（江苏专用）高考化学 专题四 第2讲 原电池 化学电源课件-人教版高三全册化学课件

1、第第2讲讲原电池原电池化学电源化学电源【2020备考】备考】最新考纲：最新考纲：1.理解原电池和电解池的工作原理，能写出简单电极反应式和电池反理解原电池和电解池的工作原理，能写出简单电极反应式和电池反应方程式。应方程式。2.了解常见的化学电源，认识化学能与电能相互转化的重要应用。了解常见的化学电源，认识化学能与电能相互转化的重要应用。新课标要求：新课标要求：分析化学能与电能相互转化的原理及其在生产和生活中的应用。能分析化学能与电能相互转化的原理及其在生产和生活中的应用。能依据化学变化中能量转化的原理，提出利用化学变化实现能量储存和释放的有实依据化学变化中能量转化的原理，提出利用化学变化实现能量

2、储存和释放的有实用价值的建议。用价值的建议。最新考情：原电池、化学电源的考查，一是在选择题中单独设题，考查新型电池最新考情：原电池、化学电源的考查，一是在选择题中单独设题，考查新型电池的分析，涉及正负极判断、离子的分析，涉及正负极判断、离子或或电子流向、两极反应，如电子流向、两极反应，如2015年碳酸盐燃料电年碳酸盐燃料电池，池，2013年年MgH2O2电池等；二是在填空题中考查，主要涉及电极电池等；二是在填空题中考查，主要涉及电极反应反应式的书写，式的书写，如如2016年年T20(1)、2012年年T20(3)AlAg2O电池总反应等。预测电池总反应等。预测2020年高考延续这年高考延续这一

3、命题特点，一是在选择题考查新型电池的分析，二是在填空题中考查电极反应一命题特点，一是在选择题考查新型电池的分析，二是在填空题中考查电极反应反应反应式的书写，特别关注新型电池的分析。式的书写，特别关注新型电池的分析。考点一原电池的工作原理考点一原电池的工作原理1.原电池的概念原电池的概念：将：将_的装置。的装置。2.原电池的构成条件原电池的构成条件(1)能自发地发生氧化还原反应。能自发地发生氧化还原反应。(2)两个两个_的电极的电极(材料可以是金属或导电的非金属材料可以是金属或导电的非金属)。负极：活泼性较强的金属。负极：活泼性较强的金属。正极：活泼性较弱的金属或能导电的非金属。正极：活泼性较弱

4、的金属或能导电的非金属。(3)电极均插入电解质溶液中。电极均插入电解质溶液中。(4)构成构成_ (两电极接触或用导线连接两电极接触或用导线连接)。知识梳理知识梳理化学能转化为电能化学能转化为电能活泼性不同活泼性不同闭合回路闭合回路3.工作原理工作原理示例：铜锌原电池示例：铜锌原电池电极反应电极反应_极极(锌锌)：_(_反应反应)_极极(铜铜)：_(_反应反应)总反应式：总反应式：ZnCu2=CuZn2负负Zn2e=Zn2氧化氧化正正Cu22e=Cu还原还原名师助学：名师助学：辨明三个移动方向：电子从负极流出沿导线流入正极；电流从正极沿导辨明三个移动方向：电子从负极流出沿导线流入正极；电流从正极

5、沿导线流向负极；电解质溶液中，阴离子向负极迁移，阳离子向正极迁移。线流向负极；电解质溶液中，阴离子向负极迁移，阳离子向正极迁移。在原电池中活泼性强的金属不一定作负极，但负极一定发生氧化反应。如在原电池中活泼性强的金属不一定作负极，但负极一定发生氧化反应。如MgAlNaOH溶液组成的原电池，溶液组成的原电池，Al作负极。作负极。盐桥的组成和作用：盐桥中装有饱和的盐桥的组成和作用：盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼脂制成的胶冻。盐桥等溶液和琼脂制成的胶冻。盐桥的作用：的作用：a.连接内电路，形成闭合回路；连接内电路，形成闭合回路；b.平衡电荷，使原电池不断产生电流。平衡电荷，使原电池不断产

6、生电流。4.原电池原理的三大应用原电池原理的三大应用(1)加快氧化还原反应的速率加快氧化还原反应的速率一个一个_进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率_。例如，在。例如，在Zn与稀与稀H2SO4反应时加入少量反应时加入少量CuSO4溶液能使产生溶液能使产生H2的反应速率加快。的反应速率加快。(2)比较金属活动性强弱比较金属活动性强弱两种金属分别作原电池的两极时，一般作两种金属分别作原电池的两极时，一般作_的金属比作的金属比作_的金属活泼。的金属活泼。(3)设计制作化学电源设计制作化学电源首先将氧化还原反应分成两个半反应。首先将氧化还原反应分成两个半

7、反应。根据原电池的反应特点，结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液。根据原电池的反应特点，结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液。如：根据反应如：根据反应2FeCl3Cu=2FeCl2CuCl2自发自发加快加快负极负极正极正极设计的原电池为：设计的原电池为： Cu2e=Cu22Fe32e=2Fe21.如图是某同学设计的原电池装置，下列叙述中正确的是如图是某同学设计的原电池装置，下列叙述中正确的是()A.电极电极上发生还原反应，作原电池的负极上发生还原反应，作原电池的负极B.电极电极的电极反应式为的电极反应式为Cu22e=CuC.该原电池的总反应为该原电池的总反应为2Fe3Cu=Cu22

8、Fe2D.盐桥中装有含氯化钾的琼脂，其作用是传递电子盐桥中装有含氯化钾的琼脂，其作用是传递电子题组诊断题组诊断原电池的工作原理原电池的工作原理解析解析该原电池的总反应为该原电池的总反应为2Fe3Cu=Cu22Fe2。电极。电极上发生还原反应，作上发生还原反应，作原电池的正极，电极反应式为原电池的正极，电极反应式为2Fe32e=2Fe2，电极，电极为原电池负极，发生氧化为原电池负极，发生氧化反应，电极反应式为反应，电极反应式为Cu2e=Cu2。盐桥中装有含氯化钾的琼脂，其作用是连接。盐桥中装有含氯化钾的琼脂，其作用是连接内电路，平衡电荷。内电路，平衡电荷。答案答案C2.如图所示，在盛有稀如图所示

9、，在盛有稀H2SO4的烧杯中放入用导线连接的电极的烧杯中放入用导线连接的电极X、Y，外电路中电子流，外电路中电子流向如图所示，关于该装置的下列说法正确的是向如图所示，关于该装置的下列说法正确的是()A.外电路的电流方向为：外电路的电流方向为：X外电路外电路YB.若两电极分别为若两电极分别为Fe和碳棒，则和碳棒，则X为碳棒，为碳棒，Y为为FeC.X极上发生的是还原反应，极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应极上发生的是氧化反应D.若两电极都是金属，则它们的活动性顺序为若两电极都是金属，则它们的活动性顺序为XY解析解析外电路的电子流向为外电路的电子流向为X外电路外电路Y，电流方向与其相反，电

10、流方向与其相反，A项错误；若两项错误；若两电极分别为电极分别为Fe和碳棒，则和碳棒，则Y为碳棒，为碳棒，X为为Fe，B项错误；项错误；X极失电子，作负极，极失电子，作负极，Y极极上发生的是还原反应，上发生的是还原反应，X极上发生的是氧化反应，极上发生的是氧化反应，C项错误；电解质溶液为稀硫酸，项错误；电解质溶液为稀硫酸，两金属作电极，谁活泼谁作负极，两金属作电极，谁活泼谁作负极，D项正确。项正确。答案答案D3.分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是()A.中中Mg作负极，作负极，中中Fe作负极作负极B.中中Mg作正极，电极反应式为作正极，电

11、极反应式为6H2O6e=6OH3H2C.中中Fe作负极，电极反应式为作负极，电极反应式为Fe2e=Fe2D.中中Cu作正极，电极反应式为作正极，电极反应式为2H2e=H2答案答案B【归纳总结】【归纳总结】1.原电池正、负极判断方法原电池正、负极判断方法2.原电池正、负极判断的注意点原电池正、负极判断的注意点(1)原电池正、负极的判断基础是自发进行的氧化还原反应，如果给出一个化学反原电池正、负极的判断基础是自发进行的氧化还原反应，如果给出一个化学反应方程式判断正、负极，可以直接根据化合价的升降来判断，发生氧化反应的一应方程式判断正、负极，可以直接根据化合价的升降来判断，发生氧化反应的一极为负极，

12、发生还原反应的一极为正极。极为负极，发生还原反应的一极为正极。(2)判断电极时，不能简单地依据金属的活泼性来判断，要看反应的具体情况，如判断电极时，不能简单地依据金属的活泼性来判断，要看反应的具体情况，如题题3图图。4.有有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下：四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下：原电池工作原理的应用原电池工作原理的应用实验装置实验装置部分实验部分实验现象现象a极质量减小；极质量减小；b极质量增加极质量增加b极有气体产生；极有气体产生；c极无变化极无变化d极溶解；极溶解；c极有极有气体产生气体产生电流从电流从a极极流流向向d极极由此可判断这四

13、种金属的活动性顺序是由此可判断这四种金属的活动性顺序是()A.abcd B.bcdaC.dabc D.abdc解析解析把四个实验从左到右分别编号为把四个实验从左到右分别编号为、，则由实验，则由实验可知，可知，a作原电作原电池负极，池负极，b作原电池正极，金属活动性：作原电池正极，金属活动性：ab；由实验；由实验可知，可知，b极有气体产生，极有气体产生，c极无极无变化，则活动性：变化，则活动性：bc；由实验；由实验可知，可知，d极溶解，则极溶解，则d作原电池负极，作原电池负极，c作正极，活动作正极，活动性：性：dc；由实验；由实验可知，电流从可知，电流从a极流向极流向d极，则极，则d极为原电池负

14、极，极为原电池负极，a极为原电池正极为原电池正极，活动性：极，活动性：da。综合所述可知活动性：。综合所述可知活动性：dabc。答案答案C5.把适合题意的图像填在横线上把适合题意的图像填在横线上(用用A、B、C、D表示表示)。(1)将等质量的两份锌粉将等质量的两份锌粉a、b分别加入过量的稀硫酸，同时向分别加入过量的稀硫酸，同时向a中加入少量的中加入少量的CuSO4溶液，产生溶液，产生H2的体积的体积V(L)与时间与时间t(min)的关系是的关系是 。(2)将过量的两份锌粉将过量的两份锌粉a、b分别加入分别加入等等量的稀硫酸，同时向量的稀硫酸，同时向a中加入少量的中加入少量的CuSO4溶液，产生

15、溶液，产生H2的体积的体积V(L)与时间与时间t(min)的关系是的关系是 。(3)将将(1)中的中的CuSO4溶液改成溶液改成CH3COONa溶液，其他条件不变，则图像是溶液，其他条件不变，则图像是 。 解析解析加入加入CuSO4溶液，溶液，Zn置换出置换出Cu，形成原电池，加快反应速率。，形成原电池，加快反应速率。(1)a中中Zn减减少，少，H2体积减小；体积减小；(2)中由于中由于H2SO4等等量，产生量，产生H2的体积一样多；的体积一样多；(3)当把当把CuSO4溶溶液改成液改成CH3COONa溶液时，由于溶液时，由于CH3COOH CH3COOH，a中中c(H)减少，减少，反应速率减

16、小，但产生反应速率减小，但产生H2的体积不变，所以的体积不变，所以C项正确。项正确。答案答案(1)A(2)B(3)C 6.依据氧化还原反应：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。设计的原电池如图所示。请回答下列问题：请回答下列问题：(1)电极电极X的材料是的材料是 ；电解质溶液；电解质溶液Y是是 ；(2)银电极为电池的银电极为电池的 极，发生的电极反极，发生的电极反 ；X电极上发生的电极反应为电极上发生的电极反应为 ；(3)外电路中的电子是从外电路中的电子是从 电极流向电极流向 电极。电极。解析解析原电池中负极发生氧化反应，正极发生还原反应

17、，盐桥起到平衡电荷的作原电池中负极发生氧化反应，正极发生还原反应，盐桥起到平衡电荷的作用。由总反应方程式可知电极用。由总反应方程式可知电极X的材料是铜，发生氧化反应，电解质溶液的材料是铜，发生氧化反应，电解质溶液Y是可溶是可溶性银盐，常用硝酸银。电极反应式表示为，负极：性银盐，常用硝酸银。电极反应式表示为，负极：Cu2e=Cu2，正极：，正极： Age=Ag，电子由负极流出，经外电路流向正极。，电子由负极流出，经外电路流向正极。答案答案(1)铜铜(或或Cu)AgNO3溶液溶液(2)正正2Ag2e=2AgCu2e=Cu2(3)负负(Cu)正正(Ag)考点二化学电源考点二化学电源1.一次电池一次电

18、池知识梳理知识梳理碱性碱性锌锰锌锰干电干电池池负极材料：负极材料：Zn电极反应：电极反应：_正极材料：碳棒正极材料：碳棒电极反应：电极反应：2MnO22H2O2e=2MnOOH2OH总反应：总反应：Zn2MnO22H2O=2MnOOHZn(OH)2Zn2OH2e=Zn(OH)2锌银电池锌银电池负极材料：负极材料：Zn电极反应：电极反应：_正极材料：正极材料：Ag2O电极反应：电极反应：Ag2OH2O2e=2Ag2OH总反应：总反应：ZnAg2OH2O=Zn(OH)22AgZn2OH2e=Zn(OH)22.二次电池二次电池铅蓄电池是最常见的二次电池，总反应为铅蓄电池是最常见的二次电池，总反应为P

19、b(s)PbO2(s)2H2SO4(aq) 2PbSO4(s)2H2O(l) 3.燃料电池燃料电池氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池：氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池：总反应式：总反应式：2H2O2=2H2O(1)酸性介质酸性介质负极：负极：_正极：正极：_(2)碱性介质碱性介质负极：负极：_正极：正极：_2H24e=4HO24H4e=2H2O2H24OH4e=4H2OO22H2O4e=4OH(3)熔融的金属氧化物作介质熔融的金属氧化物作介质负极：负极：_正极：正极：_(4)碳酸盐作介质碳酸盐作介质负极：负极：_正极：正极：_提醒：提醒：原电池反应中，两极材料本身不一定发生反应。原电池反应中

20、，两极材料本身不一定发生反应。燃料电池燃料一般在负极发生氧化反应，燃料电池燃料一般在负极发生氧化反应，O2在正极发生还原反应。在正极发生还原反应。书写燃料电池的电极反应式时，一定要注意介质的影响书写燃料电池的电极反应式时，一定要注意介质的影响(溶液的酸碱性、传导离子溶液的酸碱性、传导离子)。传导离子一般在一极生成，另一极消耗。传导离子一般在一极生成，另一极消耗。2H24e2O2=2H2OO24e=2O21.如图所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹气流量侦测与控制的功能，如图所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹气流量侦测与控制的功能，非常适合进行现场酒精检测。下列说法不正确的是非

21、常适合进行现场酒精检测。下列说法不正确的是()题组诊断题组诊断“常考不衰常考不衰”的燃料电池的燃料电池A.电子由电子由O2所在的铂电极流出所在的铂电极流出B.O2所在的铂电极处发生还原反应所在的铂电极处发生还原反应C.该电池的负极反应式为：该电池的负极反应式为：CH3CH2OH3H2O12e=2CO212HD.微处理器通过检测电流大小而计算出被测气体中酒精的含量微处理器通过检测电流大小而计算出被测气体中酒精的含量解析解析燃料电池，燃料在负极反应，氧气在正极反应。氧气在正极发生还原反应，电燃料电池，燃料在负极反应，氧气在正极反应。氧气在正极发生还原反应，电流由正极流向负极，流由正极流向负极，A错

22、误、错误、B正确；由图可知负极反应物为正确；由图可知负极反应物为CH3CH2OH(碳元素的化碳元素的化合价平均显合价平均显2价价)，生成物为，生成物为CH3COOH(碳元素的化合价平均显碳元素的化合价平均显0价价)，由质子交换膜，由质子交换膜可知溶液呈酸性，负极的电极反应式为：可知溶液呈酸性，负极的电极反应式为：CH3CH2OH4eH2O=CH3COOH4H，C项错误。项错误。答案答案AC 答案答案A答案答案C【方法技巧】【方法技巧】4.(2019盐城三调盐城三调)一种新型太阳光电化学电池贮能时电解质溶液中离子在两极发生如一种新型太阳光电化学电池贮能时电解质溶液中离子在两极发生如图所示的转化。

23、下列说法正确的是图所示的转化。下列说法正确的是()新型充电电池新型充电电池答案答案DA.充电时，钠箔与外接电源的负极相连充电时，钠箔与外接电源的负极相连B.电池工作温度可能在电池工作温度可能在200 以上以上C.放电时，放电时，Na向正极移动向正极移动D.放电时，正极的电极反应为：放电时，正极的电极反应为：4Na3CO24e=2Na2CO3C解析解析从电池的总反应可知，钠单质为电源的负极，充电时接电源的负极，从电池的总反应可知，钠单质为电源的负极，充电时接电源的负极，A项项正确；钠的熔点低，高温下会熔化，正确；钠的熔点低，高温下会熔化，B项错误；放电时，发生原电池反应，负极：项错误；放电时，发

24、生原电池反应，负极：4Na4e=4Na，正极：，正极： 3CO24e4Na=2Na2CO3C，Na在负极生在负极生成，正极消耗，移向正极，成，正极消耗，移向正极，C、D正确。正确。答案答案B答案答案BD【归纳总结】【归纳总结】可充电电池原理示意图可充电电池原理示意图1.判断正、负极反应物，正确推断生成物判断正、负极反应物，正确推断生成物1010电极反应式的书写与判断电极反应式的书写与判断例题例题(2015江苏高考江苏高考)一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是的说法正确的是()【学审题析题】【学审题析题】第一步：审题获

25、取解题信息第一步：审题获取解题信息由题干信息可知此装置为燃料电池由题干信息可知此装置为燃料电池答案答案D1.按要求完成下列填空按要求完成下列填空(1)(2019苏锡常镇二调苏锡常镇二调)氨硼烷氨硼烷(NH3BH3)可作燃料电池，其工作原理如图所示。可作燃料电池，其工作原理如图所示。电极方程式的书写电极方程式的书写氨硼烷电池工作时负极的电极反应式为氨硼烷电池工作时负极的电极反应式为_。(2)(2019通扬泰徐淮宿二调通扬泰徐淮宿二调)CO2在新型钴基电催化剂作用下，转化为清洁燃料在新型钴基电催化剂作用下，转化为清洁燃料甲酸。其工作原理如图所示，写出生成甲酸的电极反应式：甲酸。其工作原理如图所示，

26、写出生成甲酸的电极反应式：_。(3)化学家正在研究尿素动力燃料电池，用这种电池直接去除城市废水中的尿素，化学家正在研究尿素动力燃料电池，用这种电池直接去除城市废水中的尿素，既能产生净化的水又能发电。尿素燃料电池结构如图既能产生净化的水又能发电。尿素燃料电池结构如图1所示，写出该电池的负极反所示，写出该电池的负极反应式：应式：_。图1(4)甲醇燃料电池的工作原理如图甲醇燃料电池的工作原理如图2所示，则该电池负极的电极反应式为所示，则该电池负极的电极反应式为_。图2(5)“镁镁次氯酸盐次氯酸盐”燃料电池的装置如图燃料电池的装置如图3所示，该电池的正极反应式为所示，该电池的正极反应式为_。 (6)图图4是直接硼氢化钠过氧化氢燃料电池示意图。该电池工作时，正极附近的是直接硼氢化钠过氧化氢燃料电池示意图。该电池工作时，正极附近的pH将将_(填填“增大增大”“减小减小”或或“不变不变”)，负极的电极反应式为，负极的电极反应式为_。 (7)(2017无锡一模无锡一模)以以NO2、O2、熔融、熔融NaNO3组成的燃料电池装置如下图所