【人教版】2019高考化学一轮复习第6章-第2讲原电池、化学电源梳理+通解+集训81页.ppt

1 了解原电池的工作原理 能写出电极反应式和电池反应方程式 2 了解常见化学电源的种类及其工作原理 第二讲原电池化学电源 1 新型电池的原理分析 电极判断 电极和电池反应式的书写 2 原电池在能源危机的作用 一 原电池1 装置特点 转化为 2 原电池的电极原电池的负极 金属 发生反应 向外电路电子原电池的正极 金属 或惰性电极如石墨 发生 外电路提供的电子 化学能 电能 活泼 氧化 不活泼 还原反应 接受 提供 3 原电池的构成条件 1 能自发地发生 2 电解质溶液 构成电路或参加反应 3 由还原剂和导体构成极系统 由氧化剂和导体构成极系统 4 形成 两电极接触或用导线连接 氧化还原反应 负 正 闭合回路 4 工作原理 以锌 铜原电池为例 如图所示 Zn Cu Zn 2e Zn2 Cu2 2e Cu 负极 正极 Zn Cu2 Zn2 Cu 原电池内部阴 阳离子如何移动 为什么 提示阴离子移向负极 阳离子移向正极 这是因为负极失电子 生成大量阳离子聚集在负极附近 致使该极附近有大量正电荷 所以溶液中的阴离子要移向负极 正极得电子 该极附近的阳离子因得电子生成电中性物质而使该极附近带负电荷 所以溶液中阳离子要移向正极 原电池的模型中常用盐桥连接 它的作用是什么 能否用一导线代替 提示盐桥的作用是连接两烧杯中的电解质形成闭合回路 通过带电离子的定向移动 平衡烧杯中电解质溶液的电荷 不能用一根导线连接 因为导线是不能传递阴阳离子的 二 常见化学电源 Zn 2OH 2e Zn OH 2 Zn 2MnO2 2H2O 2MnOOH Zn OH 2 可充电电池充电时电极与外接电源的正 负极如何连接 提示可充电电池充电时的电极接法为 四个观察原电池的四个判定方法 观察电极 两极为导体且存在活泼性差异 燃料电池的电极一般为惰性电极 观察溶液 两极插入溶液中 观察回路 形成闭合回路或两极直接接触 观察本质 原电池反应是自发的氧化还原反应 四个规律金属腐蚀的四个规律 电解池原理引起的腐蚀 原电池原理引起的腐蚀 化学腐蚀 有防护措施的腐蚀 对同一种金属来说 腐蚀的快慢 强电解质溶液 弱电解质溶液 非电解质溶液 活泼性不同的两金属 活泼性差别越大 腐蚀越快 对同一种电解质溶液来说 电解质溶液浓度越大 腐蚀越快 问题征解在金属的电化学腐蚀中 做氧化剂的只有O2和H 吗 提示不是 其他氧化性微粒也可以使金属发生电化学腐蚀 必考点51原电池正负极的判断方法和电极反应式的书写一 原电池的正负极的判断 二 电极反应式的书写1 一般电极反应式的书写 向B烧杯中逐滴加入浓盐酸 向B烧杯中逐滴加入40 NaOH溶液结果发现电流表指针均发生偏转 试回答下列问题 1 两次操作中指针为什么发生偏转 2 两次操作过程中指针偏转方向为什么相反 试用化学平衡移动原理解释之 3 操作 过程中C1棒上发生的反应为 4 操作 过程中C2棒上发生的反应为 5 操作 过程中 盐桥中的K 移向 烧杯溶液 填 A 或 B 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 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 a Al在强碱性溶液中比Mg更易失电子 Al作负极 Mg作正极 b Fe Al在浓HNO3中钝化后 比Cu等金属更难失电子 Cu等金属作负极 Fe Al作正极 原电池正负极判断的注意点 应用1 2013 保定质检 原电池正 负电极的极性不仅与电极材料的性质有关 也与电解质溶液有关 下列由不同材料组成的原电池 电极反应正确的是 A 由Fe Cu与稀硫酸组成的原电池 其负极反应式为Fe 3e Fe3 B 由Al Mg与氢氧化钠溶液组成的原电池 其负极反应式为Mg 2e 2OH Mg OH 2C 由Pb Cu与氯化铁溶液组成的原电池 其正极反应式为Cu 2e Cu2 D 由Al Cu与浓硝酸组成的原电池 其负极反应式为Cu 2e Cu2 答案D 必考点52原电池原理在化工 农业生产及科研中的应用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 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 2 比较金属活动性强弱两种金属分别做原电池的两极时 一般做负极的金属比做正极的金属活泼 例如 有两种金属a b 用导线连接后插入到稀H2SO4中 观察到a溶解 b极上有气泡产生 则推测a为负极 b为正极 则金属活动性a b 3 用于金属的防护使被保护的金属制品做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 使锌做原电池的负极 4 设计电池 制造化学电源如根据以下反应设计的原电池如下表所示 5 探究金属腐蚀的快慢规律不同类型的腐蚀规律电解原理引起的腐蚀 原电池原理引起的腐蚀 化学腐蚀 有防护措施的腐蚀 典例2 2012 吉林期末质检 实验发现 298K时 在FeCl3酸性溶液中加入少量锌粒后 Fe3 立即被还原成Fe2 某化学兴趣小组根据该实验事实设计了如图所示的原电池装置 下列有关说法中正确的是 A 该原电池的正极反应是 Zn 2e Zn2 B 左烧杯中溶液的红色逐渐褪去C 该电池铂电极上有气泡出现D 该电池总反应为 3Zn 2Fe3 2Fe 3Zn2 解析正极是得电子的反应 A错误 左烧杯中的电极反应式为Fe3 e Fe2 B正确 C错误 因为在金属活动性顺序中铁排在H的前面 在酸性溶液中不会生成Fe D错误 答案B 理论上能自发进行的氧化还原反应都可以设计成原电池 1 将氧化还原反应拆成氧化反应和还原反应两个半反应 分别作原电池的负极和正极 2 确定电极材料 如发生氧化反应的物质为金属单质 可用该金属直接作负极 如为气体 如H2 或溶液中的还原性离子 可用惰性电极 如Pt 碳棒 作负极 发生还原反应的电极材料必须不如负极材料活泼 3 确定电解质溶液 一般选用反应物中的电解质溶液即可 4 构成闭合回路 A 反应开始时 乙中石墨电极上发生氧化反应B 反应开始时 甲中石墨电极上Fe3 被还原C 电流计读数为零时 反应达到化学平衡状态D 电流计读数为零后 在甲中溶入FeCl2固体 乙中的石墨电极为负极 答案D 原电池反应的本质就是氧化还原反应 因此正确书写氧化还原反应方程式并能标出电子转移的方向和数目是正确书写电极反应式的基础 通过电池反应中转移电子的数目可确定电极反应中得失的电子数目 通过电池反应中的氧化剂 还原剂和氧化产物 还原产物可确定电极反应中的反应物和产物 具体步骤如下 首先根据题意写出电池反应 标出电子转移的方向和数目 指出氧化剂 还原剂 根据还原剂 负极材料 氧化产物 负极产物 氧化剂 正极材料 还原产物 正极产物来确定原电池的正 负极和反应产物 根据电池反应中转移电子的数目来确定电极反应中得失的电子数目 注意环境介质对反应产物的影响 写出正确的电极反应式 试卷采样 12分 某学校研究性学习小组欲以镁条 铝片为电极 以稀NaOH溶液为电解质溶液设计原电池 1 给你一只安培表 请你画出该原电池的示意图 并标出正负极 当场指导审题指导在所给的电极材料中 铝片能与NaOH溶液发生自发的氧化还原反应 2Al 2NaOH 6H2O 2Na Al OH 4 3H2 还原剂氧化剂氧化产物还原产物由此可知 负极 Al 2Al 6e 8OH 2 Al OH 4 正极 Mg 6H2O 6e 3H2 6OH 失分提示1 原电池的正极和负极除与活泼性有关外 还与接触到溶液的酸碱性有关 2 原电池中电极反应与溶液的酸碱性有一定关系 评分细则 1 如右图所示 4分 不标正负极扣2分 2 2Al 8OH 6e 2 Al OH 4 4分 3 6H2O 6e 3H2 6OH 4分 Hold住考向 名师揭秘原电池原理的分析和应用是高考的热点 预测2014年关于新型电源的工作原理分析 电极反应式的书写仍会在高考中出现 必须高度关注 角度1 原电池工作原理1 2012 福建理综 9 将下图所示实验装置的K闭合 下列判断正确的是 答案A 2 2011 广东 12 某小组为研究电化学原理 设计如图装置 下列叙述不正确的是 A a和b不连接时 铁片上会有金属铜析出B a和b用导线连接时 铜片上发生的反应为 Cu2 2e CuC 无论a和b是否连接 铁片均会溶解 溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色D a和b分别连接直流电源正 负极 电压足够大时 Cu2 向铜电极移动 解析a和b不连接时 铁与CuSO4溶液发生反应 Fe Cu2 Fe2 Cu A项正确 a和b用导线连接时 组成了原电池 Fe作负极 Cu作正极 铜片上发生还原反应 Cu2 2e Cu 铁片上发生氧化反应 Fe 2e Fe2 B项正确 通过以上分析可知 无论a和b是否连接 均发生反应 Fe Cu2 Fe2 Cu 故溶液均从蓝色 Cu2 的颜色 逐渐变成浅绿色 Fe2 的颜色 C项正确 a和b分别连接直流电源正 负极时 构成电解池 铜片作阳极 铁片作阴极 Cu2 应向阴极 铁电极 移动 D项错误 答案D 角度2 新型化学电池3 2011 安徽理综 12 研究人员最近发明了一种 水 电池 这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电 在海水中电池总反应可表示为 5MnO2 2Ag 2NaCl Na2Mn5O10 2AgCl 下列 水 电池在海水中放电时的有关说法正确的是 A 正极反应式 Ag Cl e AgClB 每生成1molNa2Mn5O10转移2mol电子C Na 不断向 水 电池的负极移动D AgCl是还原产物 解析A项 Ag Cl e AgCl应为负极反应式 故错误 B项 负极只有Ag失电子 根据电荷守恒 由总反应式可知B项正确 C项 Na 向正极移动 故错误 D项 AgCl为氧化产物 故错误 答案B 4 2010 安徽 11 某固体酸燃料电池以CsHSO4固体为电解质传递H 其基本结构如图 电池总反应可表示为 2H2 O2 2H2O 下列有关说法正确的是 A 电子通过外电路从b极流向a极B b极上的电极反应式为 O2 2H2O 4e 4OH C 每转移0 1mol电子 消耗1 12L的H2D H 由a极通过固体酸电解质传递到b极解析本题考查原电池知识 意在考查考生的分析能力 该原电池的化学原理是H2被氧化 在负极 a极 发生反应 H2 2e 2H H 由a极转移到b极 D项正确 O2发生还原反应 在正极 b极 发生反应 O2 4H 4e 2H2O 则电子从a极流向b极 A B两项不正确 C项因未指明气体所处的温度和压强 不正确 答案D 1 2012 全国 11 四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池 相连时 外电路电流从 流向 相连时 为正极 相连时 上有气泡逸出 相连时 的质量减少 据此判断这四种金属活动性由大到小的顺序是 A B C D 解析 相连时 外电路电流从 流向 说明 为负极 为正极 金属活动性 相连时 为正极 为负极 金属活动性 相连时 上有气泡逸出 说明 为负极 为正极 金属活动性 相连时 的质量减小 说明 为负极 为正极 金属活动性 由此可知 金属活动性 B项正确 答案B 角度2 电化学腐蚀与防护2 2012 山东理综 13 下列与金属腐蚀有关的说法正确的是 A 图a中 插入海水中的铁棒 越靠近底端腐蚀越严重B 图b中 开关由M改置于N时 Cu Zn合金的腐蚀速率减小C 图c中 接通开关时Zn腐蚀速率增大 Zn上放出气体的速率也增大D 图d中 Zn MnO2干电池自放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的 解析A项 因液面处氧气的浓度大且与海水接触 故在液面处铁棒腐蚀最严重 C项 接通开关后形成原电池 Zn的腐蚀速率增大 H 在Pt电极上放电产生H2 D项 干电池自放电腐蚀是NH4Cl产生的H 的氧化作用引起的 答案B 3 2011 浙江理综 10 将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上 一段时间后发现液滴覆盖的圆圈中心区 a 已被腐蚀而变暗 在液滴外沿形成棕色铁锈环 b 如图所示 导致该现象的主要原因是液滴之下氧气含量比边缘处少 下列说法正确的是 A 液滴中的Cl 由a区向b区迁移B 液滴边缘是正极区 发生的电极反应为 O2 2H2O 4e 4OH C 液滴下的Fe因发生还原反应而被腐蚀 生成的Fe2 由a区向b区迁移 与b区的OH 形成Fe OH 2 进一步氧化 脱水形成铁锈D 若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板 在铜铁接触处滴加NaCl溶液 则负极发生的电极反应为 Cu 2e Cu2 解析Cl 由b区向a区迁移 A错 正极反应为O2 2H2O 4e 4OH B正确 由题干知铁板发生吸氧腐蚀 铁作负极 发生氧化反应 因此C项错 铜螺丝钉作正极 因此D错 答案B 角度3 电池在工农业生产和生活中的应用4 2012 四川理综 11 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 CH3CH2OH 4e H2O CH3COOH 4H 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 CH3CH2OH O2 CH3COOH H2OD 正极上发生的反应为 O2 4e 2H2O 4OH 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 答案C 5 2012 海南化学 16 新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料 两电极上分别通入CH4和O2 电解质为KOH溶液 某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源 进行饱和氯化钠溶液电解实验 如图所示 回答下列问题 1 甲烷燃料电池正极 负极的电极反应分别为 2 闭合K开关后 a b电极上均有气体产生 其中b电极上得到的是 电解氯化钠溶液的总反应方程式为 3 若每个电池甲烷通入量为1L 标准状况 且反应完全 则理论上通过电解池的电量为 法拉第常数F 9 65 104C mol 1 列式计算 最多能产生的氯气体积为 L 标准状况 常见考点 原电池原理在新型电池中的应用 原电池原理在工农业生产中的应用 金属活泼性强弱比较的实验探究 金属腐蚀快慢因素的实验探究 常考题型 选择题 填空题 样题1 原电池原理在工农业生产和生活中的应用我国大力发展清洁能源产业 以太阳能为代表的新能源产业规模发展迅速 试完成下列问题 2 为体现节能减排的理念 中国研制出了新型燃料电池汽车 该车装有 绿色心脏 质子交换膜燃料电池 如图是某种质子交换膜燃料电池原理示意图 该电池的正极是 填 a 或 b 下同 极 工作过程中 质子 H 透过质子交换膜移动到 极 写出该电池的负极反应式为 3 最近 合肥开工建设大型太阳能电池板材料