高考化学一轮复习 专题四 基本理论 第18讲 原电池 化学电源讲解课件.ppt

化学课标版 第18讲原电池化学电源 考点一原电池原理及应用1 概念和反应本质原电池是将化学能转化为电能的装置 其反应本质是 氧化还原反应 2 构成条件 3 工作原理 4 原电池原理的应用 1 设计制作化学电源 2 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与稀硫酸反应时加入少量cuso4溶液能使产生h2的反应速率加快 1 判断正误 正确的画 错误的画 1 不是所有化学反应都可以设计成原电池 2 在原电池中 负极材料的活泼性一定比正极材料强 3 带有 盐桥 的原电池比不带 盐桥 的原电池电流持续时间长 4 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 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 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 答案 1 2 3 4 5 6 2 多维思考 1 能用金属代替盐桥吗 2 有a b c d四种金属 做如下实验 将a与b用导线连接起来 浸入电解质溶液中 b不易腐蚀 将a d分别投入等物质的量浓度的盐酸中 d比a反应剧烈 将铜浸入b的盐溶液里 无明显变化 如果把铜浸入c的盐溶液里 有金属c析出 据此判断它们的活动性由强到弱的顺序是 答案 1 不能 2 d a b c 题组一原电池工作原理 1 2017浙江嘉兴模拟 下列说法中正确的是 a 构成原电池的两个电极必须是活泼性不同的两种金属b 右图原电池中 电流由锌棒经外电路流向铜棒c 通过原电池 能将反应的化学能全部转化为电能d 银锌纽扣电池的总反应 zn ag2o h2ozn oh 2 2ag 其中ag2o作正极 发生还原反应 答案d构成原电池的两个电极不一定都是金属 可以是一极为较活泼金属 另一极为石墨棒 故a错误 该原电池中 锌为负极 铜为正极 电流由铜棒经外电路流向锌棒 故b错误 通过原电池 能将反应的化学能转化为电能 由于存在能量损失 则不可能将化学能全部转化为电能 故c错误 由电池总反应可知该纽扣电池的反应中zn为还原剂 ag2o为氧化剂 故zn为负极被氧化 ag2o为正极被还原 故d正确 2 软电池 采用一个薄层纸片作为传导体 在其一边镀锌 而在其另一边镀二氧化锰 在纸内的带电离子 流过 水和氧化锌组成的电解液 电池总反应为 zn 2mno2 h2o2mno oh zno 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作用c 电池正极反应式 2mno2 2e 2h2o2mno oh 2oh d 当0 1molzn完全溶解时 流经电解液的电子的物质的量为0 2mol 答案c该原电池中 锌元素化合价由0价变为 2价 锌失电子作负极 故a错误 该原电池中 锰元素化合价由 4价变为 3价 所以二氧化锰作正极 故b错误 电子从负极沿导线流向正极 不经过电解质溶液 故d错误 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 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在浓硝酸中钝化 cu和浓硝酸反应失去电子作负极 a c错 中电池总反应为2al 2naoh 2h2o2naalo2 3h2 负极反应式为2al 8oh 6e 2al 4h2o 则正极反应式为6h2o 6e 6oh 3h2 b正确 中cu是正极 电极反应式为o2 2h2o 4e 4oh d错 技法总结1 规避原电池工作原理的3个易失分点 1 原电池闭合回路的形成有多种方式 可以是用导线连接两个电极 也可以是两电极相接触 2 电解质溶液中阴 阳离子的定向移动 与导线中电子的定向移动共同组成了一个完整的闭合回路 3 电子不能通过电解质溶液 2 判断原电池正 负极的5种方法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 不要形成活泼金属一定作负极的思维定式 题组二盐桥原电池4 2016江西铜鼓二模 用铜片 银片设计成如图所示的原电池 以下有关该原电池的叙述中正确的是 a 电子通过盐桥从乙池流向甲池b 铜导线替换盐桥 原电池将能继续工作 c 开始时 银片上发生的反应是 ag e ag d 将铜片浸入agno3溶液中发生的化学反应与该原电池总反应相同 答案d电子不经过电解质溶液 故a错误 铜导线代替盐桥 乙池是原电池 甲池是电解池 故b错误 银片是原电池的正极 电极反应是ag e ag 故c错误 铜片浸入agno3溶液中发生的化学反应与该原电池总反应都是cu 2ag 2ag cu2 故d正确 5 控制适合的条件 将反应fe3 agfe2 ag 设计成如图所示的原电池 盐桥装有琼脂 硝酸钾溶液 灵敏电流计的0刻度居中 左右均有刻度 已知接通后观察到电流计指针向右偏转 下列判断中正确的是 a 盐桥中的k 移向乙烧杯b 一段时间后 电流计指针反向偏转 越过0刻度 向左边偏转c 在外电路中 电子从石墨电极流向银电极d 电流计指针居中后 往甲烧杯中加入一定量的铁粉 电流计指针将向左偏转 答案d该原电池中 ag失电子作负极 石墨作正极 盐桥中k 移向正极 甲烧杯 一段时间后 原电池反应结束 电流计指针指向0 原电池外电路电子由负极流向正极 所以电子从银电极流向石墨电极 电流计指针居中后 往甲烧杯中加入一定量的铁粉 由2fe3 fe3fe2 c fe3 降低 c fe2 增大 平衡fe3 agfe2 ag 向左移动 故电流计指针向左偏转 技法总结氧化还原反应 可逆 设计成原电池的规律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 电流计指针示数为零 当电流计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 题组三原电池原理的应用6 2016江西萍乡三模 x y z m四种金属 已知x可以从y的盐溶液中置换出y x和z作原电池电极时 z为正极 y和z的离子共存于电解液中 y离子先放电 m的离子的氧化性强于y的离子 则这四种金属的活动性由强到弱的顺序为 a x y z mb x z m yc m z x yd x z y m 答案dx可以从y的盐溶液中置换出y 说明x的活动性大于y x和z作原电池电极时 z为正极 说明x的活动性大于z y和z的离子共存于电解液中 y离子先放电 说明z的活动性大于y m的离子的氧化性强于y的离子 说明y的活动性大于m 所以得出这四种金属的活动性由强到弱的顺序为x z y m 7 等质量的两份锌粉a b 分别加入过量的稀硫酸中 同时向a中放入少量的cuso4溶液 如图表示产生h2的体积 v 与时间 t 的关系 其中正确的是 答案d等质量的两份锌粉a b 分别加入过量的稀硫酸中 同时向a中放入少量的cuso4溶液 发生反应zn cu2 zn2 cu 形成cu zn原电池 反应速率增大 反应用时小于b 生成的氢气的量也少于b 图像应为d 8 2016四川成都模拟 某校化学兴趣小组进行探究性活动 将氧化还原反应 2fe3 2i 2fe2 i2 设计成带盐桥的原电池 提供的试剂 fecl3溶液 ki溶液 其他用品任选 请回答下列问题 1 请补充下面原电池的装置图 在括号内填上正 负极的材料 电解质溶液 2 发生氧化反应的电极反应式为 3 反应达到平衡时 外电路导线中 填 有 或 无 电流通过 4 平衡后向fecl3溶液中加入少量fecl2固体 当固体全部溶解后 则此时该溶液中的电极变为 填 正 或 负 极 答案 1 2 2i 2e i2 3 无 4 负 解析 1 依据原电池原理分析 氧化还原反应中fe3 在正极得电子发生还原反应 i 在负极失电子发生氧化反应 负极所在的电解质溶液为ki溶液 正极所在的电解质溶液为fecl3溶液 电极材料可选取惰性电极 如石墨 碳棒 或其他相对不活泼的金属 2 发生氧化反应的电极是负极 i 失电子 3 反应达到平衡时 从左到右和从右到左移动的电子数目相同 故无电流产生 4 平衡后向fecl3溶液中加入少量fecl2固体 平衡逆向移动 此时fe2 失电子 电极变成负极 考点二化学电源1 常见的化学电源 2 一次电池 3 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 4 燃料电池 1 氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池 2 燃料电池的电极本身不参与反应 燃料和氧化剂连续地由外部供给 1 判断正误 正确的画 错误的画 1 太阳能电池不属于原电池 2 铅蓄电池放电时的负极和充电时的阳极均发生氧化反应 3 铅蓄电池工作时 当电路中转移0 2mol电子时 消耗的h2so4为0 1mol 4 铅蓄电池工作时 当电路中转移0 1mol电子时 负极增重48g 答案 1 2 3 4 2 多维思考 1 氢氧燃料电池以koh溶液作电解质溶液时 工作一段时间后 电解质溶液的浓度将 溶液的ph 填 减小 增大 或 不变 2 氢氧燃料电池以h2so4溶液作电解质溶液时 工作一段时间后 电解质溶液的浓度将 溶液的ph 填 减小 增大 或 不变 答案 1 减小减小 2 减小增大 1 2016课标 11 6分 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 2h2omg oh 2 h2 答案bmg agcl电池中 mg为负极 agcl为正极 故正极反应式应为agcl e ag cl b项错误 题组一电极 电池反应式的书写 2 2016山东潍坊一模 锂 铜空气燃料电池容量高 成本低 具有广阔的发展前景 该电池通过一种复杂的铜腐蚀 现象 产生电力 其中放电过程为2li cu2o h2o2cu 2li 2oh 下列说法中不正确的是 a 放电时 li 透过固体电解质向cu极移动 b 放电时 正极的电极反应式为o2 2h2o 4e 4oh c 通空气时 铜被腐蚀 表面产生cu2od 整个反应过程中 氧化剂为o2 答案b放电时 阳离子向正极移动 则li 透过固体电解质向cu极移动 故a正确 根据电池总反应知 放电时 正极反应式为cu2o h2o 2e cu 2oh 故b错误 由放电过程总反应可知通空气时 铜被腐蚀 表面产生cu2o 故c正确 放电时cu2o转化为cu 则整个反应过程中 铜相当于催化剂 氧化剂为o2 故d正确 3 2014大纲全国 9 6分 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 答案c在金属氢化物镍电池 mh ni电池 中 mh m为零价 h为零价 在负极发生反应 mh oh e m h2o niooh在正极发生反应 niooh h2o e ni oh 2 oh 电解液可为koh溶液 a b正确 充电时 阴极反应式为m h2o e mh oh c错误 mh中氢密度越大 单位体积电池所储存的电量越多 即电池的能量密度越高 d正确 思维建模1 电极反应式书写的三个步骤 2 书写电极反应式的三个原则 1 共存原则因为物质得失电子后在不同介质中的存在形式不同 所以电极反应式的书写必须考虑介质环境 当电解质溶液呈酸性时 不可能有oh 参加反应 碱性溶液中co2不可能存在 也不可能有h 参加反应 2 得氧失氧原则得氧时 在反应物中加h2o 电解质溶液为酸性时 或oh 电解质溶液为碱性或中性时 失氧时 在反应物中加h2o 电解质溶液为碱性或中性时 或h 电解质溶液为酸性时 3 中性吸氧反应成碱原则在中性电解质溶液中 通过金属吸氧所建立起来的原电池反应 其反应的产物是碱 4 2016课标 11 6分 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 2h2o2zn oh 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 ohd 放电时 电路中通过2mol电子 消耗氧气22 4l 标准状况 题组二燃料电池 答案c充电时为电解池 溶液中的阳离子向阴极移动 发生的反应为2zn oh2zn o2 4oh 2h2o 电解质溶液中c oh 增大 故a项 b项均错误 放电时负极反应为zn 4oh 2e zn oh 故c项正确 每消耗1molo2电路中通过4mol电子 故d项错误 5 某汽车尾气分析仪以燃料电池为工作原理测定co的浓度 其装置如图所示 该电池中电解质为氧化钇 氧化钠 其中o2 可以在固体介质nasicon中自由移动 1 负极反应式为 正极反应式为 电池总反应为 2 如果将上述电池中电解质 氧化钇 氧化钠 其中o2 可以在固体介 质nasicon中自由移动 改为熔融的k2co3 b极通入的气体为氧气和co2 写出相关的电极反应式 负极 正极 电池总反应为 答案 1 co o2 2e co2o2 4e 2o2 2co o22co2 2 2co 4e 2c4co2o2 4e 2co22c2co o22co2 解析 1 该装置是原电池 通入一氧化碳的电极a是负极 负极上一氧化碳失电子发生氧化反应 电极反应式为 co o2 2e co2 b为正极 电极反应式为o2 4e 2o2 总反应式为2co o22co2 2 该电池的总反应为2co o22co2 正极反应式为o2 4e 2co22c 负极反应式 总反应式 正极反应式 2co 4e 2c4co2 得燃料电池总反应 ch4 2o2 2naohna2co3 3h2o 其离子方程式为ch4 2o2 2oh c 3h2o 2 然后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都是o2 电解质溶液不同 其电极反应有所不同 常见的类型有 酸性电解质溶液环境下的电极反应式 o2 4h 4e 2h2o 碱性电解质溶液环境下的电极反应式 o2 2h2o 4e 4oh 固体电解质 高温下能传导o2 环境下的电极反应式 o2 4e 2o2 熔融碳酸盐 如熔融k2co3 环境下的电极反应式 o2 2co2 4e 2c 3 最后根据电池的总反应和正极反应式写出电池的负极反应式 电池的总反应 电池的正极反应式 电池的负极反应式 因为o2不是负极反应物 因此在将两个反应式相减时 要彻底消去o2 6 2016四川