（江苏专用）2020版高考化学专题四第2讲原电池化学电源课件.pptx

第2讲 原电池 化学电源,【2020备考】 最新考纲：1.理解原电池和电解池的工作原理，能写出简单电极反应式和电池反应方程式。2.了解常见的化学电源，认识化学能与电能相互转化的重要应用。 新课标要求：分析化学能与电能相互转化的原理及其在生产和生活中的应用。能依据化学变化中能量转化的原理，提出利用化学变化实现能量储存和释放的有实用价值的建议。,最新考情：原电池、化学电源的考查，一是在选择题中单独设题，考查新型电池的分析，涉及正负极判断、离子或电子流向、两极反应，如2015年碳酸盐燃料电池，2013年MgH2O2电池等；二是在填空题中考查，主要涉及电极反应式的书写，如2016年T20(1)、2012年T20(3)AlAg2O电池总反应等。预测2020年高考延续这一命题特点，一是在选择题考查新型电池的分析，二是在填空题中考查电极反应反应式的书写，特别关注新型电池的分析。,考点一 原电池的工作原理,1.原电池的概念：将_的装置。 2.原电池的构成条件,(1)能自发地发生氧化还原反应。 (2)两个_的电极(材料可以是金属或导电的非金属)。 负极：活泼性较强的金属。 正极：活泼性较弱的金属或能导电的非金属。 (3)电极均插入电解质溶液中。 (4)构成_ (两电极接触或用导线连接)。,知识梳理,化学能转化为电能,活泼性不同,闭合回路,3.工作原理,示例：铜锌原电池,负,Zn2e=Zn2,氧化,正,Cu22e=Cu,还原,名师助学：辨明三个移动方向：电子从负极流出沿导线流入正极；电流从正极沿导线流向负极；电解质溶液中，阴离子向负极迁移，阳离子向正极迁移。 在原电池中活泼性强的金属不一定作负极，但负极一定发生氧化反应。如MgAlNaOH溶液组成的原电池，Al作负极。 盐桥的组成和作用：盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼脂制成的胶冻。盐桥的作用：a.连接内电路，形成闭合回路；b.平衡电荷，使原电池不断产生电流。,4.原电池原理的三大应用,(1)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H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液能使产生H2的反应速率加快。 (2)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。 (3)设计制作化学电源 首先将氧化还原反应分成两个半反应。 根据原电池的反应特点，结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液。 如：根据反应2FeCl3Cu=2FeCl2CuCl2,自发,加快,负极,正极,设计的原电池为：,Cu2e=Cu2,2Fe32e=2Fe2,1.如图是某同学设计的原电池装置，下列叙述中正确的是( ),A.电极上发生还原反应，作原电池的负极 B.电极的电极反应式为Cu22e=Cu C.该原电池的总反应为2Fe3Cu=Cu22Fe2 D.盐桥中装有含氯化钾的琼脂，其作用是传递电子,题组诊断,原电池的工作原理,解析 该原电池的总反应为2Fe3Cu=Cu22Fe2。电极上发生还原反应，作原电池的正极，电极反应式为2Fe32e=2Fe2，电极为原电池负极，发生氧化反应，电极反应式为Cu2e=Cu2。盐桥中装有含氯化钾的琼脂，其作用是连接内电路，平衡电荷。 答案 C,2.如图所示，在盛有稀H2SO4的烧杯中放入用导线连接的电极X、Y，外电路中电子流向如图所示，关于该装置的下列说法正确的是( ),A.外电路的电流方向为：X外电路Y B.若两电极分别为Fe和碳棒，则X为碳棒，Y为Fe C.X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应 D.若两电极都是金属，则它们的活动性顺序为XY,解析 外电路的电子流向为X外电路Y，电流方向与其相反，A项错误；若两电极分别为Fe和碳棒，则Y为碳棒，X为Fe，B项错误；X极失电子，作负极，Y极上发生的是还原反应，X极上发生的是氧化反应，C项错误；电解质溶液为稀硫酸，两金属作电极，谁活泼谁作负极，D项正确。 答案 D,3.分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是( ),A.中Mg作负极，中Fe作负极 B.中Mg作正极，电极反应式为6H2O6e=6OH3H2 C.中Fe作负极，电极反应式为Fe2e=Fe2 D.中Cu作正极，电极反应式为2H2e=H2,答案 B,【归纳总结】 1.原电池正、负极判断方法,2.原电池正、负极判断的注意点,(1)原电池正、负极的判断基础是自发进行的氧化还原反应，如果给出一个化学反应方程式判断正、负极，可以直接根据化合价的升降来判断，发生氧化反应的一极为负极，发生还原反应的一极为正极。 (2)判断电极时，不能简单地依据金属的活泼性来判断，要看反应的具体情况，如题3图。,4.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：,原电池工作原理的应用,由此可判断这四种金属的活动性顺序是( ) A.abcd B.bcda C.dabc D.abdc 解析 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。 答案 C,5.把适合题意的图像填在横线上(用A、B、C、D表示)。,(1)将等质量的两份锌粉a、b分别加入过量的稀硫酸，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系是 。 (2)将过量的两份锌粉a、b分别加入等量的稀硫酸，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系是 。 (3)将(1)中的CuSO4溶液改成CH3COONa溶液，其他条件不变，则图像是 。,解析 加入CuSO4溶液，Zn置换出Cu，形成原电池，加快反应速率。(1)a中Zn减少，H2体积减小；(2)中由于H2SO4等量，产生H2的体积一样多；(3)当把CuSO4溶液改成CH3COONa溶液时，由于CH3COOH CH3COOH，a中c(H)减少，反应速率减小，但产生H2的体积不变，所以C项正确。 答案 (1)A (2)B (3)C,6.依据氧化还原反应：2Ag(aq)Cu(s)=Cu2(aq)2Ag(s)设计的原电池如图所示。,请回答下列问题： (1)电极X的材料是 ；电解质溶液Y是 ； (2)银电极为电池的 极，发生的电极反 ； X电极上发生的电极反应为 ； (3)外电路中的电子是从 电极流向 电极。,解析 原电池中负极发生氧化反应，正极发生还原反应，盐桥起到平衡电荷的作用。由总反应方程式可知电极X的材料是铜，发生氧化反应，电解质溶液Y是可溶性银盐，常用硝酸银。电极反应式表示为，负极：Cu2e=Cu2，正极： Age=Ag，电子由负极流出，经外电路流向正极。 答案 (1)铜(或Cu) AgNO3溶液 (2)正 2Ag2e=2Ag Cu2e=Cu2 (3)负(Cu) 正(Ag),考点二 化学电源,1.一次电池,知识梳理,Zn2OH2e=Zn(OH)2,Zn2OH2e=Zn(OH)2,2.二次电池,铅蓄电池是最常见的二次电池，总反应为 Pb(s)PbO2(s)2H2SO4(aq) 2PbSO4(s)2H2O(l),3.燃料电池,氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池： 总反应式：2H2O2=2H2O (1)酸性介质 负极：_ 正极：_ (2)碱性介质 负极：_ 正极：_,2H24e=4H,O24H4e=2H2O,2H24OH4e=4H2O,O22H2O4e=4OH,(3)熔融的金属氧化物作介质 负极：_ 正极：_ (4)碳酸盐作介质 负极：_ 正极：_ 提醒：原电池反应中，两极材料本身不一定发生反应。 燃料电池燃料一般在负极发生氧化反应，O2在正极发生还原反应。 书写燃料电池的电极反应式时，一定要注意介质的影响(溶液的酸碱性、传导离子)。传导离子一般在一极生成，另一极消耗。,2H24e2O2=2H2O,O24e=2O2,1.如图所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹气流量侦测与控制的功能，非常适合进行现场酒精检测。下列说法不正确的是( ),题组诊断,“常考不衰”的燃料电池,A.电子由O2所在的铂电极流出 B.O2所在的铂电极处发生还原反应 C.该电池的负极反应式为：CH3CH2OH3H2O12e=2CO212H D.微处理器通过检测电流大小而计算出被测气体中酒精的含量,解析 燃料电池，燃料在负极反应，氧气在正极反应。氧气在正极发生还原反应，电流由正极流向负极，A错误、B正确；由图可知负极反应物为CH3CH2OH(碳元素的化合价平均显2价)，生成物为CH3COOH(碳元素的化合价平均显0价)，由质子交换膜可知溶液呈酸性，负极的电极反应式为：CH3CH2OH4eH2O=CH3COOH4H，C项错误。 答案 AC,答案 A,答案 C,【方法技巧】,4.(2019盐城三调)一种新型太阳光电化学电池贮能时电解质溶液中离子在两极发生如图所示的转化。下列说法正确的是( ),新型充电电池,答案 D,A.充电时，钠箔与外接电源的负极相连 B.电池工作温度可能在200 以上 C.放电时，Na向正极移动 D.放电时，正极的电极反应为：4Na3CO24e=2Na2CO3C 解析 从电池的总反应可知，钠单质为电源的负极，充电时接电源的负极，A项正确；钠的熔点低，高温下会熔化，B项错误；放电时，发生原电池反应，负极：4Na4e=4Na，正极： 3CO24e4Na=2Na2CO3C，Na在负极生成，正极消耗，移向正极，C、D正确。 答案 B,答案 BD,【归纳总结】 可充电电池原理示意图,1.判断正、负极反应物，正确推断生成物,10 电极反应式的书写与判断,例题 (2015江苏高考)一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是( ),【学审题析题】,第一步：审题获取解题信息 由题干信息可知此装置为燃料电池,答案 D,1.按要求完成下列填空,(1)(2019苏锡常镇二调)氨硼烷(NH3BH3)可作燃料电池，其工作原理如图所示。,电极方程式的书写,氨硼烷电池工作时负极的电极反应式为_。,(2)(2019通扬泰徐淮宿二调)CO2在新型钴基电催化剂作用下，转化为清洁燃料甲酸。其工作原理如图所示，写出生成甲酸的电极反应式：_。,(3)化学家正在研究尿素动力燃料电池，用这种电池直接去除城市废水中的尿素，既能产生净化的水又能发电。尿素燃料电池结构如图1所示，写出该电池的负极反应式：_ _。,图1,(4)甲醇燃料电池的工作原理如图2所示，则该电池负极的电极反应式为_。,图2,(5)“镁次氯酸盐”燃料电池的装置如图3所示，该电池的正极反应式为_。 (6)图4是直接硼氢化钠过氧化氢燃料电池示意图。该电池工作时，正极附近的pH将_(填“增大”“减小”或“不变”)，负极的电极反应式为_。,(7)(2017无锡一模)以NO2、O2、熔融NaNO3组成的燃料电池装置如下图所示，在使用过程中石墨电极反应生成一种氧化物Y，则该电极反应式为_。,2.(2019扬州期中)H2S废气资源化的原理为：2H2S(g)O2(g)=S2(g)2H2O(l) H632 kJmoL1。下图为H2S燃料电池的示意图。下列说法正确的是( ),新型电池分析,A.电极a为电池的负极 B.电极a上发生的电极反应为：O22H2O4e=4OH C.电路中每流过4 mol 电子，电池会产生632 kJ电能 D.每34 g H2S反应，有2 mol H经质子交换膜进入正极区,解析 A项，H2S发生氧化反应，O2发生还原反应，