2020高考化学复习化学反应与能量6.3化学能与电能（1）原电池、化学电源（过基础）学案（含解析）.docx

第3课时化学能与电能(1)原电池、化学电源(过基础)知识点一原电池工作原理及应用1概念原电池是把化学能转化为能的装置。2构成条件反应能自发进行的氧化还原反应(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)电极一般是活泼性不同的两电极(金属或石墨)闭合回路电解质溶液两电极直接或间接接触两电极插入电解质溶液中3工作原理(如锌铜原电池可用简图表示)总反应离子方程式为Zn2H=Zn2H2(1)电极负极：失去电子，发生氧化反应；正极：得到电子，发生还原反应。(2)电子定向移动方向和电流方向电子从负极流出经外电路流入正极；电流从正极流出经外电路流入负极； 故电子定向移动方向与电流方向正好相反。(3)离子移动方向阴离子向负极移动(如SO)，阳离子向正极移动(如Zn2和H，溶液中H在正极上得电子形成氢气在铜片上冒出)。提醒电解质溶液中阴、阳离子的定向移动，与导线中电子的定向移动共同组成了一个完整的闭合回路。无论在原电池中还是在电解池中，电子均不能通过电解质溶液。4原电池正、负极的判断 提醒原电池的正极和负极既与电极材料的性质有关，又与电解质溶液有关，不要形成活泼电极一定作负极的思维定势。5单液原电池(无盐桥)和双液原电池(有盐桥)对比名称单液原电池双液原电池装置相同点正、负极电极反应，总反应式，电极现象不同点还原剂Zn与氧化剂Cu2直接接触，既有化学能转化为电能，又有化学能转化为热能，造成能量损耗Zn与氧化剂Cu2不直接接触，仅有化学能转化为电能，避免了能量损耗，故电流稳定，持续时间长提醒盐桥的作用：使整个装置构成通路，代替两溶液直接接触；平衡电荷；提高电池效率。6原电池原理的应用(1)加快氧化还原反应的速率一个自发进行的氧化还原反应，形成原电池时会使反应速率加快。例如，在Zn与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液置换出的Cu能与Zn形成原电池使产生H2的反应速率加快。(2)比较金属活动性强弱如有两种金属A和B，用导线将A和B连接后，插入到稀硫酸中，一段时间后，若观察到A溶解，而B上有气体放出，则说明A作负极，B作正极，即可以断定金属活动性：AB。(3)设计制作化学电源实例：根据Cu2Ag=Cu22Ag设计电池：对点训练1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)理论上说，任何自发的氧化还原反应都可设计成原电池()(2)在原电池中，发生氧化反应的一极一定是负极()(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)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()(5)一般来说，带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池效率高()(6)原电池放电时，电流方向由电源的负极流向正极()(7)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()(8)由于CaOH2O=Ca(OH)2，可以自发进行，且放出大量的热，故可以设计成原电池()2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：实验装置部分实验现象a极质量减小；b极质量增加b极有气体产生；c极无变化d极溶解；c极有气体产生电流从a极流向d极由此可判断这四种金属的活动性顺序是()AabcdBbcdaCdabc Dabdc解析：选C把四个实验从左到右分别编号为、，则由实验可知，a作原电池负极，b作原电池正极，金属活动性：ab；由实验可知，b极有气体产生，c极无变化，则活动性：bc；由实验可知，d极溶解，则d作原电池负极，c作正极，活动性：dc；由实验可知，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，活动性：da。综合所述可知活动性：dabc。3.利用反应Cu2Fe3=2Fe2Cu2设计了如图所示的原电池。回答下列问题：(1)该原电池的负极材料是_，发生_(填“氧化”或“还原”)反应。(2)X是_，图中“”表示_的方向。(3)盐桥中的SO移向_溶液。答案：(1)Cu氧化(2)Fe2(SO4)3(或FeCl3)溶液电子移动(3)CuSO4知识点二化学电源1一次电池(1)碱性锌锰干电池正极反应：2MnO22H2O2e=2MnOOH2OH；负极反应：Zn2OH2e=Zn(OH)2；总反应：Zn2MnO22H2O=2MnOOHZn(OH)2。(2)锌银电池负极反应：Zn2OH2e=Zn(OH)2；正极反应：Ag2OH2O2e=2Ag2OH；总反应：ZnAg2OH2O=Zn(OH)22Ag。2二次电池(可充电电池)铅蓄电池是最常见的二次电池，负极材料是，正极材料是PbO2。(1)放电时的反应负极：Pb(s)SO(aq)2e=PbSO4(s)(氧化反应)。正极：PbO2(s)4H(aq)SO(aq)2e=PbSO4(s)2H2O(l)(还原反应)。总反应：Pb(s)PbO2(s)2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)2H2O(l)。(2)充电时的反应阴极：PbSO4(s)2e=Pb(s)SO(aq)(还原反应)。阳极：PbSO4(s)2H2O(l)2e=PbO2(s)4H(aq)SO(aq)(氧化反应)。总反应：2PbSO4(s)2H2O(l)=Pb(s)PbO2(s)2H2SO4(aq)。3燃料电池氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分成酸性和碱性两种。酸性碱性负极反应式2H24e=4H2H24OH4e=4H2O正极反应式O24H4e=2H2OO22H2O4e=4OH电池总反应式2H2O2=2H2O提醒燃料电池中通入O2的一极为正极，通入可燃物的一极为负极。书写燃料电池的电极反应时，要注意溶液的酸碱性，介质的酸碱性对电极反应和总反应都会产生影响。对点训练1镉镍可充电电池的充、放电反应按下式进行：Cd2NiO(OH)2H2OCd(OH)22Ni(OH)2，由此判断错误的是()A放电时，Cd作负极B放电时，NiO(OH)作负极C电解质溶液为碱性溶液D放电时，负极反应为Cd2OH2e=Cd(OH)2解析：选B镉镍电池放电时，Cd作负极，电板反应式为Cd2OH2e=Cd(OH)2；NiO(OH)作正极，电解质溶液为KOH等碱性溶液，B项错误。2由我国科学家研发成功的铝锰电池是一种比能量很高的新型干电池，以氯化钠和稀氨水混合溶液为电解质，铝和二氧化锰石墨为两极，其电池反应为Al3MnO23H2O=3MnO(OH)Al(OH)3。下列有关该电池放电时的说法不正确的是()A二氧化锰石墨为电池正极B负极反应式为Al3e3NH3H2O=Al(OH)33NHCOH不断由负极向正极移动D每生成1 mol MnO(OH)转移1 mol电子解析：选C由电池反应方程式知，铝为电池负极，铝失去电子转化为Al(OH)3，A、B正确；阴离子移向负极，OH应不断由正极向负极移动，C错误；由反应中锰元素价态变化知D正确。3.银锌电池是一种常见化学电源，其反应原理：ZnAg2OH2O=Zn(OH)22Ag。其工作示意图如图所示。下列说法不正确的是()AZn电极是负极BAg2O电极发生还原反应CZn电极的电极反应式：Zn2e2OH=Zn(OH)2D放电前后电解质溶液的pH保持不变解析：选D由电池的总反应ZnAg2OH2O=Zn(OH)22Ag知，Zn从0价变为2价，化合价升高，失去电子，故Zn电