新教材高考化学一轮复习原电池　化学电源课件（63张）

1、第19讲原电池化学电源考点一考点一原电池的工作原理及应用必备知识梳理夯实学科基础1.原电池的概念及构成条件(1)定义：把_转化为_的装置。(2)原电池的形成条件能自发进行的_。两个金属活动性不同的电极(燃料电池的两个电极可以相同)。形成_，需满足三个条件：a.存在电解质；b.两电极直接或间接接触；c.两电极插入电解质溶液或熔融电解质中。化学能电能氧化还原反应闭合回路2工作原理(以锌铜原电池为例)电极名称负极正极电极材料_电极反应Zn2e=Zn2Cu22e=Cu电极质量变化_反应类型_反应_反应电子流向由_片沿导线流向_片盐桥中离子移向盐桥含饱和KCl溶液，K移向_极，Cl移向_极盐桥作用a.连

2、接内电路形成闭合回路b.维持两电极电势差(中和电荷)，使电池能持续提供电流锌片铜片减小增大氧化还原ZnCu正负3.电极的判断4原电池在生活、研究中的应用(1) 比较金属的活动性强弱将两金属用导线连接，放入电解质溶液中，做负极的金属(一般情况下该金属质量减小)活动性强，作正极的金属(一般情况下该金属的质量增大或有气泡产生)。将两金属用导线连接，放入电解质溶液中，作负极的金属(一般情况下该极质量减小)活动性较强，作正极的金属(一般情况下该极质量增大或有气泡产生)活动性较弱、如探究铁比铬活泼时，可以将二者组成原电池(装置如图所示)，在Fe电极上发生的反应为_，溶液变为_色；电子经过导线转移至Cr电极

3、上，溶液中的H在Cr电极上获得电子，发生的还原反应为_，在Cr电极上有许多_产生。故能证明铁比铬活泼的实验现象是_。Fe2e=Fe2浅绿2H2e=H2气泡溶液由无色变为浅绿色，同时在Cr电极上有许多气泡产生(2)加快化学反应速率氧化还原反应形成原电池时，反应速率加快。(3)使变黑的银材质器皿无损耗复原银材质器皿久置，表面因生成Ag2S而逐渐变黑(4AgO22H2S=2Ag2S2H2O)，在铝材质容器(作负极)中加入食盐水，再将变黑的银材质器皿(作正极)浸入该溶液中，一段时间后，黑色的Ag2S会被还原为银白色的单质银，该法能使银材质器皿无损耗复原。有关反应为负极反应：_。正极反应：_。负极产生的

4、Al3与正极产生的S2在溶液中继续反应：_。(4)用于金属的防护：将需要保护的金属制品作原电池的_而受到保护。这种金属的保护方法称为_。Al3e=Al3Ag2S2e=2AgS22Al33S26H2O=2Al(OH)33H2S正极牺牲阳极的阴极保护法(5)用于探究反应实质当某一氧化还原反应受到反应物中某种离子的影响时，可用电化学装置确定该离子并探究该离子的影响效果。如探究HCl被MnO2氧化时是Cl还是H对反应产生的影响及影响效果。实验操作现象常温下将MnO2和12 molL1浓盐酸混合溶液呈浅棕色，略有刺激性气味将实验中混合物过滤，加热滤液生成大量黄绿色气体将MnO2和4 molL1稀盐酸混合

5、并加热无明显现象MnO24H2e=Mn22H2OCl对反应的影响不大，H对反应的影响较大，且H浓度越大，MnO2的氧化性越强，反应越强烈易错易混辨析(错误的说明错因)(1)任何氧化还原反应均可设计成原电池()错因：_。(2)NaOH溶液与稀硫酸的反应是自发进行的放热反应，此反应可以设计成原电池()错因：_。(3)任何原电池一定是活泼性不同的两金属电极()错因：_。(4)原电池工作时，电子从负极流出经导线流入正极，然后通过溶液流回负极()错因：_。能够自发进行的氧化还原反应才能设计成原电池该反应不是氧化还原反应，没有电子转移燃料电池的两个电极均可用碳棒电子不进入溶液，溶液中阴阳离子定向移动形成电

6、流(5)实验室制H2，用粗锌与稀H2SO4反应较快()错因：_。(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()错因：_。(7)MgAl形成的原电池，Mg一定作负极()错因：_。(8)在Cu|CuSO4|Zn原电池中，正电荷定向移动的方向就是电流的方向，所以Cu2向负极移动()错因：_ _ 。若是酸性介质Mg作负极，若是碱性介质Al作负极在外电路中电流由正极流向负极，而在电解质溶液中，阳离子都由负极移向正极深度思考活泼性强的金属一定是原电池的负极吗？答案：不一定。一般在原电池反应中活泼金属作负极包含两层含义：(1)“活泼”是指相对活泼而不是绝对活泼。(2)在大部分原电池反应

7、中，金属活泼性较强的作负极，另一电极作正极。但在某些特殊条件下例外，如：冷的浓硝酸作电解质溶液，金属铁或铝与金属铜作电极时，铁或铝在冷的浓硝酸中钝化，金属活动性弱的铜与浓硝酸发生反应，作负极。NaOH溶液作电解质溶液，金属镁与金属铝作电极时，因铝能与NaOH溶液反应，作负极，而金属活动性强的镁只能作正极。题组强化训练形成关键能力题组一原电池的工作原理1在如图所示的8个装置中，属于原电池的是_。2将相同的锌片和铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中，以下叙述正确的是()A两烧杯中铜片表面均无气泡产生B两烧杯中溶液的H浓度都减小C产生气泡的速率甲比乙慢D甲中铜片是正极，乙中铜片是负极答案：B解析：甲装

8、置形成原电池，铜是正极，氢离子放电产生氢气，铜片表面有气泡产生；乙装置不能构成原电池，锌与稀硫酸反应产生氢气，铜不反应，A错误；两烧杯中溶液中的H均得到电子被还原为氢气，因此氢离子浓度都减小，B正确；形成原电池时反应速率加快，则产生气泡的速率甲比乙快，C错误；金属性锌强于铜，则甲中铜片是正极，锌片是负极，乙中没有形成闭合回路，不能形成原电池，D错误。思维建模原电池工作原理模型图特别提醒(1)若有盐桥，盐桥中的阴离子移向负极区，阳离子移向正极区。(2)若有交换膜，离子可选择性通过交换膜，如阳离子交换膜，阳离子可通过交换膜移向正极。题组二原电池正负极的判断3分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正

9、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6H2O6e=6OH3H2C中Fe作负极，电极反应式为Fe2e=Fe2D.中Cu作正极，电极反应式为2H2e=H2答案：B答案：D题组三原电池的应用5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：由此可判断这四种金属的活动顺序是()Aabcd BbcdaCdabc Dabdc实验装置部分实验现象a极质量减少；b极质量增加b极有气体产生；c极无变化d极溶解；c极有气体产生电流从a极流向d极答案：C解析：把四个实验从左到右分别编号为，则由实验可知，a作原电池负极，b作原电池正极，金属活动性：ab；由实验可知，b极有

10、气体产生，c极无变化，则活动性：bc；由实验可知，d极溶解，则d作原电池负极，c作正极，活动性：dc；由实验可知，电流从a极流向d极，则d极为原电池负极，a极为原电池正极，活动性：da。综上所述可知活动性：dabc。6某化学实验小组对KSCN的性质进行探究，设计了如下实验：实验步骤中溶液变红的原因：_、_(用离子方程式说明)。装置实验步骤现象.先加1 mL 0.1 mol/L FeSO4溶液无明显现象.再加硫酸酸化的KMnO4溶液溶液先变红后褪色Fe33SCNFe(SCN)3电池工作一段时间后，取少量左侧烧杯中的溶液，先加盐酸酸化，再加氯化钡溶液，出现白色沉淀题组四原电池的设计 7可利用原电池

11、装置证明反应AgFe2=AgFe3能发生。其中甲溶液是_，操作及现象是_。FeSO4溶液分别取电池工作前与工作一段时间后左侧烧杯中溶液，同时滴加KSCN溶液，后者红色加深8设计原电池装置证明Fe3的氧化性比Cu2强。(1)负极反应式：_。(2)正极反应式：_。(3)电池总反应方程式：_。(4)在下面画出装置图，指出电极材料和电解质溶液：不含盐桥含盐桥Cu2e=Cu22Fe32e=2Fe2Cu2Fe3=2Fe2Cu2思维建模根据电池反应设计原电池的模板考点二考点二常见化学电源的工作原理必备知识梳理夯实学科基础1.一次电池干电池(1)碱性锌锰电池碱性锌锰电池的负极是Zn，正极是MnO2，电解质是K

12、OH，其电极反应如下：负极：_；正极：_；总反应：_。(2)银锌电池银锌电池的负极是_，正极是_，电解质是_，其电极反应如下：负极：_；正极：_；总反应：_。Zn2e2OH=Zn(OH)22MnO22e2H2O=2MnOOH2OHZn2MnO22H2O=2MnOOHZn(OH)2ZnAg2OKOHZn2e2OH=Zn(OH)2Ag2O2eH2O=2Ag2OHZnAg2OH2O=Zn(OH)22Ag2二次电池充电电池或蓄电池(1)铅酸蓄电池铅酸蓄电池是最常见的二次电池，负极材料是_，正极材料是_。总反应为_。PbPbO2(2)锂离子电池一种锂离子电池，其负极材料为嵌锂石墨(LixCy)，正极材料

13、为LiCoO2(钴酸锂)，电解质溶液为LiPF6(六氟磷酸锂)的碳酸酯溶液(无水)，其总反应为LixCyLi1xCoO2 LiCoO2Cy，其放电时电极反应式为负极：_；正极：_。LixCyxe=xLiCyLi1xCoO2xLixe=LiCoO23燃料电池(1)特点：连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能。常见燃料有H2、烃、肼、烃的衍生物、NH3、煤气等。电能转化率超过80%。(2)氢氧燃料电池酸性碱性负极反应式2H24e=4H_正极反应式_电池总反应式2H2O2=2H2O2H24OH4e=4H2OO24H4e=2H2OO22H2O4e=4OH4.化学电源中电极反应式书写的一般方法(1)

14、明确两极的反应物。(2)明确直接产物：根据负极氧化、正极还原，明确两极的直接产物。(3)确定最终产物：根据介质环境和共存原则，找出参与反应的介质粒子，确定最终产物。(4)配平：根据电荷守恒、原子守恒配平电极反应式。特别提醒(1)H在碱性环境中不存在；(2)若已知总反应式时，可先写出较易书写的一极的电极反应式，然后在电子守恒的基础上，总反应式减去较易写出的一极的电极反应式，即得到较难写出的另一极的电极反应式；(3)若燃料电池氧化剂为O2，得电子生成O2，1 mol O2得4 mol电子，O2在水溶液中不存在，在酸性环境中结合H，生成H2O，在中性或碱性环境结合H2O，生成OH。微点拨电池优劣的标

15、准一是看电池单位质量或体积输出的电能多少(比能量)或输出功率多少(比功率)，二是电池储存的时间长短。易错易混辨析(错误的说明错因)(1)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()错因：_。(2)铅酸蓄电池中的反应是可逆反应()错因：_ _ 。(3)燃料电池中的燃料在负极上发生还原反应()错因：_。MnO2是正极反应物，不是催化剂铅酸电池中的反应分别是在充电、放电不同条件下发生的，不是可逆反应燃料电池中的燃料在负极上发生氧化反应(4)氢氧燃料电池在碱性电解质溶液中负极反应式为2H24e=4H()错因：_。(5)二次电池充电时，二次电池的阴极连接电源

16、的负极，发生还原反应()错因：_。(6)燃料电池的电极不参与反应，有很强的催化活性，起导电作用()错因：_。碱性环境下负极反应式为H22OH2e=2H2O深度思考若燃料电池正极上发生反应的物质都是O2，当电解质不同，常见的正极反应有哪几种情况？答案：C解析：由电池反应方程式知，铝为电池负极，铝失去电子转化为Al(OH)3，A、B正确；阴离子移向负极，C错误；由反应中锰元素价态变化知D正确。2我国科研工作者研制出基于PANa(聚丙烯酸钠)电解质的Zn/NiCoLDMH可充电电池，该电池具有高容量和超长循环稳定性。电池反应为5Zn6CoOOH4NiOOH5H2O 5ZnO6Co(OH)24Ni(O

17、H)2。PANa是一种超强吸水聚合物，吸收大量Zn(CH3COO)2和KOH溶液作为水和离子含量调节剂形成水凝胶电解质，示意图如图。下列说法错误的是()APANa是一种有机高分子聚合物，在水溶液中不会发生电离BPANa具有超强吸水性可避免电池充放电过程中因失水使离子导电率下降C放电时，负极附近pH减小D充电时，阳极反应为3Co(OH)22Ni(OH)25e5OH=3CoOOH2NiOOH5H2O答案：A解析：PANa在水溶液中电离出聚丙烯酸根离子和Na，应为离子化合物，A项错误；PANa是一种超强吸水聚合物，具有超强吸水性，可避免电池充放电过程中因失水使离子导电率下降，B项正确；分析题给电池反

18、应，放电时，Zn的化合价升高，失去电子，作负极，电极反应为Zn2e2OH=ZnOH2O，负极附近OH浓度降低，pH减小，C项正确；充电时，Co(OH)2和Ni(OH)2在阳极失去电子得到CoOOH和NiOOH，电极反应为3Co(OH)22Ni(OH)25OH5e=3CoOOH2NiOOH5H2O，D项正确。微点拨二次电池充电时的电极连接即正极接正极，负极接负极。题组二常见燃料电池3研究发现，在酸性乙醇燃料电池中加入硝酸，可使电池持续大电流放电，其工作原理如下图所示。下列说法错误的是()A加入HNO3降低了正极反应的活化能B电池工作时正极区溶液的pH降低C1 mol CH3CH2OH被完全氧化时

19、有3 mol O2被还原D负极反应为CH3CH2OH3H2O12e=2CO212H答案：B解析：由分析知，HNO3在正极起催化作用，作催化剂，则加入HNO3降低了正极反应的活化能，故A正确；电池工作时正极区的总反应为O24e4H=2H2O，则溶液中氢离子浓度减小，pH增大，故B错误；根据得失电子守恒可知，1 mol CH3CH2OH被完全氧化时，转移12 mol电子，则有3 mol O2被还原，故C正确；由分析知，负极反应为CH3CH2OH3H2O12e=2CO212H，故D正确。4如图为以Pt为电极的氢氧燃料电池的工作原理示意图，稀H2SO4为电解质溶液。下列有关说法不正确的是()Aa极为负

20、极，电子由a极经外电路流向b极Ba极的电极反应式：H22e=2HC电池工作一段时间后，装置中c(H2SO4)增大D若将H2改为CH4，消耗等物质的量的CH4时，O2的用量增多答案：C解析：a极通入的H2发生氧化反应，为负极，电子由a极经外电路流向b极，以稀H2SO4为电解质溶液时，负极的H2被氧化为H，A、B项正确；总反应为2H2O2=2H2O，电池工作一段时间后，装置中c(H2SO4)减小，则C项错误；根据电池总反应：2H2O2=2H2O，CH42O2=CO22H2O，可知消耗等物质的量的H2和CH4，CH4消耗O2较多，则D项正确。情 境 创 新 设 计意大利科学家伏特设计了一种能检验电量

21、的验电器，用多种金属反复进行实验，他发现起电序列为锌、铅、锡、铁、铜、银和金。此序列中任意两种金属相接触，位于序列前面的带负电，后面的带正电。1799年，伏特发明了世界上第一个电池伏打电池(即原电池)。其装置如图所示：图中各数字分别表示：1铜片，2锌片，3浸有稀H2SO4的湿布片，4金属导线问题探究(1)从装置示意图中分析伏打电池的构成条件有哪些？(2)伏打电池中的正、负极材料是什么？电子流向是怎样的？写出正极反应式。提示：伏打电池的构成条件：两个金属活动性不同的电极(Cu和Zn)；电解质溶液(稀H2SO4)；形成闭合回路。提示：伏打电池的正极是Cu，负极是Zn；电子由负极(Zn)流向正极(C

22、u)；正极反应式为2H2e=H2(3)若将伏打电池装置图中的“1”更换为Al片，“2”更换为Mg片，“3”更换为浸有NaOH溶液的湿布片，该装置能否形成原电池？若能，指出电池的正、负极材料，并写出电极反应式。高考真题演练12021全国甲卷乙醛酸是一种重要的化工中间体，可采用如图所示的电化学装置合成。图中的双极膜中间层中的H2O解离为H和OH，并在直流电场作用下分别向两极迁移。下列说法正确的是()A.KBr在上述电化学合成过程中只起电解质的作用B.阳极上的反应式为：C.制得2 mol乙醛酸，理论上外电路中迁移了1 mol电子D.双极膜中间层中的H在外电场作用下向铅电极方向迁移答案：D解析：根据图

23、示，石墨电极一侧发生反应2Br2e=Br2、OHCCHOBr2H2OHOOCCHO2HBr，总反应为OHCCHO2eH2O=HOOCCHO2H，因此石墨电极为阳极，KBr不只是起到电解质的作用，A项错误，B项错误；根据阳极总反应OHCCHO2eH2O=HOOCCHO2H、阴极反应HOOCCOOH2e2H=HOOCCHOH2O，可得总反应式为OHCCHOHOOCCOOH=2HOOCCHO，故制得2 mol乙醛酸，理论上外电路中迁移了2 mol电子，C项错误；根据阴极(铅电极)反应，双极膜中间层中的H在外电场作用下向阴极(铅电极)迁移，D项正确。22021湖南卷锌/溴液流电池是一种先进的水溶液电解质电池，广泛应用于再生能源储能和智能电网的备用电源等。三单体串联锌/溴液流电池工作原理如图所示：下列说法错误的是()A.放电时，N极为正极B.放电时，左