【人教创新设计】高考化学一轮复习 第二节 原电池 化学电源课件 新人教

1.了解原电池的工作原理，能写出电极反应式和电池反应方程式。2．了解常见化学电源的种类及其工作原理。

第二节原电池化学电源1．原电池装置能量转化特点

转化为

。2．原电池的电极

原电池的负极——

金属——发生

反应——向外电路

电子

原电池的正极——

金属(或石墨)——发生

——

外电路提供的电子化学能电能活泼氧化提供不活泼还原反应接受3．原电池的构成条件 (1)能自发地发生

。 (2)电解质溶液(构成电路或参加反应)。 (3)由还原剂和导体构成

极系统，由氧化剂和导体构成

极系统。 (4)形成

(两电极接触或用导线连接)。4．原电池工作原理

以稀H2SO4作为电解质溶液的Cu—Zn原电池为例： (1)电极：

为负极，

为正极氧化还原反应负正闭合回路ZnCu(2)电极反应：Zn为负极：发生

反应：

；Cu为正极，发生

反应：

。(3)电子和电流方向：电子从

流出经

流入

；电流从

流出经外电路流入

。(4)离子的迁移方向电解质溶液中，阴离子向

迁移，阳离子向

迁移。氧化还原负极导线正极正极负极负极正极Zn－2e－===Zn2＋2H＋＋2e－===H2↑原电池的工作原理和电子流向可用下列图示表示：延伸：原电池判定：先分析有无外接电源，有外接电源者为电解池，无外接电源者可能为原电池，然后依据原电池的形成条件分析判定，主要思路是“四看”：①一看电极：两极为导体且活泼性不同；②再看溶液：两极插入电解质溶液中；③三看回路：形成闭合回路或两极接触；④四看本质：有无氧化还原反应发生。1．一次电池：如碱性锌锰电池，电解质溶液为KOH溶液中：

负极：

正极：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnO(OH)＋2OH－ 电池反应的总反应式为：

。2．二次电池(可充电，可多次重复使用)

如铅蓄电池：H2SO4作电解质溶液Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2(1)放电时：负极：

；正极：

；总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O(2)充电反应为电解过程，是放电反应的逆过程阴极：

；阳极：

；总反应：2PbSO4＋2H2OPb＋PbO2＋2H2SO4。3．燃料电池 (1)氢氧燃料电池 ①用酸性电解质时： 负极：

； 正极：

； 总反应：H2＋O2===H2O。 ②用NaOH等碱性溶液时： 负极：

； 正极：

； 总反应：H2＋O2===H2O。H2－2e－===2H＋H2＋2OH－－2e－===2H2O

(2)CH4燃料电池：电解质为KOH负极：

；正极：

；总反应：CH4＋2O2＋2KOH===C2CO3＋3H2O。延伸：(1)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。 (2)燃料电池在负极上发生氧化反应的是燃料(如H2、CH4、CH3OH等)，在正 极上参与反应的是空气或氧气，电解质溶液一般是KOH溶液。 (3)书写电极反应方程式时：酸性条件下可用H＋和H2O配平；碱性条件可用 OH－和H2O配平。2O2＋4H2O＋8e－===8OH－1．正负极的判断

在书写原电池的电极反应式时，首先应正确判断原电池的两个电极哪一个是正极，哪一个是负极。常用的判断方法有： (1)根据电子流动方向判断。在原电池中，电子流出的一极是负极；电子流入的一极是正极。 (2)根据两极材料判断。一般活泼性较强金属为负极；活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极。(3)根根据原电电池里电电解质溶溶液内离离子的定定向流动动方向判判断。阳阳离子向向正极移移动，阴阴离子向向负极移移动。(4)根根据原电电池两极极发生的的变化来来判断。。负极总总是失去去电子，，发生氧氧化反应应，正极极总是得得到电子子发生还还原反应应。(5)根根据现象象判断。。溶解的的一极为为负极，，质量增增加或放放出气体体的一极极为正极极。2．电极极反应式式的书写写书写电极极反应式式时，按按照负极极发生氧氧化反应应，正极极发生还还原反应应，首先先正确判判断出电电极反应应产物，，然后结结合反应应物及转转移电子子数量写写出反应应式， (1)根据两个电极反应式，写出总反应式。使两个电极反应式得失电子数相等后，将两式相加，消去相同的化学式。 (2)根据总反应式写电极反应式一般分四个步骤：①列物质，标得失；②选离子，配电荷；③配个数，巧用水；④两式加，验总式。【例1】】有人设计出出利用CH4和O2的反应，，用铂电电极在KOH溶溶液中构构成原电电池。电电池的总总反应类类似于CH4在O2中燃烧，，则下列列说法正正确的是是()①每消耗1molCH4可以向向外电电路提提供8mole－②负极上上CH4失去电电子，，电极极反应应式：：CH4＋10OH－－8e－===CO＋＋7H2O③负极上上是O2获得电电子，，电极极反应应式为为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－④电池放放电后后，溶溶液pH不不断升升高A．①②B．①③C．①④D．③④解析：：本题是是考查查原电电池原原理在在燃料料电池池中的的具体体应用用，首首先要要判断断出电电池的的正负负极，，其方方法是是确定定在该该电极极上发发生的的是失失电子子还是是得电电子反反应，，若发发生的的是失失电子子反应应则是是原电电池的的负极极，反反之是是正极极。CH4在铂电电极上上发生生类似似于CH4在O2中的燃燃烧反反应，，即CH4→CO2，严格格讲生生成的的CO2还与KOH反应应生成成K2CO3，化合合价升升高，，失去去电子子，是是电池池的负负极，，电极极反应应式为为CH4－8e－＋10OH－===＋7H2O，1molCH4参加反应有有8mole－发生转移，，O2在正极上发发生反应，，获得电子子，电极反反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。虽然正极极产生OH－，负极消耗耗OH－，但从总反反应CH4＋2O2＋2KOH===K2CO3＋3H2O可看出是是消耗KOH，所以电池放放电时溶液液的pH不不断下降，，故①②正确，③④错误。答案：A①原电池正、、负极的判判断基础是是氧化还原1．电瓶车车所用电池池一般为铅铅蓄电池，，这是一种种典型的可可充电电池池，电池总总反应式为为：则下列说法法正确的是是()A．放电时时：负极板板上发生了了还原反应应B．放电时时：正极反反应是Pb－2e－＋===PbSO4C．充电时时：铅蓄电电池的负极极应与充电电器电源的的正极相连连D．充电时时：阳极反反应是PbSO4－2e－＋2H2O===PbO2＋＋＋4H＋解析析：：铅蓄蓄电电池池在在放放电电时时，，负负极极为为Pb，，失失去去电电子子发发生生氧氧化化反反应应，，正正极极为为PbO2，答案：D1．．原原电电池池反反应应可可加加快快化化学学反反应应速速率率如实实验验室室中中用用Zn和和稀稀H2SO4制取取H22．判断金属的活动性顺序，负极金属的活动性强于正极。3．设计原电池

设计原电池时，首先要根据所提供的氧化还原反应的特点进行设计。原电池的设计还要紧扣原电池的三个条件。具体方法是：(1)首首先先将将已已知知氧氧化化还还原原反反应应拆拆分分为为两两个个半半反反应应；；(2)根根据据原原电电池池的的电电极极反反应应特特点点，，结结合合两两个个半半反反应应找找出出正正负负极极材材料料(负负极极就就是是失失电电子子的的物物质质，，正正极极用用比比负负极极活活泼泼性性差差的的金金属属或或石石墨墨)及及电电解解质质溶溶液液；；(3)按按要要求求画画出出原原电电池池装装置置图图。。 A．该电池能够在高温下工作 B．电池的负极反应为：C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2↑＋24H＋ C．放电过程中，H＋从正极区向负极区迁移 D．在电池反应中，每消耗1mol氧气，理论上能生成标准状况下CO2

气体L解析析：：该燃燃料料电电池池的答案：B2．．(2010··原原创创)铁及铁的化合物物应用广泛，，如FeCl3可用作催化剂剂、印刷电路路铜板腐蚀剂剂和外伤止血血剂等。(1)写出FeCl3溶液腐蚀印刷刷电路铜板的的离子方程式式_______________________。(2)若将(1)中的反反应设计成原原电池，请画画出原电池的的装置图，标标出正、负极极，并写出电电极反应式。。正极反应________，负极反反应________。。解析：(1)Fe3＋氧化性强于Cu2＋，故Cu可溶溶于FeCl3溶液中，发生生离子反应：：2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋。(2)Fe3＋有氧化性，可可得e－，Cu有一定定还原性可失失e－，FeCl3溶液与Cu可可组成原电池池，发生氧化化还原反应，，其中铜棒做做负极，碳棒棒做正极，FeCl3溶液做电解质质溶液。答案：(1)2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋(2)2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋Cu－2e－===Cu2＋【例1】(2010·模模拟精选，山山东泰安一模模)一种新型燃料电电池，一极通通入空气，另另一极通入丁丁烷气体；电电解质是掺杂杂氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体，在熔熔融状态下能能传导O2－。下列对该燃燃料电池说法法不正确的是是()A．在熔融电电解质中，O2－由负极移向正正极B．电池的总总反应是：2C4H10＋13O2===8CO2＋10H2OC．通入空气气的一极是正正极，电极反反应为：O2＋4e－===2O2－D．通入丁烷烷的一极是正正极，电极反反应为：C4H10－26e－＋13O2－===4CO2↑＋5H2O解析：由原电池原理理知负极失去去的电子经导导线转移到正正极，所以正正极上富集极极电子，根据据电性关系，，O2－不可能移向正正极，A错；；原电池反应应就是一个氧氧化还原反应应，只是氧化化反应和还原原反应分别在在两极进行，，由丁烷的燃燃烧反应知，，该电池的总总反应为：2C4H10＋13O2===8CO2＋10H2O，且且丁烷烷失电电子，，O2得电子子；丁丁烷作作为还还原剂剂，应应通入入负极极，反反应中中失去去e－，C4H10－26e－＋13O2－===4CO2↑＋5H2O。答案：：A高分策策略本题考考查了了新型型燃料料电池池的基基本工工作原原理。。O2的作用用考查查较为为新颖颖。O2在不同同介质质中的的电极极反应应式：：a.在碱碱性、、中性性或弱弱酸性性条件件下正正极：：O2＋2H2O＋4e－===4OH－；b.在在较强强酸性性条件件下正正极：：O2＋4H＋＋4e－===2H2O；c.在在熔融融的金金属氧氧化物物中正正极：：O2＋4e－===2O2－；d.在其其他介介质中中的电电极反反应式式，如如：在在熔融融的碳碳酸盐盐中，，正极极反应应物是是O2和CO2时，正正极电电极反反应式式为：：O2＋2CO2＋4e－===。【例2】据报道，，我国国拥有有完全全自主主知识识产权权的氢氢氧燃燃料电电池车车已经经在奥奥运会会期间间为运运动员员提供供了服服务。。某种种氢氧氧燃料料电池池的电电解质质溶液液为KOH溶液液。下下列有有关该该电池池的叙叙述不不正确确的是是()A．．正正极极反反应应式式为为：：O2＋2H2O＋＋4e－===4OH－B．．工工作作一一段段时时间间后后，，电电解解质质溶溶液液中中的的KOH的的物物质质的的量量不不变变C．．该该燃燃料料电电池池的的总总反反应应方方程程式式为为：：2H2＋O2===2H2OD．．用用该该电电池池电电解解CuCl2溶液液，，产产生生2.24LCl2(标标准准状状况况)时时，，有有0.1mol电电子子转转移移解析析：：氢氧氧燃燃料料电电池池的的总总反反应应式式是是：：2H2＋O2===2H2O，，电电解解质质溶溶液液为为KOH溶溶液液，，故故其