高考化学总复习 3.5原电池 化学电源课件 苏教版.ppt

原电池化学电源 栏目索引 结束放映 返回导航页 考点一原电池及其工作原理 知识梳理 1 概念把化学能转化为电能的装置 2 形成条件 1 一看反应 看是否有能自发进行的氧化还原反应发生 2 二看两电极 一般是金属活泼性不同的两电极 3 三看是否形成闭合回路 形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 结束放映 返回导航页 3 工作原理 以下图铜 锌原电池为例 结束放映 返回导航页 思考与探究 1 原电池内部阴 阳离子如何移动 为什么 2 两个半电池构成的原电池中 盐桥的作用是什么 使两个烧杯中的溶液形成一个导电通路 使溶液保持电中性 氧化还原反应能顺利进行产生持续的电流 结束放映 返回导航页 题型建模 题型一对原电池构成条件的考查 1 下列示意图中能构成原电池的是 解析 cu与稀硫酸不反应 a装置不能构成原电池 al与氢氧化钠溶液发生氧化还原反应 b装置能构成原电池 c装置中的 导线 不是盐桥 不能构成原电池 d装置中缺少盐桥 b a 结束放映 返回导航页 题型二对原电池工作原理的考查 解析 由图知该电池反应为 zn h2so4 znso4 h2 活泼金属zn作负极 cu作正极 外电路中电流由正极流向负极 错误 zn失电子被氧化成zn2 失去的电子经外电路流向正极 溶液中的h 在正极上得到电子析出h2 正确 d 结束放映 返回导航页 4 如右图所示的装置 在盛有水的烧杯中 铁圈和银圈的连接处吊着一根绝缘的细丝 使之平衡 小心地从烧杯中央滴入cuso4溶液 片刻后可观察到的现象是 a 铁圈和银圈左右摇摆不定b 保持平衡c 铁圈向下倾斜d 银圈向下倾斜 解析 铁圈和银圈两种活动性不同的金属相互连接组成闭合回路 放入cuso4溶液中 构成了原电池 活泼金属铁作负极 失电子生成fe2 进入溶液中质量减轻 fe 2e fe2 电子传给了银圈 溶液中的cu2 在银圈上得电子生成铜单质而增重 cu2 2e cu 所以铁圈向上倾斜 银圈向下倾斜 d 名师归纳 原电池中的三个方向 1 电子方向 电子从负极流出经外电路流入正极 2 电流方向 电流从正极流出经外电路流入负极 3 离子的迁移方向 电解质溶液中 阴离子向负极迁移 阳离子向正极迁移 结束放映 返回导航页 题型三对原电池正负极判断的考查 5 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 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 c 6 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6h2o 6e 6oh 3h2 c 中fe作负极 电极反应式为fe 2e fe2 d 中cu作正极 电极反应式为2h 2e h2 结束放映 返回导航页 解析 中mg不与naoh溶液反应 而al能和naoh溶液反应失去电子 故al是负极 中fe在浓硝酸中易钝化 cu和浓hno3反应失去电子作负极 a错 c错 中电池总反应为2al 2naoh 2h2o 2naalo2 3h2 负极电极反应式为2al 8oh 6e 2alo2 4h2o 二者相减得到正极电极反应式为6h2o 6e 6oh 3h2 b正确 中cu是正极 电极反应式为o2 2h2o 4e 4oh d错 b 结束放映 返回导航页 考点二原电池工作原理的四大应用 知识梳理 1 设计制作化学电源 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 2 比较金属活动性强弱两种金属分别作原电池的两极时 一般作负极的金属比作正极的金属活泼 3 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 4 用于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 结束放映 返回导航页 思考与探究 1 x y两种金属用导线连接置于稀h2so4中 发现x极溶解 y极上有气泡产生 则x y的活动性谁强 2 为了保护海水中的钢铁闸门 需要连接某种金属 你认为该金属的活动性应比铁的活动性强还是弱 3 依据原电池原理将反应fe 2fecl3 3fecl2设计成一个原电池 x金属的活动性强 比铁的活动性强 结束放映 返回导航页 题型建模 d 2 电工经常说的一句口头禅 铜接铝 瞎糊弄 所以电工操作上规定不能把铜导线与铝导线连接在一起使用 说明原因 铜 铝接触在潮湿的环境中形成原电池 加快了铝的腐蚀 易造成电路断路 结束放映 返回导航页 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定量 产生h2的体积一样多 a b c 结束放映 返回导航页 考点三化学电源 知识梳理 1 一次电池 碱性锌锰干电池 碱性锌锰干电池的工作原理如图 结束放映 返回导航页 2 二次电池 以铅蓄电池为例 结束放映 返回导航页 3 燃料电池氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池 可分为酸性和碱性两种 结束放映 返回导航页 思考与探究 可充电电池充电时的电极接法为 结束放映 返回导航页 题型建模 题型一原电池电极反应式的书写 d 结束放映 返回导航页 2 热激活电池可用作火箭 导弹的工作电源 一种热激活电池的基本结构如图所示 其中作为电解质的无水licl kcl混合物受热熔融后 电池即可瞬间输出电能 该电池总反应为 pbso4 2licl ca cacl2 li2so4 pb 下列有关说法正确的是 a 正极反应式 ca 2cl 2e cacl2b 放电过程中 li 向负极移动c 每转移0 1mol电子 理论上生成20 7gpbd 常温时 在正负极间接上电流表或检流计 指针不偏转 解析 正极上发生还原反应 a项错误 放电过程中li 向正极移动 b项错误 由电池总反应式可知 每转移0 1mol电子 理论上生成0 05molpb 质量为10 35g c项错误 常温下 电解质不是熔融态 离子不能移动 不能产生电流 因此连接电流表或检流计 指针不偏转 d 3 1 以甲烷燃料电池为例来分析在不同的环境下电极反应式的书写方法 酸性条件燃料电池总反应式 ch4 2o2 co2 2h2o 燃料电池正极反应式 o2 4h 4e 2h2o 负极反应式为 碱性条件燃料电池总反应式 ch4 2o2 2naoh na2co3 3h2o 燃料电池正极反应式 o2 2h2o 4e 4oh 负极反应式为 2 固体电解质 高温下能传导o2 燃料电池总反应式 ch4 2o2 co2 2h2o 燃料电池正极反应式 o2 4e 2o2 负极反应式为 结束放映 返回导航页 题型二不同介质对燃料电池电极反应式书写的影响 ch4 4o2 8e co2 2h2o ch4 10oh 8e co32 7h2o 结束放映 返回导航页 名师归纳 书写原电池电极反应式的思维模型 1 一般电极反应式书写的 三步骤 2 复杂电极反应式的书写 结束放映 返回导航页 题组一原电池工作原理 a 电池反应中有nacl生成b 电池的总反应是金属钠还原三价铝离子c 正极反应为 nicl2 2e ni 2cl d 钠离子通过钠离子导体在两电极间移动 1 2013 新课标全国卷 11 zebra 蓄电池的结构如下图所示 电极材料多孔ni nicl2和金属钠之间由钠离子导体制作的陶瓷管相隔 下列关于该电池的叙述错误的是 解析 该电池总反应为 2na nicl2 2nacl ni 因此有nacl生成 a项正确 电池总反应为na还原ni2 b项错误 正极为nicl2发生还原反应 nicl2 2e ni 2cl c项正确 钠离子通过钠离子导体由负极移向正极 d项正确 b 结束放映 返回导航页 2 2013 江苏高考 9 mg h2o2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器 该电池以海水为电解质溶液 示意图如图 该电池工作时 下列说法正确的是 a mg电极是该电池的正极b h2o2在石墨电极上发生氧化反应c 石墨电极附近溶液的ph增大d 溶液中cl 向正极移动 解析 根据题意可知石墨电极为惰性电极 只能作正极 mg电极是该电池的负极 a错误 h2o2在正极发生还原反应 b错误 石墨电极的电极反应式为 h2o2 2e 2oh 由于生成oh 所以该电极附近溶液的ph增大 c正确 在原电池中 阴离子向负极移动 d错误 c 结束放映 返回导航页 题组二原电池电极反应式的书写 解析 a项 检测时电解质溶液中的h 移向正极 b项 若反应中有0 4mol电子转移 则在标准状况下消耗的o2体积为2 24l d项 电解质溶液呈酸性 正极上发生的反应为o2 4e 4h 2h2o c 结束放映 返回导航页 解析 a项 由电池反应知ni2o3 ni oh 2 ni的化合价由 3 2化合价降低 发生还原反应 ni2o3为正极 fe fe oh 2 fe的化合价由0 2化合价升高 发生氧化反应 fe为负极 b项 负极发生氧化反应fe 2oh 2e fe oh 2 c项 阴极发生还原反应 fe oh 2 2e fe 2oh c oh 增大 溶液的ph增大 故错误 d项 阳极发生氧化反应 电极反应为2ni oh 2 2oh 2e ni2o3 3h2o c 结束放映 返回导航页 5 1 2012 海南 13 4 肼 空气燃料电池是一种碱性电池 该电池放电时 负极的反应式为 2 2012 新课标全国卷 26 4 节选 与mno2 zn电池类似 k2feo4 zn也可以组成碱性电池 k2feo4在电池中作为正极材料 其电极反应为 该电池总反应的离子方程式为 3 2012 江苏 20 3 铝电池性能优越 al ago电池可用作水下动力电源 其原理如图所示 该电池反应的化学方程式为 解析 1 该燃料电池中n2h4在负极发生氧化反应 其电极反应式为n2h4 4oh 4e 4h2o n2 n2h4 4oh 4e 4h2o n2 2 正极发生还原反应 k2feo4被还原为fe3 由于是碱性环境 故生成fe oh 3 电极反应式为2feo42 6e 8h2o 2fe oh 3 10oh 负极发生氧化反应 由于是碱性环境 zn被氧化生成zn oh 2 电极反应式为3zn 6e 6oh 3zn oh 2 两电极反应式相加得2feo42 3zn 8h2o 2fe oh 3 3zn oh 2 4oh feo42 3e 4h2o fe oh 3 5oh 3zn 2feo42 8h2o 3zn oh 2 2fe oh 3 4oh 3 由铝电池原理图可知 al作负极 ago ag作正极 电池反应式为2al 3ago 2naoh 2naalo2 3ag h2o 2al 3ago 2naoh 2naalo2 3ag h2o 结束放映 返回导航页 题组三原电池工作原理的应用 6 2013 新课标全国卷 10 银质器皿日久表面会逐渐变黑 这是生成了ag2s的缘故 根据电化学原理可进行如下处理 在铝质容器中加入食盐溶液 再将变黑的银器浸入该溶液中 一段时间后发现黑色会褪去 下列说法正确的是 a 处理过程中银器一直保持恒重b 银器为正极 ag2s被还原生成单质银c 该过程中总反应为2al 3ag2s 6ag al2s3d 黑色褪去的原因是黑色ag2s转化为白色agcl 解析 根据信息知在银器处理过程中运用了原电池原理 铝质容器作负极 电极反应为2al 6e 2al3 银器作正极 电极反应为3ag2s 6e 6ag 3s2 继而al3 和s2 发生互相促进的水解反应 2al3 3s2 6h2o 2al oh 3 3h2s 故原电池的总反应为3ag2s 2al 6h2o 6ag 2al oh 3 3h2s 故c错误 黑色褪去的原因是ag2s被还原为ag 此过程中银器质量逐渐减小 故a d错误 b正确 b 结束放映 返回导航页 7 2013 广东理综 33 2 能量之间可相互转化 电解食盐水制备cl2是将电能转化为化学能 而原电池可将化学能转化为电能 设计两种类型的原电池 探究其能量转化效率 限选材料 znso4 aq feso4 aq cuso4 aq 铜片 铁片 锌片和导线 完成原电池甲的装置示意图 见右图 并作相应标注 要求 在同一烧杯中 电极与溶液含相同的金属元素 以铜片为电极之一 cuso4 aq 为电解质溶液 只在一个烧杯中组装原电池乙 工作一段时间后 可观察到负极 甲乙两种原电池中可更有效地将化学能转化为电能的是 其原因是 电极逐渐溶解变细 甲 zn和cu2 不直接接触 避免两种物质直接发生反应 从而避免了化学能转化为热能 提高电池效率 结束放映 返回导航页 学科素养培优 盐桥在电化学中的应用 1 盐桥的组成和作用 1 盐桥中装有饱和的kcl kno3等溶液和琼胶制成的胶冻 2 盐桥的作用 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 结束放映 返回导航页 不同点 图1中zn在cuso4溶液