2023届高三化学一轮复习电化学课件

第19讲电化学一轮复习原电池化学电池是当今世界广泛用于供能的重要装置，属于考生应该掌握的知识。高考有关原电池的考查一直是常考常新，设题背景新、设问角度新、解答方式新。虽电池的种类多样，但主要考查原电池的基本工作原理，着重考查考生对原理的迁移应用能力。命题在选择题中，常以新型电池的形式对原电池的工作原理进行考查；在非选择题中，常结合元素化合物、物质的分离和提纯等知识，考查电极反应式的书写，以及利用电子守恒进行相关计算。预测2023年高考仍然会以新型电池为切入点，考查原电池的工作原理及应用、电极反应式的书写及判断、溶液中离子的迁移及浓度变化、二次电池的充放电过程分析以及其他有关问题。备考时注重实物图分析、新型电池分析，从氧化还原反应的角度认识电化学，注重与元素化合物、有机化学、电解质溶液、化学实验设计、新能源等知识的联系。通过原电池装置的应用，能对与化学有关的热点问题作出正确的价值判断，能参与有关化学问题的社会实践。【知识网络】原电池的工作原理1．概念和反应本质原电池是把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（1）一看反应：看是否有能自发进行放热的氧化还原反应（2）二看两电极：一般是活泼性不同的两电极（两种金属或一种金属和一种能导电的非金属）。（3）三看是否形成闭合回路①有电解质溶液或熔融的电解质②两电极直接或间接接触③两电极插入电解质溶液中。3．工作原理（以锌铜原电池为例）氧化反应Zn－2e＝Zn2+

铜锌原电池电解质溶液失e，沿导线传递，有电流产生还原反应Cu2+＋2e-＝Cu阴离子阳离子总反应：负极正极Cu2+＋2e-＝CuZn－2e-＝Zn2+Zn＋Cu2+＝Zn2+＋CuZn＋CuSO4＝ZnSO4＋Cu（离子方程式）（化学方程式）电极反应正极：负极：（氧化反应）（还原反应）阳离子外电路内电路（1）电极反应①负极：电子流出的一极，发生氧化反应；电势低②正极：电子流入的一极，发生还原反应。电势高（2）三个“流向”（3）盐桥作用①导电：盐桥中离子的定向迁移构成了电流通路②平衡电荷：使由它连接的两溶液保持电中性③隔离：使相互反应的物质不接触④温度不变，化学能只转化为________，两极反应在不同区域，Zn与Cu2＋隔离，电池效率提高，电流稳定4．根据经验规律判断电池的正负极（1）根据电极材料判断正负极①金属单质和非金属形成的电池，金属单质为负极②金属单质和化合物形成的电池，金属单质为负极③电极材料相同的原电池，还原剂为负极（2）根据电解质溶液的酸碱性及氧化性判断正负极①能够和电解质溶液反应的电极为负极②容易和电解质溶液反应的电极为负极（3）燃料电池中，可燃物作负极，助燃物作正极请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)理论上，任何自发的氧化还原反应都可设计成原电池()(2)在原电池中，发生氧化反应的一极一定是负极()(3)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()(4)在原电池中，负极材料的活泼性一定比正极材料强()(5)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()(1)√

(2)√

(3)×

(4)×

(5)×

(6)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()(7)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()(8)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()(9)两种活泼性不同的金属组成原电池的两极，活泼金属一定做负极()(10)一般来说，带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池效率高()(6)×(7)×

(8)×

(9)×

(10)√

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>YD二、原电池工作原理的应用1．比较金属活泼性（1）基本规律：一般负极金属活泼（2）特殊情况①强碱性溶液中，Mg-NaOH溶液-Al原电池中，Al负极②氧化性溶液中，Cu-浓硝酸-Fe原电池中，Cu是负极③铅蓄电池，负极质量增加，正极质量增加

分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是(

)A．①②中Mg为负极，③④中Fe为负极B．②中Mg为正极，电极反应式为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑C．③中Fe为负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋D．④中Cu为正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑√2．加快氧化还原反应的速率（1）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。①向反应中加入少量不活泼金属的盐溶液②不纯的金属腐蚀速率快（2）金属腐蚀速率：电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀（3）利用原电池原理可加快制氢气的速率，但可能影响生成氢气的量。需注意生成氢气的总量是取决于金属的量还是取决于酸的量①足量的锌和一定量的稀硫酸反应，加入少量硫酸铜，产生氢气的量不变②一定量的锌和足量的稀硫酸反应，加入少量硫酸铜，产生氢气的量减少3．设计原电池

分析原电池反应，判断正负极和溶液①能设计成原电池的反应一定是自发的、放热的氧化还原反应②负极材料确定之后，正极材料的选择范围较广，只要合理都可以

将镉(Cd)浸在氯化钴(CoCl2)溶液中，发生反应的离子方程式为Co2＋(aq)＋Cd(s)===Co(s)＋Cd2＋(aq)，如将该反应设计为如图的原电池，则下列说法一定错误的是

(

)C

A．Cd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D(1)在Fe、Cu和稀硫酸组成的原电池中，负极反应为_______________________，正极反应为______________________，电池总反应为_____________________________。(2)由Pb、Cu与氯化铁溶液组成的原电池，其正极反应为_________________________，负极反应为于______________________。Fe－2e－===Fe2＋

2H＋＋2e－===H2↑

Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑

2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋

Pb－2e－===Pb2＋

(3)由Al、Cu与浓硝酸组成的原电池，其负极反应为_______________________。(4)与MnO2－Zn电池类似，K2FeO4－Zn也可以组成碱性电池，K2FeO4在电池中作为正极材料，其电极反应为_______________________________________________，该电池总反应的离子方程式为_____________________________________________________。Cu－2e－===Cu2＋

三、化学电源1．化学电源的分类2．一次电池（1）特点：只能使用一次，不能充电复原继续使用碱性锌锰干电池总反应：。负极材料：_______________。电极反应：_______________________________。正极材料：碳棒。电极反应：________________________________________。ZnZn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－Zn＋2MnO2＋H2O===2MnOOH＋ZnO2．纽扣式锌银电池总反应式：________________________________。电解质是___________。负极材料：___________。电极反应：_____________________________。正极材料：_____________。电极反应：_______________________________________。Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2AgKOHZnZn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2Ag2OAg2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－锂电池Li－SOCl2

（锂亚硫酰氯）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。锂亚硫酰氯电池是实际应用电池系列中比能量最高的一种电池，不可充电电池的总反应8Li＋3SOCl2===6LiCl＋Li2SO3＋2S。8Li－8e－===8Li＋

锂3．二次电池：又称可逆电池、蓄电池、可充电电池（1）特点：放电后能充电复原继续使用（2）代表：铅蓄电池（1）放电时为原电池，电极属性为正负极；充电时为电解池，电极属性为阴阳极（2）阳极连正极，阴极连负极，电极反应和电极反应式相反，充放电时电极互变①充电时，阳极变成正极，阴极变成负极②放电时，正极变成阳极，负极变成阴极锂/钠电池均为锂/钠作为负极。常见模型：LiX1+X2=LiX2+X1(X1为基体)(-)：LiX1-e-=Li++X1(+)X2+e-+Li+=LiX2(Li+在正极并没有得电子，而是X2中的某种元素得电子)（储氢合金和储氢物质中各元素的化合价均为0价）高铁电池(Zn-K2FeO4-KOH)总反应：镍基电池(镍相关作正极)镍铬电池Ni-Cd(Cd-NiOOH-KOH)镍氢电池Ni-MH(M作为基体)MH-NiOOH-KOH负极通式：MH-e-=M+H+(失多少电子取决于有几个氢)4．燃料电池（1）代表：氢氧燃料电池（2）电极：石墨电极材料（3）特点：燃料电池没有燃烧现象。（4）优点：能量利用效率高、可连续使用、排放污染物少。四、原电池电极反应式的书写1．书写步骤（1）确定反应物和最终产物（2）确定得失电子的数目（3）电荷守恒配离子①优先选择原电解质溶液中所含的离子②再选择水中的H+或OH－，原则“左水右离子”（4）元素守恒配平其他物质，一般缺H或O，用水补2．典型电池电极反应的产物（1）含碳燃料的氧化产物正常产物酸性碱性碳酸盐溶液熔融碳酸盐O2－CO2CO2CO32－HCO3－CO2CO32－（2）含氮燃料的氧化产物：与环境无关，都是氮气（3）氢气的氧化产物正常产物酸性碱性中性CO32－O2－H+H+H2OH+CO2+H2OH2O（4）氧气的还原产物正常产物酸性碱性中性CO2O2－H2OOH－OH－CO32－常见燃料电池（1）燃料电池的电极材料①可燃物在负极上发生氧化反应，如氢气、甲烷、乙醇等还原剂②助燃物在正极上发生还原反应，如氧气、氯气等氧化剂（2）燃料电池的总反应：可燃物的燃烧反应兼顾产物和溶液的反应（3）燃料电池的正极反应式氧气、氮气在正极上的反应式（4）燃料电池的负极反应式请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)最早使用的化学电池是锌锰电池()(2)在干电池中，碳棒只起导电作用，并不参加化学反应()(3)干电池根据电池内的电解质分为酸性电池和碱性电池()(4)干电池中碳棒为正极()(5)铅蓄电池是可充电电池()(6)铅蓄电池中的PbO2为负极()(7)太阳能电池不属于原电池()(8)手机、电脑中使用的锂电池属于一次电池()(1)√

(2)√

(3)√

(4)√

(5)√

(6)×(7)√

(8)×(9)铅蓄电池放电时，正极与负极质量均增加()(10)燃料电池是一种高效、环保的新型化学电源()(11)燃料电池工作时燃料在电池中燃烧，然后热能转化为电能()(12)以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池，放电过程中，H＋从正极区向负极区迁移()(13)二次电池的充、放电为可逆反应()(14)碱性锌锰干电池是一次电池，其中MnO2是催化剂，可使锌锰干电池的比能量高、可储存时间长()(15)铅蓄电池工作过程中，每通过2mol电子，负极质量减轻207g()(16)镍镉电池不能随意丢弃的主要原因是镍、镉的资源有限，价格昂贵()

(9)√

(10)√

(11)×

(12)×

(13)×

(14)×

(15)×

(16)×下列选项描述的过程能实现化学能转化为电能的是(

)C我国科学家最近发明了一种Zn—PbO2电池，该电池由a和b两种离子交换膜隔成A、B、C三个区域，电解质分别为KOH、K2SO4和H2SO4，装置如下图。已知放电时，B室中电解质浓度不断增大。下列说法不正确的是()A．PbO2电极电势比Zn电极电势高B．a为阴离子交换膜C．正极反应式为：PbO2+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2OD．电池工作时，每消耗6.5gZn，理论上A区域溶液质量减少1.3gB科学家利用垃圾渗透液研发出新型环保电池，实现发电、环保二位一体化结合的装置如图。当该装置工作时，盐桥中K+向X极移动，Cl-向Y极移动。(

)错误某种熔融碳酸盐燃料电池以Li2CO3、K2CO3为电解质、以CH4为燃料时，该电池工作原理见如图。下列说法正确的是B“碳呼吸电池”是一种新型能源装置，其工作原理如图所示。下列有关说法错误的是()A．通入CO2的一极电极反应式为：2CO2+2e−=C2O42-B．金属铝电极发生氧化反应C．每得到1molAl2(C2O4)3，电路中转移3mol电子D．以该装置为电源进行粗铜的电解精炼，金属铝质量减少27g时，理论上阴极质量增加96gCA．LiPON薄膜在充放电过程中质量发生变化B．导电介质C可为Li2SO4溶液C．放电时b极为正极，发生反应：Li1-xCoO2+xLi++xe-═LiCoO2D．充电时，当外电路通过电子时，非晶硅薄膜上质量减少C

磷酸铁锂锂离子电池是目前电动汽车动力电池的主要材料，其特点是放电容量大，价格低廉，无毒性。放电时的反应为：xFePO4+(1-x)LiFePO4+LixC6=C6+LiFePO4。放电时工作原理如图所示。下列叙述正确的是A.充电时，Li+通过隔膜向左移动B.放电时，铜箔所在电极是负极C.充电时，阳极反应式为：LiFePO4+xe-=xFePO4+(1-x)LiFePO4+xLi+D.放电时电子由正极经导线、用电器、导线到负极A我国科研人员以二硫化钼(MoS2)作为电极催化剂，研发出一种Zn-NO电池系统，该电池同时具备合成氨和对外供电的功能，其工作原理如图所示(双极膜可将水解离成H+和OH-，并实现其定向通过)。下列说法正确的是()A．外电路中电子从MoS2电极流向Zn/ZnO电极B．双极膜右侧为阴离子交换膜C．当电路中转移0.2mol电子时负极质量减小6.5gD．使用MoS2电极能加快合成氨的速率D肼(N2H4)