新高考化学通用版总复习一轮课件模块2第四单元第2节原电池的工作原理及其应用

第2节原电池的工作原理及其应用考点一原电池的工作原理及其应用1.概念和反应本质化学能电能氧化还原反应

原电池是把________转化为________的装置，其反应本质是______________。2.构成条件氧化还原活泼性

(1)一看反应：看是否有能自发进行的____________反应发生(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)。

(2)二看两电极：一般是____________不同的两电极。(3)三看是否形成闭合回路，形成闭合回路需三个条件：①____________溶液；电解质电解质②两电极直接或间接接触；③两电极插入____________溶液中。3.工作原理(以锌铜原电池为例)氧化还原(1)电极发生_______反应。流出经外电路流入______。

(3)离子移动方向总反应离子方程式为Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu失去①负极：_____电子，发生_____反应；②正极：_____电子，氧化得到还原(2)电子定向移动方向和电流方向①电子从_____流出经外电路流入_______；②电流从_____正极负极负极正极正极负极4.单液原电池(无盐桥)和双液原电池(有盐桥)对比

5.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________，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。加快强

(2)比较金属活动性强弱 两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属活动性比正极的______。(3)用作金属的防护正负

被保护的金属制品作原电池的______极而得到保护。例如，保护铁制输水管或钢铁桥梁，可用导线将其和一锌块相连，使Zn作原电池的____极。

(4)设计制作化学电源 ①首先将氧化还原反应分成两个半反应。 ②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2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2

设计的原电池为

[自主测评]1.易错易混辨析(正确的画“√”，错误的画“×”)。(1)因为铁的活泼性强于铜，所以将铁、铜用导线连接后放入浓硝酸中组成原电池，必是铁作负极、铜作正极()(2)在原电池中，正极本身一定不参与电极反应，负极本身一定要发生氧化反应()(3)一般来说，带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池效率高()4OH－===AlO2

＋2H2O((4)将自发的氧化还原反应设计成原电池，可以把物质内部的能量全部转化为电能()(5)某原电池反应为Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag，装置中的盐桥内可以是含KCl饱和溶液的琼胶()(6)在Mg-NaOH(aq)-Al电池中，负极反应为Al－3e－＋－)答案：(1)×(2)×(3)√(4)×(5)×(6)√2.【深度思考】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(盐桥为盛有饱和KNO3溶液琼胶的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__________。

答案：(1)Cu

AgNO3溶液

(2)正Ag＋＋e－===Ag

(3)Cu(NO3)2三个作用与三个方向

(1)原电池中盐桥的三个作用：①连接内电路形成闭合回路；②维持两电极电势差(中和电荷)，使电池能持续提供电流；③单液原电池(无盐桥)中有部分Zn与Cu2＋直接反应，使电池效率降低；双液原电池(有盐桥)中使Zn与Cu2＋隔离，电池效率提高，电流稳定。(2)原电池中微粒移动的三个方向考向1原电池的工作原理

解析：金属M失去电子，作电池负极，A正确；OH－向负极移动，因为电解质传递OH－，所以电解质不可能是熔融的MO，B错误；氧气在正极发生得到电子的还原反应，正极的电极反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，C正确；根据以上分析可知电池反应：2M＋O2＋2H2O===2M(OH)2，D正确。答案：B答案：C[归纳提升]原电池正、负极的判断方法考向2含盐桥的原电池与电极反应书写3.(2020年菏泽模拟)根据下图，下列判断中正确的是()

A.烧杯a中的溶液pH降低

B.烧杯b中发生氧化反应

C.烧杯a中发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑

D.烧杯b中发生的反应为2Cl－－2e－===Cl2↑解析：由题给原电池装置可知，电子经过导线，由Zn电极流向Fe电极，则O2在Fe电极发生还原反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，烧杯a中c(OH－)增大，溶液的pH升高；烧杯b中，Zn发生氧化反应：Zn－2e－===Zn2＋。答案：B

解析：根据氧化还原反应方程式可知，氧化剂是KMnO4，故a为正极，b为负极，A错误；a为正极，b为负极，电子沿外电路从负极流向正极，即电子从b流向a，B错误；原电池工作时，阴离子流向负极，即乙烧杯，C错误；a电极为正极，答案：D考向3原电池的应用

5.(2020年淄博模拟)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性顺序是()＞b＞c＞d＞a＞b＞c＞c＞d＞a＞b＞d＞c

解析：把四个实验从左到右分别编号为①、②、③、④，则由实验①可知，a作原电池负极，b作原电池正极，金属活动性：a＞b；由实验②可知，b极有气体产生，c极无变化，则金属活动性：b＞c；由实验③可知，d极溶解，则d作原电池负极，c作正极，金属活动性：d＞c；由实验④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，金属活动性：d＞a。综上所述可知金属活动性：d＞a＞b＞c。

答案：C2Fe3+

＋2I2Fe2+

＋I2，设计成盐桥原电池。提供的试剂：6.某校化学兴趣小组进行探究性活动，将氧化还原反应－FeCl3溶液，KI溶液；其他用品任选。请回答下列问题：

(1)请在下方虚线框中画出设计的原电池装置图，并标出电极材料、电极名称及电解质溶液。

(2)发生氧化反应的电极反应式为________________________________________________________________________。

(3)反应达到平衡时，外电路导线中________(填“有”或“无”)电流通过。

(4)平衡后向FeCl3

溶液中加入少量FeCl2

固体，当固体全部溶解后，则此时该溶液中电极变为______(填“正”或“负”)极。

解析：(1)先分析氧化还原反应，找出正、负极反应，即可确定正、负极区电解质溶液。(2)发生氧化反应的电极是负极，I－失电子。(3)反应达到平衡时，无电子流动，故无电流产生。(4)平衡后向FeCl3

溶液中加入少量FeCl2

固体，平衡逆向移动，此时Fe2＋失电子，正极变成负极。

答案：(1)(2)2I－－2e－===I2

(3)无(4)负考点二化学电源1.一次电池ZnMnO2（续表）ZnAg2O2.二次电池(以铅蓄电池为例)铅蓄电池是最常见的二次电池，总反应为Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)2PbSO4(s)＋2H2O(l)－2e===PbSO4(s)PbSO4(s)＋2e－===3.燃料电池(1)氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池。(2)燃料电池的电极本身不参与反应，燃料和氧化剂连续地由______供给。2H2－4e－===4H＋2H2＋4OH－－4e－===4H2OO2＋4H＋＋4e－===

2H2OO2＋2H2O＋4e－===4OH－外部

[自主测评]1.易错易混辨析(正确的画“√”，错误的画“×”)。(1)碱性锌锰电池是一次电池，其中MnO2

是催化剂，可使锌锰电池的比能量提高、可储存时间延长()(2)铅蓄电池放电时，正极与负极质量均增加()(3)铅蓄电池放电时，当电路中转移0.1mol电子时，负极增重4.8g()(4)燃料电池工作时燃料在电池中燃烧，然后热能转化为电能()答案：(1)×(2)√(3)√(4)×(5)√(6)×

2.【深度思考】Li-SOCl2

电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4-SOCl2。电池的总反应可表示为4Li＋2SOCl2===4LiCl＋S＋SO2↑。回答下列问题：(1)电池的负极材料为________(填化学名称)，发生的电极反应为____________________________。(2)电池正极发生的电极反应为____________________。

解析：分析反应的化合价变化，可知Li失电子，被氧化，为还原剂，SOCl2得电子，被还原，为氧化剂。(1)负极材料为Li(还原剂)，发生的电极反应为4Li－4e－===4Li＋。(2)正极反应式可由总反应式减去负极反应式得到：2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S↓＋SO2↑。答案：(1)锂4Li－4e－===4Li＋

(2)2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2↑解液。下列叙述错误的是(考向1新型二次电池

1.(2020年青岛一模)水系锌离子电池是一种新型二次电池，工作原理如下图。该电池以粉末多孔锌电极(锌粉、活性炭及粘结剂等)为负极，V2O5

为正极，三氟甲磺酸锌[Zn(CF3SO3)2]为电)..A.放电时，Zn2＋向V2O5

电极移动B.充电时，阳极区电解液的浓度变大C.充电时，粉末多孔锌电极发生还原反应D.放电时，V2O5

电极上的电极反应式为V2O5＋xZn2＋＋2xe－===ZnxV2O5解析：放电时，阳离子向正极移动，所以Zn2+向V2O5电极移动，A正确；充电时，阳极区发生氧化反应，锌离子通过阳离子交换膜向左移动，所以阳极区电解液的浓度变小，B错误；充电时，粉末多孔锌电极为阴极，发生还原反应，C正确；放电时，V2O5

电极上的电极反应式为V2O5

＋xZn2＋

＋2xe－===ZnxV2O5，D正确。答案：B错误的是(

2.(2019年抚顺一模)有一种新型二次电池，其放电时的工作原理如图所示，电池两极区用阳离子交换膜隔开，下列说法)..答案：D[归纳提升]示，下列说法错误的是(考向2新型燃料电池)..A.随着反应的进行，氧化物电解质的量不断减少C.电极X为负极，O2－向X极迁移D.直接煤—空气燃料电池的能量效率比煤燃烧发电的能量效率高答案：A列关于电池工作时的相关分析不正确的是(

4.(2020年南宁第二次适应性测试)DBFC燃料电池的结构如图，该电池的总反应为NaBH4＋4H2O2===NaBO2＋6H2O。下)...B.Y极发生的还原反应为H2O2＋2e===2OHA.X极为正极，电流经X流向外电路－－C.X极区溶液的pH逐渐减小D.每消耗1.0L0.50mol·L－1

的H2O2，电路中转移1.0mole－答案：A[归纳提升]燃料电池解题模板及审题关键

1.(2020年新课标Ⅰ卷)科学家近年发明了一种新型Zn-CO2水介质电池。电池示意图如图，电极为金属锌和选择性催化材料，放电时，温室气体CO2

被转化为储氢物质甲酸等，为解决环境和能源问题提供了一种新途径。答案：D答案：B

3.(2020年山东卷)微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置，利用微生物处理有机废水获得电能，同时可实现海水淡化。现以NaCl溶液模拟海水，采用惰性电极，用图中装置处

()A.负极反应为CH3COO－＋2H2O－8e－===2CO2↑＋7H＋B.隔膜1为阳离子交换膜，隔膜2为阴离子交换膜C.当电路中转移1mol电子时，模拟海水理论上除盐58.5gD.电池工作一段时间后，正、负极产生气体的物质的量之比为2∶1结合电荷守恒可得电极反应式为CH3COO＋2H2O－8e解析：a极为负极，CH3COO－失电子被氧化成CO2

和H＋，－－===2CO2↑＋7H＋，A正确；为了实现海水的淡化，模拟海水中的氯离子需要移向负极，即a极，则隔膜1为阴离子交换膜，钠离子需要移向正极，即b极，则隔膜2为阳离子交换膜，B错误；当电路中转移1mol电子时，根据电荷守恒可知，模拟海水中会有1molCl－移向负极，同时有1molNa＋移向正极，即除去1molNaCl，质量为58.5g，C正确；b极为正极，水溶液为酸性，所以氢离子得电子产生氢气，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，所以当转移8mol电子时，正极产生4mol气体，根据负极反应式可知负极产生2mol气体，物质的量之比为4∶2＝2∶1，D正确。答案：B

(1)电池负极电极反应式为____________________；放电过程中需补充的物质A为_________________________________(填化学式)。

(2)如上图所示的HCOOH燃料电池放电的本质是通过HCOOH与O2

的反应，将化学能转化为电能，其反应的