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fe 2e fe2 正极cu2 2e 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 d项在甲中溶入fecl2固体 平衡2fe3 2i 2fe2 i2向左移动 i2被还原为i 乙中石墨为正极 d不正确 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i2 2e 2i 5 下图 分别是甲 乙两组同学将反应aso43 2i 2h aso33 i2 h2o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 a b c d a c d b b e a c d b e 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2fecl3 cu 2fecl2 cucl2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 cu 2e cu2 2fe3 2e 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 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 3 当把cuso4溶液改成ch3coona溶液时 由于ch3coo h ch3cooh a中c h 减少 反应速率减小 但产生h2的体积不变 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 li socl2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lialcl4 socl2 电池的总反应可表示为4li 2socl2 4licl s so2 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li e li 2 正极反应式为2socl2 4e 4cl s so2 锂 4li 4e 4li 2socl2 4e 4cl s so2 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zn 2mno2 h2o zno 2mno 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1 204 1023d 电池正极反应式为mno2 e h2o 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mno2 e h2o 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 mh ni电池 下列有关说法不正确的是 a 放电时正极反应为niooh h2o e ni oh 2 oh b 电池的电解液可为koh溶液c 充电时负极反应为mh oh h2o m e d mh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ch4 2o2 co2 2h2o co2 2naoh na2co3 h2o 式 式得燃料电池总反应式为ch4 2o2 2naoh na2co3 3h2o 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 o2 4h 4e 2h2o 2 碱性电解质溶液环境下电极反应式 o2 2h2o 4e 4oh 3 固体电解质 高温下能传导o2 环境下电极反应式 o2 4e 2o2 4 熔融碳酸盐 如熔融k2co3 环境下电极反应式 o2 2co2 4e 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 正极上发生的反应是o2 4e 2h2o 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o2 4e 4h 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 8oh 8e 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1l6mol l 1h2o2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 8oh 8e 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1l6mol l 1h2o2溶液 理论上流过电路中的电子数 6mol l 1 1l 2 na mol 12na 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 ch3och3 3o2 2co2 3h2o正极 3o2 12h 12e 6h2o负极 ch3och3 3h2o 12e 2co2 12h 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 mg agcl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2agcl mg mg2 2ag 2cl 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4al 3o2 6h2o 4al oh 3 负极 正极 负极 mg 2e mg2 正极 2agcl 2e 2ag 2cl 4al 12e 4al3 3o2 6h2o 12e 12oh 返回 1 2 3 4 5 题号 a 返回 1 2 3 4 5 题号 解析 负极发生氧化反应 生成co2气体 a项错误 微生物电池中的化学反应速率较快 即微生物促进了反应中电子的转移 b项正确 原电池中阳离子向正极移动 阴离子向负极移动 c项正确 电池总反应是c6h12o6与o2反应生成co2和h2o d项正确 返回 1 2 3 4 5 题号 c 返回 1 2 3 4 5 题号 解析 根据图示信息可知 碳电极上产生氢气 应该是正极 该电极上发生得电子的还原反应 2h2o 2e h2 2oh a正确 由于金属li可以和水反应生成氢氧化锂和氢气 但是和有机电解质不反应 所以有机电解质和水溶液不可以互换区域 b正确 金属li和水发生反应2li 2h2o 2lioh h2 标准状况下产生22 4l的氢气时 金属锂是负极 负极消耗锂的质量为14g c错误 该装置是将化学能转化为电能的装置 装置不仅可提供电能 并且反应产物是氢气 能提供能源 d正确 返回 1 2 3 4 5 题号 4 某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池 放电时电池总反应为li1 xcoo2 lixc6 licoo2 c6 x 1 下列关于该电池的说法不正确的是 a 放电时 li 在电解质中由负极向正极迁移b 放电时 负极的电极反应式为lixc6 xe xli c6c 充电时 若转移1mole 石墨 c6 电极将增重7xgd 充电时 阳极的电极反应式为licoo2 xe li1 xcoo2 xli c 返回 1 2 3 4 5 题号 解析 a 原电池中阳离子由负极向正极迁移 a项正确 b 放电时 负极发生氧化反应 电极反应式为lixc6 xe xli c6 b项正确 c 充电时 若转移1mol电子 石墨电极质量将增重7g c项错误 d 充电时阳极发生氧化反应 电极反应式为licoo2 xe li1 xcoo2 xli d项正确 返回 1 2 3 4 5 题号 5 锂锰电池的体积小 性能优良 是常用的一次电池 该电池反应原 1 外电路的电流方向是由 填字母 下同 极流向 极 2 电池正极反应式为 3 是否可用水代替电池中的混合有机溶剂 填 是 或 否 原因是 理如图所示 其中电解质liclo4溶于混合有机溶剂中 li 通过电解质迁移入mno2晶格中 生成limno2 回答下列问题 b a mno2 e li limno2 否 电极li是活泼金属 能与水反应 返回 1 2 3 4 5 题号 返回 1 2016 全国卷 11 mg agcl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池 下列叙述错误的是 a 负极反应式为mg 2e mg2 b 正极反应式为ag e agc 电池放电时cl 由正极向负极迁移d 负极会发生副反应mg 2h2o mg oh 2 h2 解析 mg agcl电池的电极反应 负极mg 2e mg2 正极2agcl 2e 2ag 2cl a项正确 b项错误 在原电池的电解质溶液中 阳离子移向正极 阴离子移向负极 c项正确 mg是活泼金属 能和h2o发生反应生成mg oh 2和h2 d项正确 b 返回 1 2 3 4 5 题号 6 2 2016 全国卷 11 锌 空气燃料电池可用作电动车动力电源 电池的电解质溶液为koh溶液 反应为 2zn o2 4oh 2h2o 2zn oh 42 下列说法正确的是 a 充电时 电解质溶液中k 向阳极移动b 充电时 电解质溶液中c oh 逐渐减小c 放电时 负极反应为zn 4oh 2e zn oh 42 d 放电时 电路中通过2mol电子 消耗氧气22 4l 标准状况 c 返回 1 2 3 4 5 题号 6 解析 a项 充电时装置为电解池 溶液中的阳离子向阴极移动 b项 充电时的总反应为放电时的逆反应 2zn oh 42 2zn o2 4oh 2h2o c oh 逐渐增大 c项 放电时负极失电子发生氧化反应 由放电时的总反应可知 负极反应式为zn 4oh 2e zn oh 42 d项 由放电时的总反应可知 电路中通过2mol电子时 消耗0 5molo2 其体积为11 2l 标准状况 返回 1 2 3 4 5 题号 6 3 2017 全国卷 11 全固态锂硫电池能量密度高 成本低 其工作 a 电池工作时 正极可发生反应 2li2s6 2li 2e 3li2s4b 电池工作时 外电路中流过0 02mol电子 负极材料减重0 14gc 石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性d 电池充电时间越长 电池中li2s2的量越多 原理如图所示 其中电极a常用掺有石墨烯的s8材料 电池反应为16li xs8 8li2sx 2 x 8 下列说法错误的是 d 返回 1 2 3 4 5 题号 6 a对 原电池工作时 li 向正极移动 则a为正极 正极上发生还原反应 a极发生的电极反应有s8 2li 2e li2s8 3li2s8 2li 2e 4li2s6 2li2s6 2li 2e 3li2s4 li2s4 2li 2e 2li2s2等 b对 电池工作时 外电路中流过0 02mol电子时 氧化li的物质的量为0 02mol 质量为0 14g c对 石墨烯能导电 利用石墨烯作电极 可提高电极a的导电性 d错 电池充电时电极a发生反应 2li2s2 2e li2s4 2li 充电时间越长 电池中li2s2的量越少 解析 返回 1 2 3 4 5 题号 6 4 2014 新课标全国卷 12 2013年3月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系 下列叙述错误的是 a a为电池的正极b 电池充电反应为limn2o4 li1 xmn2o4 xlic 放电时 a极锂的化合价发生变化d 放电时 溶液中li 从b向a迁移 c 返回 1 2 3 4 5 题号 6 解析 由图可知 b极 li电极 为负极 a极为正极 放电时 li 从负极 b 向正极 a 迁移 a d项正确 该电