高考化学一轮复习第六章第二节原电池化学电源课件

第二节原电池化学电源课标要求核心素养1.能分析、解释原电池的工作原理，能设计简单的原电池。2.能列举常见的化学电源，并能利用相关信息分析化学电源的工作原理。3.能综合考虑化学变化中的物质变化和能量变化来分析、解决新型电池的开发等实际问题。1.宏观辨识与微观探析：认识原电池的本质是氧化还原反应，能多角度、动态地分析原电池中物质的变化及能量的转化。2.科学态度与社会责任：通过原电池装置的应用，能对与化学有关的热点问题作出正确的价值判断，能参与有关化学问题的社会实践。[目标导航][自主测评]1.易错易混辨析(正确的画“√”，错误的画“×”)。(1)放热反应都可以设计成原电池。()(2)在原电池中，发生氧化反应的一极是负极。()(3)用Mg、Al分别作电极，用NaOH溶液作电解液构成的原电池，Mg为正极。()(4)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。()极区向负极区迁移。()(6)铅蓄电池工作时，当电路中转移0.1mol电子时，负极增重4.8g。()(5)以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池，放电过程中，H＋从正错因：放电过程中，H＋从负极区向正极区迁移。答案：(1)×错因：自发进行的氧化还原反应才能设计成原电池，与反应的热效应无关。(2)√(4)×(3)√错因：电子在导体(电极和导线)中定向移动，离子在电解质溶液中迁移。(5)×(6)√A.锌为正极，Ag2O为负极B.锌为负极，Ag2O为正极C.原电池工作时，将电能转化成化学能D.原电池工作时，负极区溶液的pH增大答案：B2.电子计算机所用纽扣电池的两极材料为锌和氧化银，电解质溶液为KOH溶液，其电极反应式：Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O；Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－。下列判断正确的是(

)3.如图所示是一位同学在测试水果电池，下列有关说法错误的是()

A.若金属片A是正极，则该金属片上会产生H2

B.水果电池的化学能转化为电能 C.此水果发电的原理是电磁感应 D.金属片A、B可以一个是铜片，另一个是铁片

答案：C4.原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法中正确的是()解析：(1)中Mg作负极；(2)中Al作负极；(3)中铜作负极；(4)是铁的吸氧腐蚀，Fe作负极。答案：BA.(1)(2)中Mg作负极，(3)(4)中Fe作负极B.(2)中Mg作正极，电极反应式为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑C.(3)中Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2+D.(4)中Cu作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑考点一原电池的工作原理及应用1.原电池的概念及构成条件化学能电能(1)定义：将___________转化为______的装置。(2)原电池的形成条件氧化还原反应闭合回路

①能自发进行的__________________。 ②两个活泼性不同的电极(燃料电池的两个电极可以相同)。 ③形成____________，需满足三个条件：a.存在电解质；b.两电极直接或间接接触；c.两电极插入电解质溶液或熔融电解质中。2.工作原理(以锌铜原电池为例)(1)装置变迁(2)电极反应氧化还原负极：Zn－2e－===Zn2+，______反应。正极：Cu2+＋2e－===Cu，______反应。总反应：Zn＋Cu2+===Cu＋Zn2+。

3.原电池的应用 (1)设计制作化学电源 (2)比较金属的活动性强弱：原电池中，负极一般是活动性________的金属，正极一般是活动性______的金属(或能导电的非金属)。较强较弱正极

(3)加快化学反应速率：氧化还原反应形成原电池时，反应速率加快。 (4)用于金属的防护：将需要保护的金属制品作原电池的______而受到保护。[归纳提升]盐桥及其作用

(1)盐桥中通常装有含琼胶的KCl饱和溶液，能使两个烧杯中的溶液连成一个通路。离子在盐桥中能定向移动，通过盐桥将两种隔离的电解质溶液连接起来，可使电流持续传导。盐桥中阴离子移向负极，阳离子移向正极。(2)使用盐桥的目的是将两个半电池完全隔开，

开，使副反应减至最低程度，可以获得单纯的电极反应，便于分析放电过程，有利于最大限度地将化学能转化为电能。考点二化学电源1.分类电池电极反应碱性锌锰电池总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2；负极：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2；正极：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnO(OH)＋2OH－

铅酸蓄 电池总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O；负极：Pb＋SO

－2e－===PbSO4；正极：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O2.工作原理电池电极反应氢氧燃料电池酸性总反应：2H2＋O2===2H2O；负极：2H2－4e－===4H＋；正极：O2＋4e－＋4H＋===2H2O碱性总反应：2H2＋O2===2H2O；负极：2H2＋4OH－－4e－===4H2O；正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－(续表)3.二次电池的充放电(1)可充电电池原理示意图充电时，原电池负极与外接电源负极相连，原电池正极与外接电源正极相连，记作：“正接正，负接负”。

(2)可充电电池有充电和放电两个过程，放电时是原电池反应，充电时是电解池反应。充电、放电均不是可逆反应。 (3)放电时的负极反应和充电时的阴极反应相反，放电时的正极反应和充电时的阳极反应相反。将负(正)极反应式变换方向并将电子移项即可得出阴(阳)极反应式。例：Fe＋Ni2O3＋3H2OFe(OH)2＋2Ni(OH)2，放电时负极的电极反应式为Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2，则充电时阴极的电极反应式为Fe(OH)2＋2e－===Fe＋2OH－。

考向1原电池的组成及工作原理

1.(2023年广东模拟)硫化氢(H2S)是强烈的神经毒素，对黏膜有强烈的刺激作用。科研人员设计了如图装置，借助太阳能，将H2S再利用，变废为宝。下列叙述正确的是()C.H＋的迁移方向为b电极→a电极A.b电极发生氧化反应B.a电极区不可用NaOH溶液作电解质溶液D.每生成2gH2，负极区需消耗22.4LH2S解析：根据工作原理图分析可知，b电极上H＋获得电子生成答案：B氢气，则b作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑；因此a作负极，Fe2+失去电子，电极反应为Fe2+－e－===Fe3+。由分析可知，b作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，则b电极发生还原反应，A错误；由分析可知，a电极区反应为Fe2+－e－===Fe3+，若用NaOH溶液作电解质溶液则生成Fe(OH)2、Fe(OH)3覆盖在电极a上，阻止反应继续进行，B正确；由分析可知，a电极为负极，b电极为正极，故H＋的迁移方向为负极a电极→正极b电极，C错误；题干未告知H2S所处的状态是否为标准状况，故无法计算每生成2gH2负极区需消耗H2S的体积，D错误。

2.(2023年张家口一模)利用同种气体在两极浓度不同而产生电势差的原理可设计气体浓差电池，利用浓差电池可测定混合气体中某气体含量。实验室通过氧气浓差电池测定空气中氧气含量的工作原理如图所示，其中在参比电极上通入纯氧气，测量电极上通入空气。下列说法错误的是()A.熔融ZrO2、CaO混合物可用于传递O2-B.工作时，电子由测量电极经外电路流向参比电极C.工作时，用初期读数计算所得空气中氧气含量更准确D.相同压强下，电势差越大，空气中氧气含量越高

解析：氧气在反应中得到电子发生还原反应，则参比电极作正极；由分析可知，参比电极作正极，氧气得电子转化为O2-，负极O2-失电子生成氧气，电子由负极经外电路流向正极，熔融金属氧化物电离出的氧离子向负极定向移动可用于传递O2-，A正确；电子由负极经外电路流向正极，故工作时，电子由测量电极经外电路流向参比电极，B正确；由工作原理知，负极氧离子失去电子发生氧化反应会不断生成氧气，混合气体氧气浓度增大，故用初期读数计算所得空气中氧气含量更准确，C正确；两极氧气浓度差越大，两极电势差越大，则相同压强下，电势差越大，空气中氧气含量越低，D错误。答案：D[方法技巧]“四步法”突破原电池的组成及工作原理题(1)分析电极材料和电解质溶液

确定原电池的正极和负极，若电解质溶液为酸或不活泼金属的盐溶液，则活泼金属作负极，不活泼金属或石墨作正极。(2)确定电极上反应的物质

若负极为活泼金属，则金属被氧化生成金属阳离子；正极上溶液中阳离子得电子被还原，大多析出H2或不活泼金属。(3)书写电极(或电池)反应式结合原子守恒和得失电子守恒写出电板反应式，并根据正、负极反应确定电池总反应式。 (4)判断离子(或电子)的移动方向阳离子移向正极，阴离子移向负极；电子由负极经导线流向正极。

考向2电极判断和电极反应式书写

3.(2023年新课标卷)一种以V2O5

和Zn为电极、Zn(CF3SO3)2水溶液为电解质的电池，其示意图如下所示。放电时，Zn2+可插入V2O5

层间形成ZnxV2O5·nH2O。下列说法错误的是()A.放电时V2O5为正极B.放电时Zn2+由负极向正极迁移C.充电总反应：xZn＋V2O5＋nH2O===ZnxV2O5·nH2OD.充电阳极反应：ZnxV2O5·nH2O－2xe－===xZn2+＋V2O5＋nH2O

解析：由题中信息可知，该电池中Zn为负极、V2O5为正极，答案：C电池的总反应为xZn＋V2O5＋nH2O===ZnxV2O5·nH2O。由题信息可知，放电时，Zn2+可插入V2O5层间形成ZnxV2O5·nH2O，V2O5发生了还原反应，则放电时V2O5为正极，A正确；Zn为负极，放电时Zn失去电子变为Zn2+，阳离子向正极迁移，则放电时Zn2+由负极向正极迁移，B正确；电池在放电时的总反应为xZn＋V2O5＋nH2O===ZnxV2O5·nH2O，则其在充电时的总反应为ZnxV2O5·nH2O===xZn＋V2O5＋nH2O，C错误；充电阳极上ZnxV2O5·nH2O被氧化为V2O5，则阳极的电极反应为ZnxV2O5·nH2O－2xe－===xZn2+＋V2O5＋nH2O，D正确。

4.(热点情境题)2023年2月，我国首个兆瓦级铁—铬液流电池储能项目在内蒙古成功试运行，该项目刷新了全球最大容量记录。铁-铬液流电池的电解质溶液是含铁盐和铬盐的稀盐酸溶液。下列说法错误的是()A.安全性高、成本低、绿色低碳、能量密度低是该电池的特点B.充电时电池的反应为Cr3+＋Fe2+===Cr2+＋Fe3+C.放电时，电路中每流过0.1mol电子，Fe3+浓度降低0.1mol·L-1D.负极每1molCr2+被氧化，电池中有1molH＋通过交换膜向正极转移Cr3+，则转移1mol电子，每个电子和每个H＋所带电荷相同，所

解析：该装置能作原电池和电解池；充电时，左侧为阳极、右侧为阴极；放电时该装置为原电池，电路中每流过0.1mol电子，Fe3+的物质的量降低0.1mol；负极每1molCr2+被氧化生成1mol以二者的物质的量相同。该电池属于水系电池，故安全，且铁铬的价格低廉，其可将太阳能或风能转化为电能存储，故绿色低碳，但能量密度远低于锂电，A正确；充电时，左侧为阳极、右侧为阴极，则左侧Fe2+失电子生成Fe3+，右侧Cr3+得电子生成Cr2+，电答案：C池总反应式为Cr3+＋Fe2+===Cr2+＋Fe3+，B正确；放电时该装置为原电池，电路中每流过0.1mol电子，Fe3+的物质的量降低0.1mol，溶液体积未知，无法判断铁离子浓度降低值，C错误；负极每1molCr2+被氧化生成1molCr3+，则转移1mol电子，每个电子和每个H＋所带电荷相同，所以二者的物质的量相同，则电池中有1molH＋通过交换膜向正极转移，D正确。[归纳提升]1.原电池正、负极的判断

注意：原电池的正极和负极与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关，不要形成活泼电极一定作负极的思维定式。2.电极反应式的书写方法①直接书写②间接书写第一步，写出电池总反应式。第二步，写出电极的正极反应式。第三步，负极反应式＝总反应式－正极反应式。①不含盐桥②含盐桥负极：____________________，正极：__________________考向3原电池原理的应用

5.(教材拓展)(1)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：(2)利用电化学原理将CO、SO2

转化为重要化工原料，装置如图所示：

①若A为CO，B为H2，C为CH3OH，则通入CO的一极为______(填“正”或“负”)极。②若A为SO2，B为O2，C为H2SO4，则负极的电极反应式为____________________。Cu===2FeCl2＋CuCl2分成两个半反应：Cu－2e－===Cu2+；2Fe3+＋2e－===2Fe2+。②选择电极材料：将还原剂(Cu)作负极，活泼性比解析：(1)分为四步：①拆分反应：将氧化还原反应2FeCl3＋负极弱的金属或非金属导体作正极(石墨棒、铂片)。③构成闭合回路——单液原电池或双液原电池(盐桥)。④画装置图：结合要求及反应特点，画出原电池装置图，标出电极材料名称、正负极、电解质溶液等(见答案)。(2)①原电池中，通入氧化剂的电极是正极、通入还原剂的电极是负极，该反应中C元素化合价由＋2价变为－2价、H元素化合价由0价变为＋1价，所以CO是氧化剂，则通入CO的电极为正极。②若A为SO2，B为O2，C为H2SO4，负极上二氧化硫失电子和水反应生成硫酸根离子和氢离子，电极反应式为SO2＋2H2O－2e－===SO＋4H＋。①不含盐桥②含盐桥负极：Cu－2e－===Cu2+，正极：2Fe3+＋2e－===2Fe2+答案：(1)[解题模型]设计原电池的程序6.(2023年荆州一中月考)如图Ⅰ、Ⅱ分别是甲、乙两组同学将池装置，其中C1、C2

均为碳棒。甲组向图Ⅰ烧杯中逐滴加入适量浓盐酸；乙组向图ⅡB烧杯中逐滴加入适量40%NaOH溶液。下列叙述正确的是()D.乙组操作时，C1上发生的电极反应为I2＋2e－===2I－A.甲组操作时，电流表(A)指针发生偏转B.甲组操作时，溶液颜色变浅C.乙组操作时，C2

作正极答案：D

1.(2023年全国乙卷)室温钠－硫电池被认为是一种成本低、比能量高的能源存储系统。一种室温钠－硫电池的结构如图所示。将钠箔置于聚苯并咪唑膜上作为一个电极，表面喷涂有硫黄粉末的炭化纤维素纸作为另一电极。工作时，在硫电极发生反应：下列叙述错误的是()极，即钠电极，故充电时，Na＋由硫电极迁移至钠电极，A错误；硫黄粉在b电极上得电子与a电极释放出的Na＋结合得到Na2Sx，

解析：由题意可知放电时硫电极得电子，硫电极为原电池正极，钠电极为原电池负极。充电时为电解池装置，阳离子移向阴放电时Na在a电极失去电子，失去的电子经外电路流向b电极，电子在外电路的流向为a→b，B正确；由题给的一系列方程式相C正确；炭化纤维素纸中含有大量的炭，炭具有良好的导电性，可以增强硫电极的导电性能，D正确。答案：A

2.(2023年山东卷改编)利用热再生氨电池可实现CuSO4

电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示，甲、乙两室均预加相同的CuSO4电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法错误的是()A.甲室Cu电极为负极B.隔膜为阳离子膜C.电池总反应为：Cu2+＋4NH3===[Cu(NH3)4]2+D.NH3

扩散到乙室将对电池电动势产生影响

解析：向甲室加入足量氨水后电池开始工作，则甲室Cu电极答案：B溶解，变为铜离子与氨气形成[Cu(NH3)4]2+，因此甲室Cu电极为负极，A正确；再原电池内电路中阳离子向正极移动，若隔膜为阳离子膜，电极