高考化学一轮复习 专题四 化学反应中的能量变化 第2讲 原电池 化学电源课件.ppt

第2讲原电池化学电源 2019 备考 最新考纲 1 理解原电池和电解池的工作原理 能写出简单电极反应式和电池反应方程式 2 了解常见的化学电源 认识化学能与电能相互转化的重要应用 最新考情 原电池 化学电源的考查 一是在选择题中单独设题 考查新型电池的分析 涉及正负极判断 离子电子流向 两极反应 如2015年碳酸盐燃料电池 2013年mg h2o2电池等 二是在填空题中考查 主要涉及电极方程式的书写 如2016年t20 1 2012年t20 3 al ag2o电池总反应等 预测2019年高考延续这一命题特点 一是在选择题考查新型电池的分析 二是在填空题中考查电极反应方程式的书写 特别关注新型电池的分析 考点一原电池的工作原理 1 原电池的概念 将 的装置 2 原电池的构成条件 1 能自发地发生氧化还原反应 2 两个 的电极 材料可以是金属或导电的非金属 负极 活泼性较强的金属 正极 活泼性较弱的金属或能导电的非金属 3 电极均插入电解质溶液中 4 构成 两电极接触或用导线连接 知识梳理 化学能转化为电能 活泼性不同 闭合回路 3 工作原理 示例 铜锌原电池 负 zn 2e zn2 氧化 正 cu2 2e cu 还原 名师助学 辨明三个移动方向 电子从负极流出沿导线流入正极 电流从正极沿导线流向负极 电解质溶液中 阴离子向负极迁移 阳离子向正极迁移 在原电池中活泼性强的金属不一定作负极 但负极一定发生氧化反应 如mg al naoh溶液组成的原电池 al作负极 盐桥的组成和作用 盐桥中装有饱和的kcl kno3等溶液和琼脂制成的胶冻 盐桥的作用 a 连接内电路 形成闭合回路 b 平衡电荷 使原电池不断产生电流 4 原电池原理的三大应用 1 加快氧化还原反应的速率一个 进行的氧化还原反应 设计成原电池时反应速率 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作原电池的两极时 一般作 的金属比作 的金属活泼 3 设计制作化学电源 首先将氧化还原反应分成两个半反应 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 如 根据反应2fecl3 cu 2fecl2 cucl2 自发 增大 负极 正极 设计的原电池为 cu 2e cu2 2fe3 2e 2fe2 1 基础知识判断 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 其他条件均相同 带有 盐桥 的原电池比不带 盐桥 的原电池电流持续时间长 题组诊断 原电池的工作原理 5 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 6 cao h2o ca oh 2 可以放出大量的热 故可把该反应设计成原电池 把其中的化学能转化为电能 7 在内电路中 电子由正极流向负极 8 某原电池反应为cu 2agno3 cu no3 2 2ag 装置中的盐桥中可以是装有含琼胶的kcl饱和溶液 2 如图所示 在盛有稀h2so4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 yb 若两电极分别为fe和碳棒 则x为碳棒 y为fec 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x y 解析外电路的电子流向为x 外电路 y 电流方向与其相反 a项错误 若两电极分别为fe和碳棒 则y为碳棒 x为fe b项错误 x极失电子 作负极 y极上发生的是还原反应 x极上发生的是氧化反应 c项错误 电解质溶液为稀硫酸 两金属作电极 谁活泼谁作负极 d项正确 答案d 3 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 答案b 归纳总结 1 原电池正 负极判断方法 2 原电池正 负极判断的注意点 1 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 2 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 如题3图 4 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 电流从 流出 金属活动性 相连 为正极 金属活动性 相连 上有气泡逸出 则 上为h 放电 为正极 金属活动性 相连 的质量减少 则 为负极 金属活动性 故金属活动性 b项正确 答案b 原电池工作原理的应用 5 把适合题意的图像填在横线上 用a b c d表示 1 将等质量的两份锌粉a b分别加入过量的稀硫酸 同时向a中加入少量的cuso4溶液 产生h2的体积v l 与时间t min 的关系是 2 将过量的两份锌粉a b分别加入定量的稀硫酸 同时向a中加入少量的cuso4溶液 产生h2的体积v l 与时间t min 的关系是 3 将 1 中的cuso4溶液改成ch3coona溶液 其他条件不变 则图像是 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 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 所以c项正确 答案 1 a 2 b 3 c 6 依据氧化还原反应 2ag aq cu s cu2 aq 2ag s 设计的原电池如图所示 请回答下列问题 1 电极x的材料是 电解质溶液y是 2 银电极为电池的极 发生的电极反 x电极上发生的电极反应为 3 外电路中的电子是从电极流向电极 解析原电池中负极发生氧化反应 正极发生还原反应 盐桥起到平衡电荷的作用 由总反应方程式可知电极x的材料是铜 发生氧化反应 电解质溶液y是可溶性银盐 常用硝酸银 电极反应式表示为 负极 cu 2e cu2 正极ag e ag 电子由负极流出 经外电路流向正极 答案 1 铜 或cu agno3溶液 2 正2ag 2e 2agcu 2e cu2 3 负 cu 正 ag 考点二化学电源 1 一次电池 知识梳理 zn 2oh 2e zn oh 2 zn 2oh 2e zn oh 2 2 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 3 燃料电池 氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池 总反应式 2h2 o2 2h2o 1 酸性介质负极 正极 2 碱性介质负极 正极 2h2 4e 4h o2 4h 4e 2h2o 2h2 4oh 4e 4h2o o2 2h2o 4e 4oh 3 熔融的金属氧化物作介质负极 正极 4 碳酸盐作介质负极 正极 提醒 原电池反应中 两极材料本身不一定发生反应 燃料电池燃料一般在负极发生氧化反应 o2在正极发生还原反应 书写燃料电池的电极反应式时 一定要注意介质的影响 溶液的酸碱性 传导离子 传导离子一般在一极生成 另一极消耗 2h2 4e 2o2 2h2o o2 4e 2o2 1 如图所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪 具有自动吹气流量侦测与控制的功能 非常适合进行现场酒精检测 下列说法不正确的是 题组诊断 常考不衰 的燃料电池 a 电子由o2所在的铂电极流出b o2所在的铂电极处发生还原反应c 该电池的负极反应式为 ch3ch2oh 3h2o 12e 2co2 12h d 微处理器通过检测电流大小而计算出被测气体中酒精的含量 解析燃料电池 燃料在负极反应 氧气在正极反应 氧气在正极发生还原反应 电流由正极流向负极 a错误 b正确 由图可知负极反应物为ch3ch2oh 碳元素的化合价平均显 2价 生成物为ch3cooh 碳元素的化合价平均显0价 由质子交换膜可知溶液呈酸性 负极的电极反应式为 ch3ch2oh 4e h2o ch3cooh 4h c项错误 答案ac 答案c 3 2015 江苏化学 10 一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图 下列有关该电池的说法正确的是 答案d 方法技巧 4 2017 南京盐城一模 最近我国科学家发明 可充电钠 二氧化碳电池 如下图 放电时电池总反应为 4na 3co2 2na2co3 c 下列说法错误的是 新型充电电池 a 充电时 钠箔与外接电源的负极相连b 电池工作温度可能在200 以上c 放电时 na 向正极移动d 放电时 正极的电极反应为 4na 3co2 4e 2na2co3 c解析从电池的总反应可知 钠单质为电源的负极 充电时接电源的负极 a项正确 钠的熔点低 高温下会熔化 b项错误 放电时 发生原电池反应 负极 na e na 正极 3co2 4e 4na 2na2co3 c na 在负极生成 正极消耗 移向正极 c d正确 答案b 答案bd 归纳总结 可充电电池原理示意图 1 判断正 负极反应物 正确推断生成物 9电极反应式的书写与判断 1 按要求完成下列填空 1 化学家正在研究尿素动力燃料电池 用这种电池直接去除城市废水中的尿素 既能产生净化的水又能发电 尿素燃料电池结构如图1所示 写出该电池的负极反应式 2 甲醇燃料电池的工作原理如图2所示 则该电池负极的电极反应式为 电极方程式的书写 3 镁 次氯酸盐 燃料电池的装置如图3所示 该电池的正极反应式为 4 图4是直接硼氢化钠 过氧化氢燃料电池示意图 该电池工作时 正极附近的ph将 填 增大 减小 或 不变 负极的电极反应式为 5 2017 无锡一模 以no2 o2 熔融nano3组成的燃料电池装置如下图5所示 在使用过程中石墨 电极反应生成一种氧化物y 则该电极反应式为 2 2017 徐宿连三模 以n2和h2为反应物 溶有a的稀盐酸为电解质溶液 可制成能固氮的新型燃料电池 原理如图所示 下列说法不正确的是 新型电池分析 答案d 3 2018 苏锡常镇一调 碳呼吸电池 是一种新型能源装置 其工作原理如下图 下列说法正确的是 答案d 4 2016 南京三模 锂空气电池充放电基本原理如图所示 下列说法不正确的是 a 充电时 锂离子向阴极移动b 充电时阴极电极反应式为li e lic 放电时正极电极反应式为o2 4e 2h2o 4oh d 负极区的有机电解液可以换成水性电解液 解析a项 放电时 负极 li e li 正极 o2 4e 2h2o 4oh 因此充电时 阴极 li e li 阳极 4oh 4e 2h2o o2 充电时 锂离子向阴极移动 a b c正确 d项 若换成水性电解质 锂能与水反应生成lioh和h2 错误 答案d 知识网络回顾 1 2015 天津理综 4 锌铜原电池装置如图所示 其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过 下列有关叙述正确的是 答案c 2 2018 苏州期中 no2是大气的主要污染物之一 某研究小组设计如图所示的装置对no2进行回收利用 装置中a b均为多孔石墨电极 下列说法正确的是 a a为电池的负极 发生还原反应b 电子流向a电极 用电器 b电极 溶液 a电极c 一段时间后 b极附近hno3浓度增大d 电池总反应为4no2 o2 2h2o 4hno3 答案d 解析a项 该电池的电解质溶液不能是licl的水溶液 因为li能和水发生反应 错误 b项 电池放电时 负极发生氧化反应 错误 d项 放电时 电子从负极经外电路流向正极 电解质溶液中移动的是阴 阳离子而不是电子 错误 答案c 4 1 h2s是一种无色 有毒且有恶臭味的气体 煤的低温焦化 含硫石油开采 提炼 橡胶 制革 染料 制糖等工业中都有h2s产生 有人研究设计了一种硫化氢 空气燃料电池 总反应式为2h2s o2 2s 2h2o 简易结构如图1所示 硫化氢应通入到电极 填 a 或 b b极发生的电极反应为 2 2018 苏北四市一模 天然气是一种重要的清洁能源和化工原料 其主要成分为甲烷 科学家用氮化镓材料与铜组装如图2的人工光合系统 利用该装置成功地实现了以co2和h2o合成ch4 写出铜电极表面的电