高三化学一轮复习-62-原电池-化学电源课件-新人教版

第2节原电池化学电源-2-考纲要求:1.了解原电池的工作原理,能写出电极反应和电池反应方程式。

2.了解常见化学电源的种类及其工作原理。-3-基础梳理考点突破考点一

原电池及其工作原理1.定义原电池是把化学能转化为电能的装置。2.工作原理以铜锌原电池为例:-4-基础梳理考点突破(1)原理分析。

-5-基础梳理考点突破(2)两种装置比较。①盐桥的作用:a.连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。②装置Ⅰ中有部分Zn与Cu2+直接反应,使电池效率降低;装置Ⅱ中使Zn与Cu2+隔离,电池效率提高,电流稳定。3.原电池构成的条件(1)原理条件:能够自发进行的氧化还原反应。(2)装置条件:①两个活泼性不同的电极(燃料电池例外)。②电极插入电解质溶液中。③整个装置构成闭合回路。-6-基础梳理考点突破自主巩固

判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。(1)(2015广东理综)原电池可将化学能转化为电能,原电池需外接电源才能工作

(×)(2)NaOH溶液与稀硫酸反应是放热反应,此反应可以设计成原电池

(×)(3)Fe+CuSO4 FeSO4+Cu的反应可以设计成原电池

(√)(4)氧化还原反应2H2O 2H2↑+O2↑可以设计成原电池

(×)(5)同种条件下,带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池电流持续时间长

(√)(6)在原电池中,发生氧化反应的一极一定是负极

(√)(7)在原电池中,负极材料的活泼性一定比正极材料强

(×)-7-基础梳理考点突破1.图解原电池工作原理

-8-基础梳理考点突破2.原电池中正、负极的判断判断原电池的正负极需抓住闭合回路和氧化还原反应进行分析,如图注意:原电池的正负极与电极材料的性质有关,也与电解质溶液有关,不要形成思维定式——活泼金属一定是负极。如Al、Mg和NaOH溶液构成的原电池中,Al为负极,Mg为正极。-9-基础梳理考点突破例1(2015陕西宝鸡质检)某准晶体X由一定比例的Al、Fe、Cu组成,取两小块该准晶体:一块投入到盛KOH溶液的烧杯①中;另一块投入到盛稀硫酸的烧杯②中,两烧杯中固体均被液体浸没。下列分析合理的是(

)A.烧杯①中若构成微型电池,正极反应为4OH--4e- 2H2O+O2↑B.烧杯①中若铝、铜作电极构成微型电池,负极反应为Al-3e-+3OH-Al(OH)3C.烧杯②中可能构成三种微型电池,且正极反应相同D.烧杯②溶液最终呈蓝色答案解析解析关闭答案解析关闭-10-基础梳理考点突破答题模板:电极反应式书写的三个步骤列物质标得失—按照负极发生氧化反应,正极发生还原反应,判断出电极反应物和产物,找出得失电子的数量。看环境配守恒—电极产物在电解质溶液的环境中,应能稳定存在,如碱性介质中生成的H+应让其结合OH-生成水。电极反应式要遵守电荷守恒和质量守恒、得失电子守恒等,并加以配平。两式加验总式—两电极反应式相加,与总反应方程式对照验证。-11-基础梳理考点突破跟踪训练

1.(2015天津理综,4)锌铜原电池装置如图所示,其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过。下列有关叙述正确的是(

)A.铜电极上发生氧化反应B.电池工作一段时间后,甲池的c()减小C.电池工作一段时间后,乙池溶液的总质量增加D.阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动,保持溶液中电荷平衡答案解析解析关闭答案解析关闭-12-基础梳理考点突破2.(2015江西景德镇联考)某原电池构造如图所示。下列有关叙述正确的是(

)A.在外电路中,电子由银电极流向铜电极B.取出盐桥后,电流表的指针仍发生偏转C.外电路中每通过0.1mol电子,铜的质量理论上减小6.4gD.原电池的总反应式为Cu+2AgNO3 2Ag+Cu(NO3)2答案解析解析关闭答案解析关闭-13-基础梳理考点突破3.(2015安徽安庆示范高中联考)已知在酸性条件下发生的反应为在碱性条件下发生的反应为设计如图装置(C1、C2均为石墨电极),分别进行下述操作:Ⅰ.向B烧杯中逐滴加入浓盐酸Ⅱ.向B烧杯中逐滴加入40%NaOH溶液结果发现电流计指针均发生偏转。-14-基础梳理考点突破试回答下列问题:(1)两次操作中指针为什么发生偏转?

。

(2)两次操作过程中指针偏转方向为什么相反?试用化学平衡移动原理解释之:

。

(3)操作Ⅰ过程中C1棒上发生的反应为

。

(4)操作Ⅱ过程中C2棒上发生的反应为

。

(5)操作Ⅱ过程中,盐桥中的K+移向

烧杯溶液(填“A”或“B”)。-15-基础梳理考点突破-16-基础梳理考点突破-17-基础梳理考点突破考点二

原电池原理的应用原电池在化工、农业生产及科学研究中的应用1.加快氧化还原反应速率一个自发的氧化还原反应,设计成原电池时反应速率增大,例如Zn与稀硫酸反应时加入少量的CuSO4溶液能使产生氢气的速率加快。2.比较金属活动性强弱金属分别作原电池的两极时,一般作负极的金属活动性比正极的强。3.用于金属的防护使被保护的金属制品作原电池的正极而得到保护。例如,保护铁制输水管或钢铁桥梁,可用导线将其和一块锌块相连,使Zn作原电池的负极。-18-基础梳理考点突破自主巩固

填空。(1)用稀硫酸与锌粒反应制取氢气,加入少量硫酸铜可以加快化学反应速率的原因:Zn与CuSO4反应生成Cu,形成铜锌原电池,可以加快反应速率。(2)A、B两种金属用导线连接,放入稀硫酸中,B的质量逐渐减小,则两种金属的活动性A<B。-19-基础梳理考点突破设计原电池(1)必须是能自发进行且放热的氧化还原反应才能设计成原电池。(2)正、负极材料的选择:根据氧化还原关系找出正、负极材料,一般选择活泼性较强的金属作为负极;活泼性较弱的金属或可导电的非金属(如石墨等)作为正极。(3)电解质溶液的选择:电解质溶液一般要能够与负极发生反应,或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反应(如溶解于溶液中的氧气)。但如果氧化反应和还原反应分别在两个容器中进行(中间连接盐桥),则两个容器中的电解质溶液选择与电极材料相同的阳离子,这样可减少离子极化作用,便于电子和离子的移动,如在Cu-Zn构成的原电池中,负极Zn浸泡在含有Zn2+的电解质溶液中,而正极Cu浸泡在含有Cu2+的电解质溶液中。-20-基础梳理考点突破-21-基础梳理考点突破例2(2013广东理综,33节选)能量之间可相互转化:电解食盐水制备Cl2是将电能转化为化学能,而原电池可将化学能转化为电能。设计两种类型的原电池,探究其能量转化效率。限选材料:ZnSO4(aq),FeSO4(aq),CuSO4(aq);铜片,铁片,锌片和导线。(1)完成原电池甲的装置示意图(如图),并作相应标注。要求:在同一烧杯中,电极与溶液含相同的金属元素。-22-基础梳理考点突破(2)以铜片为电极之一,CuSO4(aq)为电解质溶液,只在一个烧杯中组装原电池乙,工作一段时间后,可观察到负极

。

(3)甲乙两种原电池中可更有效地将化学能转化为电能的是

,其原因是

。

(4)根据牺牲阳极的阴极保护法原理,为减缓电解质溶液中铁片的腐蚀,在限选材料中应选

作阳极。-23-基础梳理考点突破

答案:(1)(2)金属逐渐溶解(3)甲甲电池(使用盐桥)可以避免锌和铜离子的接触,从而避免能量损失,提高电池效率,提供稳定的电流(4)Zn-24-基础梳理考点突破解析:(1)因为题给图中电子流向为从左到右,故左侧为原电池的负极,右侧为正极;所以设计原电池时可以在左侧烧杯内盛放ZnSO4(aq),电极选用锌片,右侧烧杯内放CuSO4(aq),电极选用铜片。如图:(2)由所给的电极材料可知,当铜片作电极时,铜片一定是正极,则负极是活泼的金属(失电子发生氧化反应),反应的现象是负极逐渐溶解。-25-基础梳理考点突破(3)以Zn和Cu作电极为例,如果不用盐桥则除了发生电化学反应外,还会使Zn和CuSO4直接反应,这时不能转化为电能,而盐桥的使用,可以避免Zn和Cu2+的接触,从而避免电量损失,提高电池效率,提供稳定的电流。(4)根据牺牲阳极的阴极保护法,可知被保护的金属作阴极,比其活泼的金属作阳极,即应选Zn作为阳极。-26-基础梳理考点突破易错警示:原电池装置图常见失分点警示(1)没有注明电极材料名称或元素符号。(2)没有画出电解质溶液(或画出但不标注)。(3)误把盐桥画成导线。(4)没有连成闭合回路。-27-基础梳理考点突破跟踪训练

1.①②③④四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池。①②相连时,外电路电流从②流向①;①③相连时,③为正极;②④相连时,②上有气泡逸出;③④相连时,③的质量减少。据此判断这四种金属活动性由大到小的顺序是(

)A.①③②④ B.①③④②C.③④②① D.③①②④答案解析解析关闭由原电池原理判断金属活动性,外电路电流从②流向①,②为正极,金属活动性①>②;①③相连,③为正极,金属活动性①>③;②④相连,②上有气泡(H2)逸出,②为正极,金属活动性④>②;③④相连,③质量减少,则金属活动性③>④,即金属活动性顺序为①>③>④>②,B正确。答案解析关闭B-28-基础梳理考点突破2.向两份等质量的铁粉a、b中分别加入过量的稀硫酸,同时向b中加入少量的CuSO4溶液,下列各图表示的是产生H2的体积V(同温同压下测定)与时间t的关系,其中正确的是(

)答案解析解析关闭因为b中有一部分铁粉与硫酸铜反应生成Cu,Fe、Cu和稀硫酸构成原电池,使反应速率加快,反应完成所需的时间缩短,但产生氢气的体积小于a。答案解析关闭B-29-基础梳理考点突破3.根据下式所示的氧化还原反应设计一个原电池:(1)装置可采用烧杯和盐桥,画出此原电池的装置简图。(2)注明原电池的正极和负极。(3)注明外电路中电子的流向。(4)写出两个电极上的电极反应。-30-基础梳理考点突破答案:(1)(2)(3)如图所示:-31-基础梳理考点突破解析:首先将已知的反应拆成两个半反应:然后结合原电池的电极反应特点分析可知,该电池的负极应该用Cu作材料,正极材料为Ag。原电池由两个半电池组成,铜和铜盐溶液组成铜半电池,银和银盐溶液组成银半电池,中间通过盐桥连接起来。-32-基础梳理考点突破考点三

化学电源

-33-基础梳理考点突破-34-基础梳理考点突破自主巩固

判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。(1)Zn具有还原性和导电性,可用作锌锰干电池的负极材料(√)(2)铅蓄电池在放电过程中,负极质量减小,正极质量增加(×)(3)锂碘电池的电池反应为2Li(s)+I2(s) 2LiI(s),则碘电极作该电池的负极(×)(4)铅蓄电池放电时的负极和充电时的阳极均发生氧化反应(√)-35-基础梳理考点突破利用“加减法”书写原电池电极反应式(1)先确定原电池的正、负极,列出正、负极上的反应物,并标出相同数目电子的得失。(2)根据氧化还原反应原理写出电极反应式。①负极反应。负极失去电子发生氧化反应。注意负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存。若不共存,则该电解质溶液中的阴离子应写入负极反应式。-36-基础梳理考点突破②正极反应。正极得到电子发生还原反应。当正极上的反应物质是O2时:若电解质溶液为中性或碱性,则水必须写入正极反应式中,与O2生成OH-,写为O2+2H2O+4e- 4OH-;若电解质溶液为酸性,则H+必须写入正极反应式中,与O2生成水,写为O2+4H++4e- 2H2O。(3)写出电池总反应方程式。结合电子守恒将正、负极电极反应式相加即得到电池总反应方程式。(4)若已知电池反应的总反应式,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,用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。-37-基础梳理考点突破例3(1)(2015江苏化学,10)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(

)-38-基础梳理考点突破(2)(2015全国Ⅱ,26节选)酸性锌锰干电池是一种一次性电池,外壳为金属锌,中间是碳棒,其周围是由碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等组成的糊状填充物。该电池放电过程产生MnOOH。回收处理该废电池可得到多种化工原料。有关数据如下表所示:-39-基础梳理考点突破回答下列问题:①该电池的正极反应式为

,电池反应的离子方程式为

。

②维持电流强度为0.5A,电池工作5分钟,理论上消耗锌

g。(已知F=96500C·mol-1)

-40-基础梳理考点突破-41-基础梳理考点突破-42-基础梳理考点突破-43-基础梳理考点突破-44-基础梳理考点突破跟踪训练

1.(2015全国Ⅰ,11)微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置,其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是(

)A.正极反应中有CO2生成B.微生物促进了反应中电子的转移C.质子通过交换膜从负极区移向正极区D.电池总反应为C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O答案解析解析关闭C6H12O6中C的平均化合价为0价,二氧化碳中C的化合价为+4价,所以生成二氧化碳的反应为氧化反应,故CO2在负极生成,A选项错误;在微生物的作用下,该装置为原电池装置,反应速率加快,所以微生物促进了反应的发生,B项正确;质子交换膜只允许质子(即H+)通过,原电池中阳离子向正极移动,C项正确;电池的总反应实质是C6H12O6的氧化反应,D项正确。答案解析关闭A-45-基础梳理考点突破2.(2015黑龙江大庆质检)光电池是发展性能源。一种光化学电池的结构如图,当光照在表面涂有氯化银的银片上时,AgCl(s)Ag(s)+Cl(AgCl)[Cl(AgCl)表示生成的氯原子吸附在氯化银表面],接着Cl(AgCl)+e- Cl-(aq),若将光源移除,电池会立即恢复至初始状态。下列说法不正确的是(

)A.光照时,电流由X流向YB.光照时,Pt电极发生的反应为2Cl-+2e- Cl2↑C.光照时,Cl-向Pt电极移动D.光照时,电池总反应为AgCl(s)+C