【课件】高考化学二轮复习原电池化学电源课件（47张）

第8讲电化学原理与应用(建议用时2课时)第1课时原电池化学电源必备知识·自主排查【串联真知体系建构】【拆解考点定向自查】【易错点辨析】(1)在锌铜原电池中,因为有电子通过电解质溶液形成闭合回路,所以有电流产生。 (

)提示:×。电子不经过电解质溶液。(2)原电池工作时,溶液中的阳离子向负极移动,盐桥中的阳离子向正极移动。

(

)提示:×。阳离子向正极移动,阴离子移向负极。(3)两种活泼性不同的金属组成原电池的两极,活泼金属一定作负极。 (

)提示:×。活泼金属不一定作负极,铝-镁-NaOH溶液电池中铝作负极。(4)实验室制备H2时,用粗锌(含Cu、Fe等)代替纯锌与盐酸反应效果更佳。(

)提示:√。粗锌与盐酸形成原电池,反应速率加快。(5)铅蓄电池放电时,正极与负极质量均增加。 (

)提示:√。铅蓄电池放电时,负极铅、正极二氧化铅均转变为硫酸铅,质量均增加。【命题点诊断】【命题点一】辨析“介质”书写电极反应式1.按要求书写不同“介质”下甲醇燃料电池的电极反应式。(1)酸性介质,如H2SO4溶液:①负极:__________________。

②正极:__________________。

(2)碱性介质,如KOH溶液:①负极:___________________。

②正极:___________________。

(3)掺杂Y2O3的ZrO3固体作电解质,在高温下能传导O2-:①负极:___________________。

②正极:___________________。

(4)熔融盐介质,如K2CO3:①负极:__________________。

②正极:__________________。

答案:(1)①CH3OH-6e-+H2O====CO2+6H+②O2+6e-+6H+====3H2O(2)

(3)①CH3OH-6e-+3O2-====CO2+2H2O

(4)【命题点二】明确“充、放电”书写电极反应式2.镍镉(Ni—Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液,其充、放电按下式进行:Cd+2NiOOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2。(1)负极:_____________________。

(2)阳极:_____________________。

答案:(1)Cd-2e-+2OH-====Cd(OH)2(2)2Ni(OH)2+2OH--2e-====2NiOOH+2H2O【命题点三】识别“交换膜”提取信息,书写电极反应式3.液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小等优点。一种以液态肼(N2H4)为燃料的电池装置如图所示。(1)负极:_____________________________。

(2)正极:_________________________。

答案:(1)N2H4-4e-+4OH-====N2+4H2O(2)O2+4e-+2H2O====4OH-【加固训练】如将燃煤产生的二氧化碳回收利用,可达到低碳排放的目的。如图是通过人工光合作用,以CO2和H2O为原料制备HCOOH和O2的原理示意图。(1)负极:_______________________。

(2)正极:_______________________。

答案:(1)2H2O-4e-====O2+4H+(2)2CO2+4H++4e-====2HCOOH【自我反思·知不足】知识点是否掌握学习索引是否(一)可充电电池的原理角度一(二)燃料电池的电极反应式角度二(三)新型电源的原理分析及电极反应式角度三关键能力·融会贯通【研磨典例疑难突破】【角度一】可充电电池【典例1】(2020·全国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。下列说法错误的是 (

)A.放电时,负极反应为B.放电时,1molCO2转化为HCOOH,转移的电子数为2molC.充电时,电池总反应为D.充电时,正极溶液中OH-浓度升高【命题解读·解题指导】考查素养宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知情境载体新型高比能量锌-CO2水介质电池解题关键(1)明确放电过程为原电池。充电过程为电解池;(2)原电池的负极与电解池的阴极相连,充放电时电极反应相反;原电池的正极与电解池的阳极相连,充放电时电极反应相反。【解析】选D。放电时,负极上Zn发生氧化反应,电极反应式为

,故A正确;放电时,CO2转化为HCOOH,C元素化合价降低2,则1molCO2转化为HCOOH时,转移电子数为2mol,故B正确;充电时,阳极上H2O转化为O2,负极上转化为Zn,电池总反应为2====2Zn+O2↑+4OH-+2H2O,故C正确;充电时,正极即为阳极,电极反应式为2H2O-4e-====4H++O2↑,溶液中H+浓度增大,溶液中c(H+)·c(OH-)=Kw,温度不变时,Kw不变,因此溶液中OH-浓度降低,故D错误。【名师解疑惑】1.把握可充电电池题目的解答思路2.可充电电池电极反应的书写【角度二】燃料电池【典例2】(2020·北京大兴区模拟)碳固体氧化物电池是一种高效、环境友好的燃料电池。电池工作时,物质的转化原理如图所示。下列说法正确的是 (

)A.多孔电极a上,氧气发生氧化反应B.多孔电极b的反应:CO-2e-+O2-====CO2C.整个装置的总反应:CO2+C====2COD.该电池能将碳燃料产生的能量100%转化为电能【解析】选B。A.根据图示可知在多孔电极a上,氧气得到电子被还原变为O2-,所以a电极上发生还原反应,A错误;B.多孔电极b上CO失去电子,与固体电解质电离产生的O2-结合形成CO2,电极反应式为CO-2e-+O2-====CO2,B正确;C.负极反应式为CO-2e-+O2-====CO2,正极反应式为O2+4e-====2O2-,总反应方程式为2CO+O2====2CO2,C错误;D.反应过程中化学能转化为电能,同时还有一部分能量转化为化学能储存在反应生成物中,同时也有一部分转化为热能,因此电池不可能将化学能100%转化为电能,D错误。【名师解疑惑】1.解答燃料电池题目的思维模型2.燃料电池电极反应式的书写步骤(1)“6”步突破燃料电池负极反应式的书写(2)熟记常见氧气正极电极反应式正极【角度三】新型化学电源【典例3】(2019·全国卷Ⅰ)利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成,电池工作时MV2+/MV+在电极与酶之间传递电子,示意图如下所示。下列说法错误的是

(

)A.相比现有工业合成氨,该方法条件温和,同时还可提供电能B.阴极区,在氢化酶作用下发生反应H2+2MV2+====2H++2MV+C.正极区,固氮酶为催化剂,N2发生还原反应生成NH3D.电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动【解析】选B。相比现有工业合成氨,该方法选用酶作催化剂,条件温和,同时利用MV+和MV2+的相互转化,化学能转化为电能,故可提供电能,故A正确;左室为负极区,MV+在负极失电子发生氧化反应生成MV2+,电极反应式为MV+-e-====MV2+,放电生成的MV2+在氢化酶的作用下与H2反应生成H+和MV+,反应的方程式为H2+2MV2+2H++2MV+,故B错误;右室为正极区,MV2+在正极得电子发生还原反应生成MV+,电极反应式为MV2++e-====MV+,放电生成的MV+与N2在固氮酶的作用下反应生成NH3和MV2+,故C正确;电池工作时,氢离子(即质子)通过交换膜由负极向正极移动,故D正确。【名师解疑惑】离子交换膜的功能、类型与作用

【归纳整合素养提升】1.构建原电池思维模型2.以“本”为本突破陌生电化学装置(1)燃料电池的迁移应用(2)二次电池的迁移应用【精练类题巩固拓展】(一)【高考大题题空逐空练——电极反应式的书写】1.我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na-CO2二次电池。将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液,钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料,电池的总反应为3CO2+4Na2Na2CO3+C。(1)放电时,正极反应为____________________。

(2)充电时,阴极反应为____________________。

【解析】由题干中的信息可以得出Na为电池的负极材料,因电池的总反应为3CO2+4Na2Na2CO3+C,放电时CO2在正极放电,而充电时会在正极生成CO2,Na在电池的负极参与反应,在充电时又会在电池的负极生成。答案:

(2)Na++e-====Na【加固训练】下图为甲醇燃料电池的示意图。负极的电极反应式是____。【解析】燃料电池的构造中有质子交换膜,则说明反应中产生H+,故负极电极反应为CH3OH-6e-+H2O====CO2+6H+。答案:CH3OH-6e-+H2O====CO2+6H+(二)【精优习题模拟练】2.(2020·海南高考模拟卷)利用原电池原理,在室温下从含低浓度铜的酸性废水中回收铜的实验装置如图所示。电极1为____极,电极反应为

。

【解析】电极1发生的反应为,发生氧化反应,为负极。答案:负3.(2020·绵阳模拟)氟离子电池是新型电池中的一匹黑马,其理论比能量高于锂电池。一种氟离子电池的工作原理如图所示。(1)b电极为____极,电极反应式为

。

(2)a电极为____极,正极反应式为

。【解析】b电极为负极,电极反应式为Mg+2F--2e-====MgF2,则a为正极,正极反应式为LaSrMnO4F2+2e-====LaSrMnO4+2F-。答案:(1)负Mg+2F--2e-====MgF2(2)正LaSrMnO4F2+2e-====LaSrMnO4+2F-【加固训练】(2020·荆州模拟)《科学美国人》评出的2016年十大创新技术之一是碳呼吸电池,电池原理如图所示。多孔碳电极的电极反应式为______________