极为_极，增重或有气体逸出的一极为_。 负负 正正 正正 负负 负负 正正 负负 正正 负负正正 正正 负负返回12题号3 题组一 原电池的工作原理 1(2019北京石景山区期末)在探究柠檬电池的工作原理时，某课外小组同学发现：当按图所示连接一个柠檬时，二极管不发光；按图所示连接几个柠檬时，二极管发光。下列说法不正确的是( ) 12345返回题号678A图中二极管不发光，说明该装置不构成原电池 B图中铁环为负极、铜线为正极，负极的电极反应为 Fe2e=Fe2 C图中

4、二极管不发光的原因是单个柠檬电池的电压较小 D图中所得的电池组的总电压是各个柠檬电池的电压之和 12345返回题号6返回78【解析】图连接一个柠檬时，形成原电池，二极管不发光的原因是单个柠檬电池的电压较小，A 错误、C 正确。图中多个柠檬电池串联，铁比铜活泼，则铁环是负极，负极上 Fe 失电子被氧化生成 Fe2，电极反应式为 Fe2e=Fe2， B 正确。 图所得的电池组是多个柠檬电池串联形成，故该电池组的总电压等于各个柠檬电池的电压之和，D 正确。 【答案】 A 12345返回题号6返回782(2019山东济南联考)金属硫电池价格低廉，使用寿命长，能量密度高，因而在电池研究领域得到广泛关注。

5、常温下新型 MgS 电池放电时的总反应为：MgnS=MgSn。下列关于该电池的说法正确的是 ( ) A负极材料为金属镁，正极材料为固体硫 B电解质溶液可选用硫酸铜溶液 C放电时，溶液中的阳离子向负极移动 D将金属镁换成金属钠或锂也可以形成原电池 D12345返回题号6返回78【解析】该电池的负极材料为 Mg，但正极材料不是固体硫，因为固体硫不导电，A 项错误；电解质溶液不能选用硫酸铜溶液，否则正极为 Cu2得电子而不是 S 得电子，B 项错误；放电时溶液中的阳离子向正极移动，C项错误； 若将金属镁换成金属钠或锂， 则总反应为 2NanS=Na2Sn或 2LinS=Li2Sn，也可以形成原电池，

6、D 项正确。 12345返回题号6返回783(2019福建六校联考)常温下，将除去表面氧化膜的 Al、Cu 片插入浓 HNO3中组成原电池如图 1 所示，测得原电池的电流强度(I)随时间(t)的变化如图 2 所示。反应过程中有红棕色气体产生。下列说法错误的是( ) 12345返回题号6返回78At1s 前，Al 片的电极反应为：2Al3H2O6e=Al2O36H Bt1s 时，因 Al 在浓硝酸中钝化，氧化膜阻碍了 Al 继续反应 Ct1s 之后，负极 Cu 失电子，电流方向发生改变 D烧杯中发生反应的离子方程式为：2NO22OH=2NO3H2O 12345返回题号6返回78【解析】 t1 s

7、 前，Al 片作负极，发生氧化反应，其电极反应式为 2Al3H2O6e=Al2O36H，A 项正确；t1 s 时，随着反应进行铝表面钝化形成的氧化膜阻碍了 Al 继续反应，B 项正确；t1 s 后 Cu 作负极发生氧化反应，电流方向发生改变，C 项正确；NO2溶于 NaOH 溶液中生成 NaNO3和 NaNO2，即烧杯中发生反应的离子方程式为 2NO22OH=NO3NO2H2O，D 项错误。 【答案】 D 12345返回题号6返回7812345返回题号6题组二 原电池原理的应用 4请运用原电池原理设计实验，验证 Cu2、Fe3氧化性的强弱。请写出电极反应式， 负极_， 正极_， 并在方框内画出

8、实验装置图，要求用烧杯和盐桥，并标出外电路电子流向。 返回78答案： Cu2e=Cu2 2Fe32e=2Fe2 12345返回题号6返回785把适合题意的图像填在横线上(用 A、B、C、D 表示) (1)将等质量的两份锌粉 a、b 分别加入过量的稀硫酸，同时向 a 中加入少量的 CuSO4溶液，产生 H2的体积 V(L)与时间 t (min)的关系是_。 A12345返回题号6返回78(2)将过量的两份锌粉 a、b 分别加入定量的稀硫酸，同时向 a 中加入少量的 CuSO4溶液，产生 H2的体积 V(L)与时间 t(min)的关系是_。 (3)将(1)中的 CuSO4溶液改成 CH3COONa

9、 溶液， 其他条件不变，则图像是_。 BC12345返回题号6返回78解析： 加入 CuSO4溶液，Zn 置换出 Cu，形成原电池，加快反应速率，(1)a 中 Zn 减少，H2体积减小；(2)中由于 H2SO4定量，产生 H2的体积一样多；(3)当把 CuSO4溶液改成 CH3COONa 溶液时，由于CH3COOHCH3COOH，a 中 c(H)减少，反应速率减小，但产生 H2的体积不变，所以 C 项正确。 答案： (1)A (2)B (3)C 12345返回题号6 返回78题组三 聚焦“盐桥”原电池 6 (2019河北唐山期末)铜锌电池原理如图所示，下列说法正确的是( ) Aa 电极发生还原

10、反应 B盐桥中 K移向 a 电极 Cb 电极反应式为 Cu22e=Cu D电子由 Zn 电极流出，经盐桥溶液流向b电极 12345返回题号6C返回78 12345返回题号6【解析】 Zn 的金属活动性强于 Cu，则铜锌原电池中，Zn 作负极，发生氧化反应，A 错误；b 电极是正极，盐桥中阳离子向正极区移动，则盐桥中 K移向 b 电极， B 错误； 溶液中 Cu2在 b 电极上发生还原反应生成 Cu，电极反应式为 Cu22e=Cu，C 正确；电子由负极经导线流向正极，则电子由 Zn 电极流出，经电流计流向 Cu 电极，电子不能经过盐桥溶液，D 错误。 返回78 12345返回题号67 控制适合的

11、条件， 将反应 2Fe32I2Fe2I2设计成如图所示的原电池。下列判断不正确的是( ) A反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应 B反应开始时，甲中石墨电极上 Fe3被还原 C电流表读数为零时，反应达到化学平衡状态 D电流表读数为零后，在甲中溶入 FeCl2固体，乙中的石墨电极为负极 D返回78 12345返回题号6【解析】 由图示结合原电池原理分析可知，Fe3得电子变成 Fe2被还原，I失去电子变成 I2被氧化，所以 A、B 正确；电流表读数为零时，Fe3得电子速率等于 Fe2失电子速率，反应达到平衡状态，C 正确；D 项在甲中溶入 FeCl2固体，平衡 2Fe32I2Fe2I2向左移动，

12、I2被还原为 I，乙中石墨为正极，D 不正确。 返回78 12345返回题号68依据氧化还原反应：2Ag(aq)Cu(s)=Cu2(aq)2Ag(s)设计的原电池如图所示(盐桥为盛有 KNO3琼脂的 U 形管)。 请回答下列问题： (1)电极 X 的材料是_；电解质溶液 Y 是_(填化学式)。 (2)银电极为电池的_极，其电极反应为_。 (3)盐桥中的 NO3移向_溶液。 答案： (1)Cu AgNO3 (2)正 Age=Ag (3)Cu(NO3)2 返回78考点二三类常见的化学电源返回 题组训练解题探究 基础小练多维思考1判断正误，正确的打“”，错误的打“”。 (1)铅蓄电池放电时，正极与负

13、极质量均增加( ) (2)手机、电脑中使用的锂电池属于一次电池( ) (3)若使反应 Fe2Fe3=3Fe2以原电池方式进行，可用锌铁作电极材料( ) (4)碱性锌锰干电池是一次电池， 其中 MnO2是催化剂， 可使锌锰干电池的比能量高、可储存时间长( ) (5)燃料电池工作时燃料在电池中燃烧，然后热能转化为电能( ) (6)氢氧燃料电池在碱性电解质溶液中负极反应为 2H24e=4H( ) 返回12题号 2以甲烷燃料电池为例来分析在不同的环境下电极反应式的书写方法。 (1)酸性条件 总反应式：_； 正极反应式：_； 负极反应式：_。 (2)碱性条件 总反应式：_； 正极反应式：_； 负极反应式

14、：_。 CH42O2=CO22H2O 2O28H8e=4H2O CH48e2H2O=CO28H CH42O22OH=CO233H2O 2O24H2O8e=8OH CH410OH8e=CO237H2O 返回12题号 (3)固体电解质(高温下能传导 O2) 总反应式：_； 正极反应式：_； 负极反应式：_。 (4)熔融碳酸盐(如熔融 K2CO3)环境下 总反应式：_； 正极反应式：_； 负极反应式：_。 CH42O2=CO22H2O 2O28e=4O2 CH44O28e=CO22H2O CH42O2=CO22H2O 2O24CO28e=4CO23 CH44CO238e=5CO22H2O 返回12题

15、号 解答燃料电池题目的三个关键点 (1)要注意介质是什么？是电解质溶液还是熔融盐或氧化物。 (2)通入负极的物质为燃料，通入正极的物质为氧气。 (3)通过介质中离子的移动方向， 可判断电池的正负极， 同时考虑该离子参与靠近一极的电极反应。 返回12题号题组一 根据图示理解化学电源 1(2019福建福州质量抽测)锂锰电池的体积小、性能优良，是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示，其中电解质 LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li通过电解质迁移至 MnO2晶格中，生成 LiMnO2。下列表述不正确的是( ) Aa 电极电势比 b 电极电势低 B混合有机溶剂可用浓 NaOH 溶液替代 C电池工作时负

16、极反应为 Lie=Li D外电路未接通时，电解质溶液中离子不会定向移动 B返回123题号456返回【解析】根据 Li通过电解质迁移至 MnO2晶格中，可知 b 为正极，a 为负极，故 a 电极电势比 b 电极电势低，A 项正确；由于金属 Li 能与水反应，故混合有机溶剂不能用浓 NaOH 溶液替代，B 项错误；a 为负极，电池工作时负极上 Li 发生氧化反应： Lie=Li， C 项正确； 外电路未接通时，电解质溶液中离子自由移动，不会定向移动，D 项正确。 123题号456 2(2019广东中山一中考试)最近科学家利用下列装置成功地实现了CO2和 H2O 合成 CH4。下列叙述错误的是( )

17、 A电池工作时，实现了将太阳能转化为电能 B铜电极为正极，电极反应式为CO28e8H=CH42H2O C放电时，电池内 H透过质子交换膜从左侧向右侧移动 D为提高该人工光合系统的工作效率，可向装置中加入少量稀硫酸 B返回123题号456【解析】 由电池装置图可知电池工作时，实现了将太阳能转化为电能，A 项正确；电子流入的一极是正极，所以铜电极是正极，铜电极上 CO2得到电子生成 CH4， 即 CO28e8H=CH42H2O， B 项错误；放电时，电池内 H透过质子交换膜向正极移动，因铜电极是正极，故电池内 H透过质子交换膜从左侧向右侧移动，C 项正确；向装置中加入少量强电解质溶液稀硫酸可以增强

18、电解质溶液的导电能力，提高该人工光合系统的工作效率，D 项正确。 返回123题号456题组二 燃料电池 3(2019山东菏泽期末)瑞典 ASES 公司设计的曾用于驱动潜艇的液氨液氧燃料电池示意图如图所示。下列有关说法正确的是( ) A电池总反应为 4NH33O2=2N26H2O B电池工作时，OH向正极移动 C电极 2 发生的电极反应为 O24H4e=2H2O D电流由电极 1 经外电路流向电极 2 A返回123题号456【解析】 由题图可知，NH3在电极 1 上发生氧化反应生成 N2和 H2O，则电极 1 是负极，电极反应式为 2NH36OH6e=N26H2O；O2通入电极 2，则电极 2

19、是正极，发生还原反应，电解质溶液是 NaOH 溶液，故正极反应式为 O22H2O4e=4OH；根据正、负极反应式，结合得失电子守恒可得电池总反应为 4NH33O2=2N26H2O，A 正确。电池工作时，阴离子向负极移动，则 OH向负极移动，B 错误。由上述分析可知，电极 2 发生的电极反应为 O22H2O4e=4OH，C 错误。电流由正极经外电路流向负极，则电流由电极 2 经外电路流向电极 1，D 错误。 返回123题号4564 (2019哈师大附中期中)某种熔融碳酸盐燃料电池以 Li2CO3、 K2CO3为电解质、以 CH4为燃料时，该电池工作原理如图。下列说法正确的是( ) Aa 为 CH

20、4，b 为 CO2 BCO23向正极移动 C此电池在常温下也能工作 D正极的电极反应式为 O22CO24e=2CO23 D返回123题号456【解析】 电极反应式如下： 负极：CH48e4CO23=5CO22H2O 正极：2O28e4CO2=4CO23 根据图示中电子的移向，可以判断 a 处通入甲烷，b 处通入空气，CO23应移向负极，由于电解质是熔融盐，因此此电池在常温下不能工作。 返回123题号456 返回123题号456题组三 可充电池 5(2019安徽合肥质检)铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为 FeNi2O33H2O=Fe(OH)22Ni(OH)2。下列有关该电池的说法不正确

21、的是 ( ) A放电时，溶液中 OH移向负极 B放电时，负极反应为 Fe2OH2e=Fe(OH)2 C充电过程中，阴极附近溶液的 pH 降低 D充电时，阳极反应为 2Ni(OH)22OH2e=Ni2O33H2O C返回123题号456【解析】 根据原电池放电时阴离子向负极移动， 知放电时 OH移向负极，A 项正确； 根据放电时总反应知， 负极上 Fe 发生氧化反应转化为 Fe(OH)2，负极反应为 Fe2e2OH=Fe(OH)2，B 项正确；充电时的阴极反应与放电时的负极反应互为逆反应，故充电时阴极反应为 Fe(OH)22e=Fe2OH，阴极附近 c(OH)增大，pH 增大，C 项错误；充电时

22、阳极上发生氧化反应，Ni(OH)2转化为 Ni2O3，D 项正确。 返回123题号4566(2019湖南湘东六校联考)一种新型可充电电池的工作原理如图所示。总反应为 Al3Cn(AlCl4)4AlCl44Al2Cl73Cn(Cn表示石墨)。下列说法正确的是( ) A放电时负极反应为 2Al6e7Cl=Al2Cl7 B放电时 AlCl4移向正极 C充电时阳极反应为 AlCl4eCn=Cn(AlCl4) D电路中每转移 3 mol 电子，最多有 1 mol Cn(AlCl4)被还原 C返回123题号456【解析】放电时，铝为负极，失去电子被氧化为 Al2Cl7，电极反应式为：Al3e7AlCl4=

23、4Al2Cl7， A 错误。 放电时， AlCl4移向负极， B 错误。充电时，阳极失去电子，发生氧化反应，石墨中碳元素的化合价没有发生变化， 失去电子的是 AlCl4， 电极反应式为： CnAlCl4e=Cn(AlCl4)，C 正确。1 mol Cn(AlCl4)被还原仅转移 1 mol 电子，D 错误。 返回123题号456可充电电池充电时的电极接法返回123题号456微课21四步敲定高考新情景电池电极反应式的书写返回 微课集训微课归纳 近几年高考中的新型电池种类繁多，“储氢电池”“高铁电池”“海洋电池”“燃料电池”“锂离子电池”等，这些新型电源常以选择题的形式呈现。解析这类考题，首先要理

24、解常见的化学电源种类及原电池的工作原理，其次会判断正负电极或阴阳极，以及会书写电极反应式等。 返回一二要点 返回一二要点 返回一二要点 返回一二要点 返回一二要点二、已知总方程式，书写电极反应式的步骤与技巧 (1)书写步骤 步骤一：在电池总反应式上标出电子转移的方向和数目(ne)。 步骤二：找出正、负极，失电子的电极为负极；确定溶液的酸碱性。 步骤三：写电极反应式。 负极反应：还原剂ne氧化产物 正极反应：氧化剂ne还原产物 (2)书写技巧 若某电极反应式较难写时，可先写出较易的电极反应式，用总反应式减去较易的电极反应式，即可得出较难写的电极反应式。 返回一二要点集训 1 LiSOCl2电池可

25、用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是 LiAlCl4SOCl2。电池的总反应可表示为 4Li2SOCl2=4LiClSSO2。 请回答下列问题。 (1)负极材料为_，其电极反应为_。 (2)正极反应式为_。 返回12345题号解析： 分析反应中各元素的化合价变化，可知 Li 为还原剂，SOCl2为氧化剂。 (1)负极材料为 Li(还原剂)，负极反应式为 Lie=Li。 (2)正极反应式为 2SOCl24e=4ClSSO2。 锂 4Li4e=4Li 2SOCl24e=4ClSSO2 集训 2 MgAgCl 电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池，电池反应方程式为 2AgClMg

26、=Mg22Ag2Cl 试书写该电池的正、负极电极反应式。 负极_； 正极_。 返回12345题号答案： 负极：Mg2e=Mg2 正极：2AgCl2e=2Ag2Cl 集训 3 铝空气海水电池：以铝板为负极，铂网为正极，海水为电解质溶液，空气中的氧气与铝反应产生电流。 电池总反应为 4Al3O26H2O=4Al(OH)3； 负极：_； 正极：_。 返回12345题号4Al12e=4Al3 3O26H2O12e=12OH 集训 4 锂锰电池的体积小、性能优良，是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示，其中电解质 LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li通过电解质迁移入 MnO2晶格中，生成 LiMnO2

27、。回答下列问题： (1)外电路的电流方向是由_(填字母，下同)极流向_极。 (2)电池正极反应式为_。 (3)是否可用水代替电池中的混合有机溶剂？_(填“是”或“否”)，原因是_。 返回12345题号 b a MnO2eLi=LiMnO2 电极Li是活泼金属，能与水反应否返回12345题号集训 5 一种碳纳米管能够吸附氢气，可作二次电池(如下图所示)的碳电极。该电池的电解质溶液为 6 molL1的 KOH 溶液。 (1)写出放电时的正、负极电极反应式。 (2)写出充电时的阴、阳极电极反应式。 返回12345题号答案： (1)负极：H22e2OH=2H2O； 正极：2NiO(OH)2H2O2e=

28、2Ni(OH)22OH (2)阴极：2H2O2e=H22OH； 阳极：2Ni(OH)22OH2e=2NiO(OH)2H2O 1 (2019全国卷， 12)利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时 MV2/MV在电极与酶之间传递电子，示意图如图所示。下列说法错误的是( ) A相比现有工业合成氨，该方法条件温和，同时还可提供电能 B阴极区，在氢化酶作用下发生反应 H22MV2=2H2MV C正极区，固氮酶为催化剂，N2发生还原反应生成 NH3 D电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动 B返回12345题号【解析】本题考查原电池工作原理，涉及酶的特性、电极反应式的书写和电解质中离子迁

29、移方向等知识，考查的核心素养是证据推理与模型认知、宏观辨识与微观探析。由题图和题意知，电池总反应是 3H2N2=2NH3。该合成氨反应在常温下进行，并形成原电池产生电能，反应不需要高温、高压和催化剂，A 项正确；观察题图知，左边电极发生氧化反应 MV e=MV2，为负极，不是阴极，B 项错误；正极区 N2在固氮酶作用下发生还原反应生成 NH3，C 项正确；电池工作时，H通过交换膜，由左侧(负极区)向右侧(正极区)迁移，D 项正确。 返回12345题号2(2019全国卷，13)为提升电池循环效率和稳定性，科学家近期利用三维多孔海绵状 Zn(3DZn)可以高效沉积 ZnO 的特点，设计了采用强碱性

30、电解质的 3DZnNiOOH 二次电池，结构如图所示。电池反应为 Zn(s)2NiOOH(s)H2O(l) ZnO(s)2Ni(OH)2(s)。 返回12345题号下列说法错误的是( ) A三维多孔海绵状 Zn 具有较高的表面积，所沉积的 ZnO 分散度高 B充电时阳极反应为 Ni(OH)2(s)OH(aq)e=NiOOH(s)H2O(l) C放电时负极反应为 Zn(s)2OH(aq)2e=ZnO(s)H2O(l) D放电过程中 OH通过隔膜从负极区移向正极区 返回12345题号D返回12345题号【解析】本题考查新型电池的工作原理，考查的核心素养是证据推理与模型认知。该电池采用的三维多孔海绵

31、状 Zn 具有较大的表面积，可以高效沉积 ZnO，且所沉积的 ZnO 分散度高，A 正确；根据题干中总反应可知该电池充电时，Ni(OH)2在阳极发生氧化反应生成 NiOOH，其电极反应式为 Ni(OH)2(s)OH(aq)e=NiOOH(s)H2O(l)，B 正确；放电时 Zn在负极发生氧化反应生成 ZnO，电极反应式为 Zn(s)2OH(aq)2e=ZnO(s)H2O(l)，C 正确；电池放电过程中，OH等阴离子通过隔膜从正极区移向负极区，D 错误。 3(2018全国卷，12)我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的NaCO2二次电池。将 NaClO4溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料，电池的总反应为 3CO24Na2Na2CO3C。下列说法错误的是( ) A放电时，ClO4向负极移动 B充电时释放 CO2，放电时吸收 CO2 C放电时，正极反应为 3CO24e=2CO2