2019高考化学大一轮复习 第六章 化学反应与能量 第22讲 原电池 化学电源课件 鲁科版.ppt

第23讲原电池化学电源,1.理解原电池的构成、工作原理及应用，能写出电极反应和电池反应方程式。2.了解常见化学电源的种类及其工作原理。,考点一,探究高考提升考能,考点二,微课22,考点一原电池及其工作原理,返回,1判断正误，正确的打“”，错误的打“”。(1)在原电池中，发生氧化反应的一极一定是负极()(2)在原电池中，负极材料的活泼性一定比正极材料强()(3)在原电池中，正极本身一定不参与电极反应，负极本身一定要发生氧化反应()(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()(5)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()(6)两种活泼性不同的金属组成原电池的两极，活泼金属一定作负极(),电子不能通过电解质溶液,阳离子均向正极移动,Mg-Al-NaOH溶液电池中，铝为负极,返回,1,2,题号,2在如图所示的8个装置中，属于原电池的是_。,返回,1,2,题号,1如图所示装置中，观察到电流计指针偏转，M棒变粗，N棒变细，由此判断表中所列M、N、P物质，其中可以成立的是(),C,题组一原电池正、负极的判断,1,2,3,4,5,返回,题号,6,7,8,9,解析：在装置中电流计指针发生偏转，说明该装置构成了原电池，根据正负极的判断方法，溶解的一极为负极，增重的一极为正极，所以M棒为正极，N棒为负极，且电解质溶液能析出固体，则只有C项正确。,1,2,3,4,5,返回,题号,6,7,8,9,B,1,2,3,4,5,返回,题号,6,7,8,9,判断原电池正、负极的5种方法,说明：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势。,1,2,3,4,5,返回,题号,6,7,8,9,解析：当杠杆为导体时，构成原电池，Fe作负极，Cu作正极，电极反应式分别为负极Fe2e=Fe2，正极Cu22e=Cu，铜球增重，铁球质量减轻，杠杆A低B高。,C,1,2,3,4,5,返回,题号,6,7,8,9,D,1,2,3,4,5,返回,题号,6,7,8,9,由图示结合原电池原理分析可知，Fe3得电子变成Fe2被还原，I失去电子变成I2被氧化，所以A、B正确；,电流表读数为零时，Fe3得电子速率等于Fe2失电子速率，反应达到平衡状态，C正确；,【解析】,1,2,3,4,5,返回,题号,6,7,8,9,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D乙组操作时，C1上发生的电极反应为I22e=2I,5下图、分别是甲、乙两组同学将反应AsO43-2I2HAsO33-I2H2O设计成的原电池装置，其中C1、C2均为碳棒。甲组向图烧杯中逐滴加入适量浓盐酸；乙组向图B烧杯中逐滴加入适量40%NaOH溶液。下列叙述中正确的是(),D,1,2,3,4,5,返回,题号,6,7,8,9,当氧化剂得电子速率与还原剂失电子速率相等时，可逆反应达到化学平衡状态，电流表指针示数为零；当电流表指针往相反方向偏转，暗示电路中电子流向相反，说明化学平衡移动方向相反。,1,2,3,4,5,返回,题号,6,7,8,9,题组三原电池工作原理的应用应用(一)比较金属活动性强弱两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属比作正极的金属活泼。,1,2,3,4,5,返回,题号,6,7,8,9,6有A、B、C、D、E五块金属片，进行如下实验：(1)A、B用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，A极为负极，活动性_；(2)C、D用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，电流由D导线C，活动性_；(3)A、C相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，C极产生大量气泡，活动性_；(4)B、D相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，D极发生氧化反应，活动性_；(5)用惰性电极电解含B离子和E离子的溶液，E先析出，活动性_。综上所述，这五种金属的活动性从强到弱的顺序为_。,AB,CD,AC,DB,BE,ACDBE,1,2,3,4,5,返回,题号,6,7,8,9,应用(二)设计原电池(1)首先将氧化还原反应分成两个半反应。(2)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。(3)设计实例(将反应2FeCl3Cu=2FeCl2CuCl2设计成原电池),1,2,3,4,5,返回,题号,6,7,8,9,7请运用原电池原理设计实验，验证Cu2、Fe3氧化性的强弱。请写出电极反应式：负极_，正极_，并在方框内画出实验装置图。要求用烧杯和盐桥，标出外电路电子流向。,Cu2e=Cu2,2Fe32e=2Fe2,1,2,3,4,5,返回,题号,6,7,8,9,应用(三)加快氧化还原反应的速率一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率增大。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。,1,2,3,4,5,返回,题号,6,7,8,9,8把适合题意的图象填在横线上(用A、B、C、D表示),1,2,3,4,5,返回,题号,6,7,8,9,A,B,C,1,2,3,4,5,返回,题号,6,7,8,9,解析：,1,2,3,4,5,返回,题号,6,7,8,9,应用(四)金属的防护使被保护的金属制品作原电池正极，而得到保护。例如，要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁等，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。,1,2,3,4,5,返回,题号,6,7,8,9,9利用如图装置，可以模拟铁的电化学防护。若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于_处。若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为_。,解析：铁被保护，可以是做原电池的正极，或者电解池的阴极。故若X为碳棒，开关K应置于N处。Fe做阴极受到保护；若X为锌，开关K置于M处，铁作正极，锌作负极，称为牺牲阳极的阴极保护法。,牺牲阳极的阴极保护法,N,1,2,3,4,5,返回,题号,6,7,8,9,考点二三类常见的化学电源,返回,类型一一次电池,1.LiSOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4SOCl2。电池的总反应可表示为4Li2SOCl2=4LiClSSO2。请回答下列问题。(1)电池的负极材料为_，发生的电极反应为_。(2)电池的正极反应式为_。,解析：分析反应中各元素的化合价变化，可知Li为还原剂，SOCl2为氧化剂。(1)负极材料为Li(还原剂)，负极反应式为Lie=Li。(2)正极反应式为2SOCl24e=4ClSSO2。,锂,4Li4e=4Li,2SOCl24e=4ClSSO2,返回,1,2,3,4,5,题号,6,2(2017兰州模拟)被称为“软电池”的纸质电池，采用一个薄层纸片(在其一边镀锌，在其另一边镀二氧化锰)作为传导体。在纸内的离子“流过”水和氧化锌组成的电解液。电池总反应为Zn2MnO2H2O=ZnO2MnO(OH)。下列说法正确的是()A该电池的正极为锌B该电池反应中二氧化锰起催化剂作用C当0.1molZn完全溶解时，流经电解液的电子个数约为1.2041023D电池正极反应式为MnO2eH2O=MnO(OH)OH,D,返回,1,2,3,4,5,题号,6,解析：A项，由电池反应知，Zn元素化合价由0价变为2价，Zn失电子作负极，错误；B项，该电池中二氧化锰参加反应且作氧化剂，错误；C项，电子不进入电解质溶液，电解质溶液导电是通过离子定向移动形成电流，错误；D项，正极上二氧化锰得电子发生还原反应，电极反应式为MnO2eH2O=MnO(OH)OH，正确。,返回,1,2,3,4,5,题号,6,类型二可充电电池(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),返回,1,2,3,4,5,题号,6,有关上述两种电池说法正确的是()A锂离子电池放电时，Li向负极迁移B锂硫电池充电时，锂电极发生还原反应C理论上两种电池的比能量相同D如下图表示用锂离子电池给锂硫电池充电,B,返回,1,2,3,4,5,题号,6,锂离子电池放电时，为原电池，阳离子Li向正极移动，A错误；锂硫电池充电时，为电解池，锂电极发生还原反应生成Li，B正确；电池的比能量是指参与电极反应的单位质量的电极材料放出电能的多少，两种电池材料不同，显然其比能量不同，C错误；由图可知，锂离子电池的电极材料为C和LiCoO2，应为该电池放电完全所得产物，而锂硫电池的电极材料为Li和S，应为充电完全所得产物，故此时应为锂硫电池给锂离子电池充电的过程，D错误。,【解析】,返回,1,2,3,4,5,题号,6,4.如图是在航天用高压氢镍电池基础上发展起来的一种金属氢化物镍电池(MHNi电池)。下列有关说法不正确的是(),A放电时正极反应为NiOOHH2Oe=Ni(OH)2OHB电池的电解液可为KOH溶液C充电时负极反应为MHOH=H2OMeDMH是一类储氢材料，其氢密度越大，电池的能量密度越高,C,返回,1,2,3,4,5,题号,6,解析：电池放电时，正极发生得电子的还原反应，A项正确；由电池示意图及放电时正极上的电极反应知，该电池的电解液呈碱性，可为KOH溶液，B项正确；充电时的负极实质上为阴极，发生还原反应，C项错误；MH的氢密度越大，表明单位体积的MH所能储存的电子越多，能量密度越大，D项正确。,返回,1,2,3,4,5,题号,6,可充电电池充电时的电极接法,返回,1,2,3,4,5,题号,6,类型三燃料电池,1氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，分为酸性和碱性两种,返回,1,2,3,4,5,题号,6,2.燃料电池电极反应式的书写,第一步：写出电池的总反应式燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致，若产物能和电解质反应则总反应为加和后的反应。如甲烷燃料电池(电解质为NaOH溶液)的反应式为CH42O2=CO22H2OCO22NaOH=Na2CO3H2O式式得燃料电池总反应式为CH42O22NaOH=Na2CO33H2O。,返回,1,2,3,4,5,题号,6,第二步：写出电池的正极反应式根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质是O2，随着电解质溶液的不同，其电极反应式有所不同，大致有以下四种情况：(1)酸性电解质溶液环境下电极反应式：O24H4e=2H2O；(2)碱性电解质溶液环境下电极反应式：O22H2O4e=4OH；(3)固体电解质(高温下能传导O2)环境下电极反应式：O24e=2O2；(4)熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境下电极反应式：O22CO24e=2CO32-。,返回,1,2,3,4,5,题号,6,第三步：根据电池总反应式和正极反应式，写出负极反应式电池反应的总反应式电池正极反应式电池负极反应式。因为O2不是负极反应物，因此两个反应式相减时要彻底消除O2。,返回,1,2,3,4,5,题号,6,5一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为CH3CH2OH4eH2O=CH3COOH4H。下列有关说法正确的是()A检测时，电解质溶液中的H向负极移动B若有0.4mol电子转移，则在标准状况下消耗4.48L氧气C电池反应的化学方程式为CH3CH2OHO2=CH3COOHH2OD正极上发生的反应是O24e2H2O=4OH,解析：电解质溶液中阳离子应向正极移动，A项错误；酸性溶液中，正极电极反应式为O24e4H=2H2O，D项错误；结合正极反应式，转移0.4mol电子时，消耗O20.1mol，其在标准状况下的体积为2.24L，B项错误；C项符合题目要求，正确。,C,返回,1,2,3,4,5,题号,6,6(2017哈尔滨模拟)新型NaBH4/H2O2燃料电池(DBFC)的结构如图所示，(已知硼氢化钠中氢为1价)，有关该电池的说法正确的是(),A电极B材料中含MnO2层，MnO2可增强导电性B电池负极区的电极反应：BH4-8OH8e=BO2-6H2OC放电过程中，Na从正极区向负极区迁移D在电池反应中，每消耗1L6molL1H2O2溶液，理论上流过电路中的电子为6NA个,B,返回,1,2,3,4,5,题号,6,解析：A项，电极B采用MnO2，为正极，H2O2发生还原反应，得到电子被还原生成OH，MnO2既作电极材料又有催化作用，错误；B项，负极发生氧化反应，电极反应式为BH4-8OH8e=BO2-6H2O，正确；C项，放电时，钠离子向正极移动，错误；D项，在电池反应中，每消耗1L6molL1H2O2溶液，理论上流过电路中的电子数6molL11L2NA/mol12NA，错误。,返回,1,2,3,4,5,题号,6,根据电极产物判断燃料电池正、负极的方法,(1)在酸性燃料电池中，有H2O生成的是正极，有CO2生成的是负极。(2)在碱性燃料电池中有H2O生成的是负极，其另一极为正极。(3)在熔融盐或熔融氧化物燃料电池中，生成CO2的是负极，其另一极为正极。,返回,1,2,3,4,5,题号,6,微课22新型电源及电极反应式的书写,返回,近几年高考中的新型电池种类繁多，“储氢电池”“高铁电池”“海洋电池”“燃料电池”“锂离子电池”等，这些新型电源常以选择题的形式呈现。解析这类考题，首先要理解常见的化学电源种类及原电池的工作原理，其次会判断正负电极或阴阳极，以及会书写电极反应式等。,返回,1,2,3,要点,1电极反应式书写的一般步骤(类似氧化还原反应方程式的书写),返回,1,2,3,要点,(1)书写步骤步骤一：写出电池总反应式，标出电子转移的方向和数目(ne)。步骤二：找出正、负极，失电子的电极为负极；确定溶液的酸碱性。步骤三：写电极反应式。负极反应：还原剂ne=氧化产物正极反应：氧化剂ne=还原产物,2已知总方程式，书写电极反应式,返回,1,2,3,要点,(2)书写技巧若某电极反应式较难写时，可先写出较易的电极反应式，用总反应式减去较易的电极反应式，即可得出较难写的电极反应式。如：CH3OCH3(二甲醚)酸性燃料电池中：总反应式：CH3OCH33O2=2CO23H2O正极：3O212H12e=6H2O负极：CH3OCH33H2O12e=2CO212H特别提醒简单电极反应中转移的电子数，必须与总方程式中转移的电子数相同。,返回,1,2,3,要点,3氢氧燃料电池在四种常见介质中的电极反应总结,返回,1,2,3,要点,1(1)MgAgCl电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池，电池反应方程式为2AgClMg=Mg22Ag2Cl试书写该电池的正、负极电极反应式。(2)铝空气海水电池：以铝板为负极，铂网为正极，海水为电解质溶液，空气中的氧气与铝反应产生电流。电池总反应为4Al3O26H2O=4Al(OH)3；负极：_；正极