（课标版）2021高考化学一轮复习 第18讲 原电池 化学电源课件 新人教版

第18讲原电池化学电源,课标研读备考定位,考点一原电池及其工作原理,考点二原电池原理的四大应用,考点三化学电源的种类及其工作原理,考点一原电池及其工作原理,自主学习探究提升,1定义和反应本质原电池是把_转化为_的装置，其反应本质是_。2工作原理(以铜锌原电池为例),化学能,电能,氧化还原反应,(1)原理分析。,氧化,还原,zn,导线,cu,正极,负极,(2)两种装置比较。盐桥的作用：a.连接内电路，形成闭合回路。b.维持两电极电势差(平衡电荷)，使原电池能持续提供电流。装置中有部分zn与cu2直接反应，使电池效率降低；装置中使zn与cu2隔离，电池效率提高，电流稳定。,3构成条件,自发进行,石墨,电解质溶液,电解质溶液,负,正,正,负,负,正,5.一般电极反应式的书写,1判断正误，正确的画“”，错误的画“”。(1)原电池可将化学能转化为电能，原电池需外接电源才能工作()(2)在原电池中，负极材料的活泼性一定比正极材料强()(3)naoh溶液与稀硫酸反应是放热反应，此反应可以设计成原电池()(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)在铜锌原电池中，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(),(11)在原电池中，发生氧化反应的电极一定是负极()(12)两种活泼性不同的金属组成原电池的两极，活泼性强的金属一定作负极()(13)将氧化还原反应设计成原电池，可以把物质内部的能量全部转化为电能(),2(2020经典习题选粹)原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法中正确的是()a中mg作负极，中fe作负极b中mg作正极，电极反应式为6h2o6e=6oh3h2c中fe作负极，电极反应式为fe2e=fe2d中cu作正极，电极反应式为2h2e=h2,b,3问题思考：(1)在双液原电池中，盐桥的作用是什么？(2)在如图所示的8个装置中，属于原电池的是_。,解题探究高效演练,b,2(2020山东潍坊高三检测)如图是某同学设计的原电池装置，下列叙述中正确的是()a氧化剂和还原剂必须直接接触才能发生反应b电极上发生还原反应，作原电池的正极c该原电池的总反应式为2fe3cu=cu22fe2d盐桥中装有含氯化钾的琼脂，k移向负极区,c,c,解析该原电池中，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。,(1)图解原电池工作原理,萃取精华：,(2)只有自发进行且放出能量的氧化还原反应才能设计成原电池。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。电子不能通过电解质溶液，溶液中的离子不能通过盐桥。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。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。负极失去电子总数一定等于正极得到电子总数。形成原电池可以增大反应速率。原电池中电极本身不一定参与反应，例如燃料电池。电极产物在电解质溶液的环境中应能稳定存在，如碱性介质中生成的h应让其结合oh生成水。电极反应式要遵守电荷守恒、质量守恒、电子得失守恒。,(3)原电池中正、负极的判断判断原电池的正、负极，需抓住闭合回路中离子或电子的移动方向以及电极反应类型进行分析，如图：,注意：(1)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。如al、mg和naoh溶液构成的原电池中，al为负极，mg为正极。,(2)燃料电池中，燃料是负极反应物。o2是正极反应物，电极材料本身不参加反应。,4(2020山东滨州检测)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：age=agd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,d,d,d,1溶液ph变化判断：(1)当负极产生的金属离子结合溶液中的oh时，电极附近的溶液ph降低。当正极o2得电子时结合溶液中的水时，生成oh使溶液中的ph增大。(2)电池工作时整个溶液ph的变化必须从总反应式来分析。当电解质溶液中酸被消耗时，溶液ph增大，当电解质溶液中碱被消耗时，溶液ph减小。,萃取精华：,2原电池的判断方法(1)先分析有无外接电源，有外接电源的为电解池，无外接电源的可能为原电池。(2)然后依据原电池的形成条件分析判断，主要是“四看”：(3)多池相连，但无外接电源时，两极活泼性差异最大的一池为原电池，其他各池可看做电解池。,试根据上表中的实验现象回答下列问题：(1)实验1、2中al所作的电极是否相同？_(用“是”或“否”回答)。(2)写出实验3中的电极名称和电极反应式。铝为_极，_。石墨为_极，_。(3)实验4中的铝为_极，写出电池总反应方程式_。(4)解释实验5中灵敏电流计指针偏向铝的原因：_。,否,负,2al6e=2al3,正,6h6e=3h2,负,2al2naoh2h2o=,2naalo23h2,常温下al遇浓硝酸发生钝化，电池反应为zn与浓硝酸的反应，zn作负极，al作正极，电子由负极流向正极，所以电流计指针偏向铝,(5)根据实验结果总结：在原电池中金属铝作正极还是作负极受哪些因素的影响？_。,在原电池中，金属铝作正极还是作负极，与另一种电极材料的活泼性、电解质,溶液的酸碱性以及电解质溶液的氧化性强弱等因素有关,1原电池电极反应式的书写(1)先确定原电池的正、负极，列出正、负极上的反应物。(2)根据氧化还原反应原理写出电极反应式。负极反应。负极上发生失去电子的氧化反应。注意负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存。若不共存，则该电解质溶液中的阴离子应写入负极反应式。,萃取精华：,(4)若已知电池反应的总反应式，可先写出较易书写的一极的电极反应式，然后在电子守恒的基础上，用总反应式减去较易写出的一极的电极反应式，即可得到较难写出的另一极的电极反应式。2原电池的有关计算：电子守恒法是氧化还原计算的最基本的方法。计算时可由电极反应式中的氧化剂(或还原剂)与得到的电子(或失去的电子)之间的关系进行计算。,考点二原电池原理的四大应用,自主学习探究提升,1加快氧化还原反应速率一个_进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率_，例如zn与稀硫酸反应时加入少量的cuso4溶液能使产生氢气的速率加快。2比较金属活动性强弱两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属活动性比正极的_。3用作金属的防护使被保护的金属制品作原电池的_极而得到保护。例如，保护铁制输水管或钢铁桥梁，可用导线将其和一块锌块相连，使zn作原电池的_极。,自发,增大,活泼,正,负,4设计制作化学电源,原电池的设计方法设计原电池时要紧扣原电池的构成条件。具体方法是：(1)首先判断出氧化还原反应中的还原剂和氧化剂，将还原剂(一般为比较活泼金属)作负极，活动性比负极弱的金属或非金属作正极，含氧化剂的溶液作电解质溶液。(2)如果两个半反应分别在要求的两个容器中进行(中间连接盐桥)，则两个容器中的电解质溶液应含有与电极材料相同的金属的阳离子。,特别提醒,(3)设计实例：根据反应2fecl3cu=2fecl2cucl2设计的原电池为：,装置如下图所示：,1判断正误，正确的画“”，错误的画“”。(1)电工操作中规定不能把铜导线与铝导线连接在一起使用，是因为铜、铝在潮湿的环境中形成原电池，加快了铝的腐蚀，易造成断路()(2)镀锌铁皮与镀锡铁皮的镀层破损后，前者腐蚀速率大于后者()(3)生铁比纯铁更耐腐蚀()(4)铁与hcl反应时加入少量cuso4溶液，产生h2的速率加快()(5)ch2o=coh2可设计成原电池()(6)将氧化还原反应设计成原电池，可以把物质内部的能量全部转化为电能(),(7)太阳能电池不属于原电池()(8)某原电池反应为cu2agno3=cu(no3)22ag，装置中的盐桥中可以是装有含琼胶的kcl饱和溶液()(9)10ml浓度为1moll1的盐酸与过量的锌粉反应，若加入适量的cuso4溶液能减慢反应速率但又不影响氢气生成量()(10)若在海轮外壳上附着一些铜块，则可以减缓海轮外壳的腐蚀(),2问题思考：(1)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，浸入稀硫酸中，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_。,dabc,cu2e=cu2,2ag2e=2ag,cu,agno3,画出简易装置图(带盐桥)_,解题探究高效演练,1(2020山东潍坊高三检测)有a、b、c、d、e五块金属片，进行如下实验：a、b用导线相连后，同时浸入稀h2so4溶液中，a极为负极；c、d用导线相连后，同时浸入稀h2so4溶液中，电流由d导线c；a、c相连后，同时浸入稀h2so4溶液中，c极产生大量气泡；b、d相连后，同时浸入稀h2so4溶液中，d极发生氧化反应；用惰性电极电解含b离子和e离子的溶液，e先析出。据此，判断五种金属的活动性顺序是()aabcdebacdbeccabdedbdcae,b,解析金属与稀h2so4溶液组成原电池，活泼金属失去电子发生氧化反应，作负极，较不活泼的金属作正极。h在正极电极表面得到电子，生成h2，电子运动方向由负极正极，电流方向则由正极负极。在题述原电池中，ab原电池，a为负极；cd原电池中，c为负极，ac原电池，a为负极；bd原电池，d为负极；e先析出，e不活泼。综上可知，金属活动性acdbe。故选b。,2(2019课标理综12,6分)利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时mv2/mv在电极与酶之间传递电子，示意图如图所示。下列说法错误的是()a相比现有工业合成氨，该方法条件温和，同时还可提供电能b阴极区，在氢化酶作用下发生反应h22mv2=2h2mvc正极区，固氮酶为催化剂，n2发生还原反应生成nh3d电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动,b,思路点拨根据电极反应类型确定电极名称。左电极：mvmv2发生氧化反应，故为负极，则右电极为正极。,3向两份过量的锌粉a、b中分别加入等量的稀硫酸，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)的关系正确的是(),b,d,5(2020山东济南高三检测)将镉(cd)浸在氯化钴(cocl2)溶液中，发生反应的离子方程为co2(aq)cd(s)=co(s)cd2(aq)(aq表示溶液)。若将该反应设计为如图的原电池，则下列说法一定错误的是()acd作负极，co作正极b原电池工作时，电子从负极沿导线流向正极c根据阴阳相吸原理，盐桥中的阳离子向负极(甲池)移动d甲池中盛放的是cdcl2溶液，乙池中盛放的是cocl2溶液,c,解析在电池反应中，co2得电子发生还原反应，则co作正极、cd作负极，a正确；放电时，电子从负极cd沿导线流向正极co，b正确；盐桥中阳离子向正极区域乙池移动、阴离子向负极区域甲池移动，c错误；甲池中的电极为cd，故甲池中，电解质溶液为cdcl2溶液，乙池中盛放的是cocl2溶液，d正确。,(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，则此时该溶液中电极变为_(填“正”或“负”)极。,2i2e=i2,无,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)或其他不活泼性金属。(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，故无电流生产。(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。,fecl2(或feso4),fecl3或fe2(so4)3,fe2e=fe2,2fe32e=2fe2,fe,c,b,(2)请将氧化还原反应3cu8hno3(稀)=3cu(no3)22no4h2o设计成原电池，在装置图中的横线上写出相应的电极及电解质溶液，并写出相应的电极反应式。,原电池设计类试题的解题思路(1)利用氧化还原反应知识判断题给总反应中的氧化反应、还原反应。(2)选择合适的电极材料和电解质溶液。(3)画出原电池装置图。画图时应注意：要标出电极材料、电解质溶液；要明确简易装置图和带有盐桥的装置图的区别等。,萃取精华：,考点三化学电源的种类及其工作原理,自主学习探究提升,(2)碱性锌锰干电池,zn2oh2e=zn(oh)2,2mno22h2o2e=2mnooh2oh,zn(oh)22mnooh,阴,3燃料电池(1)氢氧燃料电池是将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的装置，目前最成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性两种。,2h24e=4h,2h24e4oh=4h2o,外部,特别提醒,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()提示太阳能电池没有发生氧化还原反应。不属于原电池。(2)可充电电池中的放电反应和充电反应互为可逆反应()提示可充电电池的充电与放电不是在相同条件下发生的，故不是可逆反应。(3)铅蓄电池放电时的负极和充电时的阳极均发生氧化反应()(4)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(),(5)铅蓄电池工作时，当电路中转移0.1mol电子时，负极增加4.8g()(6)在化学电源中，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()(7)二次电池充电时，充电器的正极接二次电源的正极()(8)多孔碳可用作氢氧燃料电池的电极材料()(9)根据反应4lifes2=fe2li2s设计的可充电电池是一种应用广泛的锂电池，可用水溶液作电解质溶液()(10)原电池中的电解质溶液一定参与反应(),2问题思考：(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_(填“减小”“增大”或“不变”，下同)，溶液的ph_。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_。,减小,减小,减小,增大,4al12e12oh=4al(oh)3,3o26h2o12e=12oh,(4)lisocl2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lialcl4socl2。电池的总反应可表示为：4li2socl2=4liclsso2。请回答下列问题：电池的负极材料为_，发生的电极反应为_。电池正极发生的电极反应为_。,锂,4li4e=4li,2socl24e=4clsso2,解题探究高效演练,d,2.(2020河南八市测评)近年来有多个品牌的手机电池曾发生爆炸事故，公众对电池安全性的重视程度越来越高，燃料电池作为安全性能较好的一类化学电源得到了更快的发展。一种以联氨(n2h4)为燃料的环保电池工作原理如图所示，工作时产生稳定无污染的物质。下列说法不正确的是()am极生成氮气且电极附近溶液ph降低b负极上每消耗1moln2h4，会有4molh通过质子交换膜c正极的电极反应式为o24h4e=2h2odd口流出的液体是蒸馏水,d,有关可逆电池的解题思路,萃取精华：,3(2020河北衡水高三检测)一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意图。下列有关该电池的说法正确的是(),d,书写燃料电池电极反应式的三大步骤1先写出燃料电池总反应式：一般都是可燃物在氧气中的燃烧反应方程式。但由于燃烧产物还可能与电解质溶液反应，燃烧产物与电解质溶液反应的方程式与其相加得总反应方程式。2再写出燃料电池正极的电极反应式：由于燃料电池正极都是o2得到电子发生还原反应，基础反应式为o24e=2o2。(1)电解质为固体时，o2可自由通过，正极的电极反应式为o24e=2o2。,萃取精华：,模型认知燃料电池的解题模板,素养升华：,4(2020四川检测)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：li1xcoo2lixc6=licoo2c6(x1)。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lixc6xe=xlic6c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licoo2xe=li1xcoo2xli,c,5(2020安徽巢湖柘皋中学月考)全钒氧化还原液流电池是一种新型电能储存及高效转化装置，该电池是将含有不同价态钒离子的溶液分别作为正极和负极的活性物质，分别储存在各自的酸性电解液储罐中。其结构原理如图所示，该电池放电时，右槽中的电极反应式为v2e=v3，下列说法正确的是(),b,解答可充电电池的解题思路,萃取精华：,(2)充电时的电解反应与放电时的电池反应相反，充电时的阳极反应恰与放电时的正极反应相反，充电时的阴极反应恰与放电时的负极反应相反。根据正确书写的电极反应式，可顺利判断各电极周围溶液ph的变化。(3)可充电电池电极反应式的书写技巧书写可充电电池电极反应式时，一般都是先书写放电的电极反应式。书写放电时的电极反应式时，一般要遵守三个步骤：第一，先标出原电池反应中电子转移的方向和数目，找出参与负极和正极反应的物质；,第二，写出一个比较简单的电极反应式(书写时一定要注意电极反应产物是否与电解质溶液反应)；第三，在电子守恒的基础上，电池反应式减去写出的电极反应式即得另一电极反应式。,d,解析本题涉及二次电池知识，以新型三维多孔海绵状zn的信息为切入点，考查了学生接受、吸收、整合化学信息的能力。运用电化学原理解决实际问题，体现了证据推理与模型认知的学科核心素养。a项，依题干信息可知正确；b项，充电时阳极发生氧化反应，正确；c项，放电时zn作负极失去电子，发生氧化反应，正确；d项，放电时，oh由正极区向负极区迁移。,7(2019江苏单科，10,2分)将铁粉和活性炭的混合物用nacl溶液湿润后，置于如图所示装置中，进行铁的电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法正确的是()a铁被氧