江苏专用2019届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

1、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MgH2O2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)AlAg2O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

2、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,Zn2e=Zn2,氧化,正,Cu22e=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

3、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MgAlNaOH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

4、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2FeCl3Cu=2FeCl2CuCl2,自发,增大,负极,正极,设计的原电池为：,Cu2e=Cu2,2Fe32e=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

5、电解质溶液形成闭合回路，所以有电流产生( ) (6)CaOH2O=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( ),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Y B.若两电极分别为Fe和碳棒，则X为碳棒，Y为Fe C.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

6、是金属，则它们的活动性顺序为XY,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6H2O6e=6OH3H2 C.中Fe作负极，电极反应式为Fe2e=Fe2 D.中Cu作正极，电极反应式为2H2e=H2,答案B,【归纳总结】 1.原电池正、负极判断方法,2.原电

7、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

8、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

9、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CH3COOH 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

10、，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：Cu2e=Cu2，正极Age=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2Ag2e=2AgCu2e=Cu2(3)负(Cu)正(Ag),考点二化学电源,1.一次电池,知识梳理,Zn2OH2e=Zn(OH)2,Zn2OH2e=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

11、： 总反应式：2H2O2=2H2O (1)酸性介质 负极：_ 正极：_ (2)碱性介质 负极：_ 正极：_,2H24e=4H,O24H4e=2H2O,2H24OH4e=4H2O,O22H2O4e=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。,2H24e2O2=2H2O,O24e=2O2,1.如图所示是一种酸性燃料电池酒精

12、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：CH3CH2OH3H2O12e=2CO212H 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：C

13、H3CH2OH4eH2O=CH3COOH4H，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：4Na3CO2=2Na2CO3C。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：4Na3CO24e=2Na2CO3C 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

14、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：Nae=Na，正极： 3CO24e4Na=2Na2CO3C，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

15、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

16、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Lie=Li C.放电时正极电极反应式为O24e2H2O=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：Lie=Li，正极：O24e2H2O=4OH。因此充电时，阴极：Lie=Li，阳极：4OH 4e=2H2OO2，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

17、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4NO2O22H2O=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2H2SO2=2S2H2O，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