2020版高考化学一轮复习第六章第二节原电池化学电源学案课件新人教版.pptx

第二节 原电池 化学电源,一、原电池 1.概念 把_转化为_的装置。,化学能,电能,2.构成条件 (1)有两个_的电极(常为金属和石墨)。 (2)将电极插入_中。 (3)两电极间构成闭合回路。 (4)有自发的_反应发生。,活泼性不同,电解质溶液,氧化还原,【微点拨】 两电极构成闭合回路需三个条件: 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,3.工作原理,锌,铜,Zn-2e-=Zn2+,Cu2+2e-=Cu,氧化,还原,锌,铜,负极,正极,Zn+Cu2+=Cu+Zn2+,【微点拨】 1.在原电池中,活泼性强的不一定作负极,如镁铝氢氧化钠电池,活泼性MgAl,但Al作负极发生氧化反应。 2.盐桥作用: 连接内电路,形成闭合回路平衡电荷,使原电池不断产生电流。,二、化学电源的种类及其工作原理 1.一次电池:只能使用一次,不能充电复原继续使用。 (1)干电池。 a.正极反应:4 +2e-+MnO2+2H2O=Mn2+4NH3H2O b.负极反应:_ c.总反应:Zn+4 +MnO2+2H2O=Mn2+4NH3H2O+Zn2+,Zn-2e-=Zn2+,(2)碱性锌锰电池。 a.正极反应:2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH- b.负极反应:_ c.总反应:Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2,Zn+2OH-2e-=Zn(OH)2,2.二次电池:放电后能充电复原继续使用。 铅蓄电池是最常见的二次电池,负极材料是_,正极 材料是_。 (1)放电时的反应。 a.负极反应:_ b.正极反应:_,Pb,PbO2,Pb+ -2e-=PbSO4,PbO2+4H+ +2e-=PbSO4+2H2O,c.总反应:Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)+ 2H2O(l),(2)充电时的反应。 a.阴极反应:_ b.阳极反应:_ c.总反应:2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4 注:可逆电池的充、放电不能理解为可逆反应。,PbSO4+2e-=Pb+,PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H+,3.燃料电池:将燃料燃烧的化学能直接转化为电能的 装置。 (1)氢氧燃料电池。 酸性条件: a.负极反应:_ b.正极反应:_ c.总反应式:2H2+O2=2H2O,2H2-4e-=4H+,O2+4H+4e-=2H2O,碱性条件: a.负极反应:_ b.正极反应:_ c.总反应式:2H2+O2=2H2O,2H2+4OH-4e-=4H2O,O2+2H2O+4e-=4OH-,(2)以甲烷燃料电池为例来分析不同的环境下电极 反应式的书写 酸性介质(如H2SO4): a.负极反应:_ b.正极反应:_ c.总反应式:CH4+2O2=CO2+2H2O,CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+,2O2+8e-+8H+=4H2O,碱性介质(如KOH): a.负极反应:_ b.正极反应:_ c.总反应式:CH4+2O2+2OH-= +3H2O,CH4-8e-+10OH-= +7H2O,2O2+8e-+4H2O=8OH-,固体电解质(高温下能传导O2-): a.负极反应:_ b.正极反应:_ c.总反应式:CH4+2O2=CO2+2H2O,CH4-8e-+4O2-=CO2+2H2O,2O2+8e-=4O2-,熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境下: a.负极反应:_ b.正极反应:_ c.总反应式:CH4+2O2=CO2+2H2O,CH4-8e-+4 =5CO2+2H2O,2O2+8e-+4CO2=4,【微点拨】 (1)原电池反应中,两极材料本身不一定参加反应,如燃料电池; (2)燃料电池中,可燃物在负极发生氧化反应,氧气在正极发生还原反应,书写电极反应式时要注意电解质溶液酸碱性。,1.(RJ必修2P45改编题)关于原电池的叙述中正确的是 ( ) A.构成原电池正极和负极的材料必须是两种不同金属 B.原电池是把化学能转变为电能的装置 C.原电池电解质溶液中阳离子向负极移动 D.原电池工作时,正极和负极上发生的都是氧化还原反应,【解析】选B。A项,原电池的两极可以是导电的非金属,如石墨;C项,电解质溶液中的阳离子向着发生还原反应的一极即正极移动;D项,正极发生还原反应,负极发生氧化反应。,2.(RJ必修2P45改编题)下列关于如图所示装置的叙述正确的是 ( ),A.铜作正极,铜片上有气泡产生 B.铜片质量逐渐减少 C.电流从锌片经导线流向铜片 D.铜离子在铜片表面被还原,【解析】选D。该电池是由盐桥连接的锌铜原电池,锌作负极,铜作正极,溶液中的铜离子在铜片上获得电子生成单质铜,质量增加,电流由正极(铜)流向负极(锌),综上,D正确。,3.(RJ必修2P45改编)如图,在盛有稀硫酸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】选D。由图示电子流向知X为负极,Y为正极,则电流方向为:Y外电路X,故A错;若两电极分别为Fe和碳棒,则X为Fe,Y为碳棒,B错;负极上失去电子发生氧化反应,正极上得到电子发生还原反应,C错;若两电极均为金属,活泼金属作负极,故有活动性XY,D正确。,4.(RJ选修4P78改编题)镉镍可充电电池的充、放电 反应按下式进行: Cd+2NiO(OH)+2H2O Cd(OH)2+ 2Ni(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:Cd+2OH-2e-=Cd(OH)2,【解析】选B。该原电池放电时,镉元素化合价由0变 为+2,Cd失电子发生氧化反应而作负极,故A正确;放电 时,镉元素化合价由0变为+2,镍元素化合价由+3变为 +2,所以NiO(OH)得电子发生还原反应而作正极,故B错 误;放电时,正负极上电极反应式分别为:NiO(OH)+e- +H2O=Ni(OH)2+OH-、Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2,根据 电极反应式知,电解质溶液为碱性溶液,故C正确;放电,时,Cd失电子发生氧化反应而作负极,电极反应式为: Cd+2OH-2e-= Cd(OH)2,故D正确。,5.(RJ选修4P77改编题)酸性氢氧燃料电池的原理装置图如图所示,下列说法不正确的是 ( ),A.A极发生氧化反应 B.电子由A极通过导线流向B极 C.若电解质为稀硫酸,则电解质溶液的pH会变小 D.产物为无污染的水,属于环境友好电池,【解析】选C。氢氧燃料电池中,通入氢气的电极是负 极,负极上氢气失电子发生氧化反应,正极上氧气得电 子发生还原反应,故A正确;电子从负极A沿导线流向正 极B,故B正确;氢氧燃料电池中通入氢气的一极为原电 池的负极,发生氧化反应,酸性溶液中负极反应为: 2H