高三化学一轮复习 原电池　化学电源(基础课) 课件

必备知识·关键能力

·学科素养·核心价值第34讲原电池化学电源(基础课)第四部分化学反应原理第六章化学反应与能量复习目标本模块的知识复习，要把握三个目标了解原电池的构成和能量转化形式。理解原电池的工作原理(电极反应与电池反应)及应用。目标二目标一了解常见化学电源的工作原理及电极反应。目标三知识点一原电池的工作原理及应用1．原电池的构成(1)概念和反应本质原电池是把______能转化为____能的装置，其反应本质是______________。化学电氧化还原反应(2)一般构成条件反应能发生__________的氧化还原反应(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)电极一般是活泼性______的两电极(金属或石墨)闭合回路①电解质溶液；②两电极直接或间接______；③两电极插入____________中自发进行不同接触电解质溶液2．原电池的工作原理如图是Cu-Zn原电池，请填空：(1)两装置的反应原理电极名称负极正极电极材料________电极反应__________________________________________反应类型______反应______反应盐桥中离子移向盐桥中装有含KCl饱和溶液的琼脂，工作时K＋移向____极，Cl－移向____极ZnCuZn－2e－===Zn2+Cu2+＋2e－===Cu氧化还原正负(2)原电池中的三个方向①电子方向：从____极流出沿导线流入____极。②电流方向：从____极沿导线流向____极。③离子的迁移方向：电解质溶液中，阴离子向____极迁移，阳离子向____极迁移。盐桥中阴离子向____极迁移，阳离子向____极迁移。(3)盐桥的作用①连接内电路，形成闭合回路。②平衡电荷，使原电池不断产生电流。负正正负负正负正

装置Ⅱ与装置Ⅰ相比较优点为①防止负极Zn直接与CuSO4反应，产生电流效率高；②保持电流稳定产生。3．原电池原理的应用(1)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______的金属比作______的金属活泼。(2)加快氧化还原反应的速率一个______进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率________。例如，在Zn与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液能使产生H2的反应速率加快。(3)用于金属的防护使需要保护的金属制品作原电池______而受到保护。例如，要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的______。负极正极自发加快正极负极(4)设计制作化学电源[示例]设计Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2+的原电池装置图，并注明电极材料和电解质溶液。单液装置图：______________________；双液装置图：_______________________。

×××××√——原电池原理分析1．与甲、乙两套装置有关的下列说法正确的是(

)A．甲、乙装置中，锌棒均作负极，发生氧化反应B．甲中锌棒直接与稀硫酸接触，故甲生成气泡的速率更快C．甲、乙装置的电解质溶液中，阳离子均向碳棒定向迁移D．乙中盐桥设计的优点是迅速平衡电荷，提高电池效率√D

[A项，甲装置没形成闭合电路，甲不是原电池，错误；B项，甲中锌棒直接与稀硫酸接触，发生化学腐蚀，乙中构成了原电池，负极失去电子的速率加快，因此乙中放出氢气的速率更快，错误；C项，甲不是原电池，乙中构成了原电池，只有乙装置的电解质溶液中的阳离子向碳棒移动，错误；D项，盐桥中离子的定向迁移构成了电流通路，盐桥既起连接作用，又能阻止反应物的直接接触，迅速平衡电荷，使由它连接的两溶液保持电中性，提高电池效率，正确。]

√

3．分析如图所示的四个装置：请回答下列问题：(1)①中的正、负极反应式分别为_________________________________________________________________________。正极：2H＋＋2e－===H2↑

负极：Mg－2e－===Mg2+(2)②中的负极是________，电极反应式为________________________________。(3)③中的正极是________，电极反应式为________________________________。(4)④中的正极是__________，正、负极反应式分别为______________________，_______________________________________。(5)②、③中电池反应离子方程式分别为_____________________________________________，_________________________________________________。AlAl－3e－＋4OH－===[Al(OH)4]－Fe

Cu正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－负极：Fe－2e－===Fe2+

＋3H2↑

原电池的工作原理简图注意：①若有盐桥，盐桥中的阴离子移向负极区，阳离子移向正极区。②若有交换膜，离子可选择性通过交换膜，如阳离子交换膜，阳离子可通过阳离子交换膜移向正极。——原电池原理的应用4．M、N、P、E四种金属，已知：①M、N用导线连接插入稀硫酸中，N为正极；②M、P用导线连接放入硫酸氢钠溶液中，M表面有大量气泡逸出；③N、E用导线连接放入E的硫酸盐溶液中，电极反应为E2+＋2e－===E，N－2e－===N2+。则这四种金属的还原性由强到弱的顺序是(

)A．P>M>N>E

B．E>N>M>PC．P>N>M>E D．E>P>M>NA

[由①可知还原性：M>N，由②可知还原性：P>M，由③可知还原性：N>E，故可推知还原性：P>M>N>E，A正确。]√5．设计原电池装置证明Fe3+的氧化性比Cu2+强。(1)写出能说明氧化性Fe3+大于Cu2+的离子方程式：________________________。(2)若要将上述反应设计成原电池，写出正、负极的电极反应式。①负极：________________________。②正极：________________________。2Fe3+＋Cu===2Fe2+＋Cu2+Cu－2e－===Cu2+

2Fe3+＋2e－===2Fe2+(3)在方框中画出装置图，指出电极材料和电解质溶液：①不含盐桥②含盐桥

知识点二常见化学电源1．化学电源优劣判断标准电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少(比能量)或者输出功率的大小(比功率)，以及电池可储存时间的长短。

Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2MnO2＋H2O＋e－===MnO(OH)＋OH－(2)锂电池锂电池是用金属锂作负极，石墨作正极，电解质溶液由四氯化铝锂(LiAlCl4)溶解在亚硫酰氯(SOCl2)中组成，其电极反应如下。负极：______________________；正极：_________________________________________；总反应：8Li＋3SOCl2===6LiCl＋Li2SO3＋2S。8Li－8e－===8Li＋

2PbSO4＋2H2O。(2)锂离子电池一种锂离子电池，其负极材料为嵌锂石墨(LixCy)，正极材料为LiCoO2(钴酸锂)，电解质溶液为LiPF6(六氟磷酸锂)的碳酸酯溶液(无水)，其总反应为LixCy＋Li1－xCoO2LiCoO2＋Cy。放电时电极反应式为负极：____________________________；正极：_____________________________________。充电时电极反应式为阴极：____________________________；阳极：LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋。LixCy－xe－===xLi＋＋CyLi1－xCoO2＋xe－＋xLi＋===LiCoO2Cy＋xLi＋＋xe－===LixCy二次电池充放电时的电极连接即正极接正极，负极接负极。4．燃料电池燃料电池中的常见燃料有氢气、烃(CH4、C2H6)、烃的衍生物(甲醇、乙醇)、CO、金属(Al、Li等)，燃料在电池中的负极发生反应。(1)以氢氧燃料电池为例介质酸性碱性负极反应式2H2－4e－===4H＋

___________________________正极反应式__________________________O2＋2H2O＋4e－===4OH－电池总反应式2H2＋O2===2H2O2H2＋4OH－－4e－===4H2OO2＋4H＋＋4e－===2H2O

真题感悟明确考向243题号1——常见化学电源的原理分析1．(2024年1月·贵州适应性考试)钠基海水电池是一种能量密度高、环境友好的储能电池(示意图如下)，电极材料为钠基材料和选择性催化材料(能抑制海水中Cl－的吸附和氧化)，固体电解质只允许Na＋透过。下列说法正确的是(

)√A．放电时，a电极发生还原反应B．放电时，b电极的电势低于a电极C．充电时，b电极的电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑D．充电时，每转移2mol电子，理论上有2molNa＋由b电极迁移到a电极真题感悟明确考向243题号1D

[钠为活泼金属，失去电子发生氧化反应，a为负极，则b为正极。A.放电时，a电极为负极，钠失去电子发生氧化反应，故A错误；B.放电时，a为负极，b为正极，正极的电势高于负极的电势，b电极的电势高于a电极，故B错误；C.放电时，a为负极，b为正极，充电时，b电极为阳极，由于选择性催化材料能抑制海水中Cl－的吸附和氧化，故电极上不是氯离子放电，故C错误；D.充电时，a为阴极，b为阳极，阳离子向阴极移动，故每转移2mol电子，理论上有2molNa＋由b电极迁移到a电极，故D正确。]23题号142．研究发现，在酸性乙醇燃料电池中加入硝酸，可使电池持续大电流放电，其工作原理如图所示。下列说法错误的是(

)A．加入HNO3降低了正极反应的活化能B．电池工作时正极区溶液的pH降低C．1molCH3CH2OH被完全氧化时有3molO2被还原D．负极反应为CH3CH2OH＋3H2O－12e－===2CO2↑＋12H＋√23题号14B

[乙醇燃料电池中，通入乙醇的一极为负极，电极反应式为CH3CH2OH＋3H2O－12e－===2CO2↑＋12H＋，通入氧气的一极为正极，由工作原理图可知，正极发生反应HNO3＋3e－＋3H＋===NO↑＋2H2O，4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，二者相加可得O2＋4e－＋4H＋===2H2O，则HNO3在正极起催化作用。电池工作时正极区的总反应为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，则溶液中氢离子浓度减小，pH增大，故B错误。]23题号41——电池原理在实际中的应用3．(2024·唐山模拟)利用电化学原理消除污染，还可获得电能，下面是一种处理垃圾渗透液的装置工作原理图。下列说法错误的是(

)23题号41

√243题号14．某课题研究小组设计如图所示装置(电极材料均为铂)，该装置可将工业废水中的乙胺(CH3CH2NH2)转化成无毒无害物质。下列分析错误的是(

)A．电极M为电池的正极B．电池工作时，左侧溶液的pH保持不变C．电极N的电极反应式为2CH3CH2NH2＋8H2O－30e－===4CO2↑＋N2↑＋30H＋D．为了保证电池效率，该电池工作时温度不易过高√243题号1B

[由题图可知，电极M为原电池的正极，酸性条件下空气中的氧气在正极得到电子结合H＋生成水，电极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，电极N为负极，在微生物的作用下，乙胺在水分子作用下失去电子发生氧化反应生成二氧化碳、氮气和氢离子，电极反应式为2CH3CH2NH2＋8H2O－30e－===4CO2↑＋N2↑＋30H＋。由正、负极电极反应可知，左侧溶液的pH变大，B错误。]高考真题演练243题号11．(2023·广东卷，T6)负载有Pt和Ag的活性炭，可选择性去除Cl－实现废酸的纯化，其工作原理如图。下列说法正确的是(

)√A．Ag作原电池正极B．电子由Ag经活性炭流向PtC．Pt表面发生的电极反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－D．每消耗标准状况下11.2L的O2，最多去除1molCl－B

[A.O2在Pt极得电子发生还原反应，Pt为正极，Cl－在Ag极失去电子发生氧化反应，Ag为负极，错误；B.电子由负极Ag经活性炭流向正极Pt，正确；C.溶液为酸性，故Pt表面发生的电极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，错误；D.每消耗标准状况下11.2L的O2，转移2mol电子，故最多去除2molCl－，错误。]243题号123题号142．(2023·辽宁卷，T11)某低成本储能电池原理如图所示。下列说法正确的是(

)√

23题号14

23题号143．(2022·湖南卷，T8)海水电池在海洋能源领域备受关注，一种锂-海水电池构造示意图如下，下列说法错误的是(

)√A．海水起电解质溶液作用B．N极仅发生的电极反应：2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑C．玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能D．该锂-海水电池属于一次电池23题号14B

[锂-海水电池的总反应为4Li＋2H