大单元四　第十章　第40讲　原电池　常见化学电源-2025年高中化学大一轮复习讲义人教版

第40讲原电池常见化学电源[复习目标]1.理解原电池的工作原理。2.了解常见化学电源的种类及其工作原理。3.能够书写常见化学电源的电极反应式和总反应方程式。考点一原电池的工作原理1．概念原电池是把________能转化为____能的装置。2．构成条件3．构建原电池模型(以锌铜原电池为例)盐桥的组成和作用(1)盐桥中装有含KCl饱和溶液的琼脂，离子可在其中自由移动。(2)盐桥的作用：a.连接内电路，__________________________________________________；b．____________，使原电池不断产生电流。(3)盐桥中离子移向：阴离子移向______，阳离子移向______。1．盐桥是所有原电池构成的必要条件()2．原电池内部电解质中的阴离子一定移向负极，阳离子一定移向正极()3．构成原电池两极的电极材料一定是活泼性不同的金属()4．原电池中负极失去电子的总数一定等于正极得到电子的总数()5．使用盐桥可以提高电池的效率()6．图1能验证锌与硫酸铜反应过程中有电子转移()7．图2能实现Cu＋H2SO4=CuSO4＋H2↑()一、原电池的构成及工作原理1．构成原电池的条件有很多，当电解质中某离子的浓度越大时其氧化性或还原性越强。某化学实验小组用如图所示的装置实验，发现电流表指针发生偏转。(1)电极A作____极，电极反应式为_____________________________________________________________________________________________________________________________。(2)电极B作____极，电极反应式为_____________________________________________________________________________________________________________________________。(3)硝酸根离子移向_______(填“A”或“B”)极。(4)由此得出的结论是，原电池反应发生的条件不仅与电极材料和电解质的性质有关，还与电解质的______有关。2．控制合适的条件，可使反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2向不同的方向进行，改变电极反应。(1)反应开始时，乙中石墨电极的名称：______，反应类型：__________；甲池中发生________(填“氧化”或“还原”)反应，电极反应式为_________________________________________________________________。(2)一段时间后，电流表读数为零后，在甲中加入FeCl2固体，则乙中的石墨作________(填“正”或“负”)极，该电极的电极反应式为_____________________________________________________________________________________________________________________。二、原电池原理的应用3．根据下图，可判断出下列离子方程式中错误的是()A．2Ag(s)＋Cd2＋(aq)=2Ag＋(aq)＋Cd(s)B．Co2＋(aq)＋Cd(s)=Co(s)＋Cd2＋(aq)C．2Ag＋(aq)＋Cd(s)=2Ag(s)＋Cd2＋(aq)D．2Ag＋(aq)＋Co(s)=2Ag(s)＋Co2＋(aq)4．根据反应2FeCl3＋Cu=2FeCl2＋CuCl2设计原电池，在方框中画出装置图，指出电极材料和电解质溶液，写出电极反应式：①不含盐桥②含盐桥负极：________________________正极：________________________原电池原理的四大应用(1)比较金属的活动性，在原电池中，一般较活泼的金属作负极(注意电解质溶液对电极反应的影响)。(2)加快化学反应速率，创造多个微电池反应环境，可加快反应(腐蚀)速率。(3)应用于金属防护。(4)设计原电池。①首先将氧化还原反应分成两个半反应。②根据原电池反应的特点，结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液。考点二常见化学电源1．一次电池负极反应式：_______________________________________；正极反应式：______________________________________；总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O=2MnO(OH)＋Zn(OH)2负极反应式：_______________________________________；正极反应式：______________________________________；总反应：Zn＋Ag2O=ZnO＋2Ag2.二次电池铅酸蓄电池是最常见的二次电池，总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4eq\o(,\s\up7(放电),\s\do5(充电))2PbSO4＋2H2O。(1)放电时：负极反应式：____________________________________________________________；正极反应式：____________________________________________________________。放电时，当外电路上有2mole－通过时，溶液中消耗H2SO4____mol。(2)充电时：阴极反应式：____________________________________________________________；阳极反应式：____________________________________________________________。充电一段时间电解质溶液的pH__________(填“增大”“减小”或“不变”)。提醒充电时电极的连接，负接负作阴极，正接正作阳极。3．燃料电池(1)氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，常见的燃料除H2外，还有CO、水煤气(CO和H2)、烃类(如CH4)、醇类(如CH3OH)、醚类(如CH3OCH3)、氨(NH3)、肼(H2N—NH2)等。如无特别提示，燃料电池反应原理类似于燃料的燃烧。(2)燃料电池的电解质常有四种类型：酸性条件、碱性条件、固体电解质(可传导O2－)、熔融碳酸盐，不同电解质会对总反应式、电极反应式有影响。(3)以甲醇为燃料，写出下列介质中的电极反应式。①酸性溶液(或含质子交换膜)正极：________________________________________________________________________，负极：________________________________________________________________________。②碱性溶液正极：________________________________________________________________________，负极：________________________________________________________________________。③固体氧化物(其中O2－可以在固体介质中自由移动)正极：________________________________________________________________________，负极：________________________________________________________________________。④熔融碳酸盐(COeq\o\al(2－,3))正极(通入CO2)：______________________________________________________________，负极：________________________________________________________________________。1．干电池根据电池内的电解质分为酸性电池和碱性电池()2．手机、电脑中使用的锂离子电池属于一次电池()3．镍镉电池不能随意丢弃的主要原因是镍、镉的资源有限，价格昂贵()4．铅酸蓄电池放电时，正极与负极质量均增加()5．二次电池充电时，阴极连接电源的负极，发生还原反应()6．铅酸蓄电池放电时的负极和充电时的阳极均发生还原反应()7．燃料电池工作时燃料在电池中燃烧，然后热能转化为电能()8．在原电池中，正极本身一定不参与电极反应，负极本身一定发生氧化反应()一、多样化的燃料电池1．燃料电池是燃料(如CO、H2、CH4、C2H6等)与氧气(或空气)反应将化学能转变为电能的装置，若电解质溶液是强碱溶液，下列关于乙烷(C2H6)燃料电池的说法正确的是()A．通入5.6LO2完全反应后，有1mol电子发生转移B．负极反应式：C2H6＋18OH－＋14e－=2COeq\o\al(2－,3)＋12H2OC．该电池工作时，正极附近溶液的碱性增强D．燃料电池的优点之一是燃料反应时化学能全部转化为电能2.如图所示是一种以液态肼(N2H4)为燃料，氧气为氧化剂，某固体氧化物为电解质的新型燃料电池。该固体氧化物电解质的工作温度在700～900℃时，O2－可在该固体氧化物电解质中自由移动，反应产物均为无毒无害的物质。下列说法正确的是()A．电池内的O2－由电极乙移向电极甲B．电池总反应为N2H4＋2O2=2NO＋2H2OC．当电极甲上有1molN2H4消耗时，电极乙上有22.4LO2参与反应D．电池外电路的电子由电极乙移向电极甲二、电极反应式的书写3．有如图所示的四个装置，回答相关问题：(1)图①中，Mg作________极。(2)图②中，Mg作______极，写出负极反应式：____________________________________，正极反应式：_________________________________________________________________，总反应的离子方程式：______________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)图③中，Fe作__________极，写出负极反应式：__________________________，正极反应式：___________________________________________________________________________，总反应的化学方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)图④装置能否构成原电池？______(填“能”或“否”)，若能构成原电池，正极为__________，电极反应式为_______________________________________________________(若不能构成原电池，后两问不用回答)。4．根据电池反应书写电极反应式。(1)碱性铁电池的电池反应为3Zn＋2K2FeO4＋8H2O=3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH。负极反应式：__________________________________________________________________，正极反应式：__________________________________________________________________。(2)一种锂电池的反应为CoO2＋LiC6=LiCoO2＋C6，Li原子嵌入电池负极材料碳(C6)中。负极反应式：__________________________________________________________________，正极反应式：__________________________________________________________________。(3)Mg-AgCl电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池，电池反应方程式：2AgCl＋Mg=Mg2＋＋2Ag＋2Cl－。负极反应式：__________________________________________________________________，正极反应式：__________________________________________________________________。(1)电极反应式书写的一般方法(2)已知总反应式的复杂电极反应式的书写方法①首先写出较简单的电极反应式。②复杂电极反应式＝总反应式－简单电极反应式。③注意电子守恒。1.(2023·海南，8)利用金属Al、海水及其中的溶解氧可组成电池，如图所示。下列说法正确的是()