高三化学一轮复习教学案：原电池-化学电源

走向高考·培优辅导·吴老师（13590111892）第1页共4页原电池化学电源考点1原电池原理1．原电池的反应原理：自发的、放热的氧化还原反应原电池的电路工作原理：(外电路)负极失去电子，电子经导线流向正极。(内电路)溶液中阴阳离子发生定向移动，向负极移动，向正极移动。2．原电池的电极和电极反应：正极：符号“+”，得到电子，发生负极：符号“－”，失去电子，发生以锌铜电池(电解液H2SO4溶液)为例：电子经导线流向正极氧化反应还原反应失电子ZnCu得电子锌溶解SO42－铜极不变Zn－2e－=Zn2+阴离子向负极移动；阳离子向正极移动2H++2e－=H2↑3．原电池形成的一般条件：(1)两极：的金属(或一种是金属，另一种是非金属导体)。(2)电解质溶液：电极必与电解质溶液接触。(3)形成闭合回路：电极相互接触或连接。[例1]在下图所示的装置中，能够发生原电池反应的是（）[解析]A两个电极相同，所以不能发生原电池反应；C中液体为非电解质乙醇，所以不能发生原电池反应；F不能形成闭合电路，所以不能发生原电池反应。【答案】B、D、E。[规律总结]掌握形成原电池的一般条件.考点2常用的化学电源和新型化学电源1．实用电池的特点(如右图)2．几种常见的电池和新型电池分类及反应原理简介化学电池分类:电池(如锌锰干电池、碱性锌锰电池)电池(又叫充电电池或蓄电池)(如铅蓄电池)电池(如氢氧燃料电池)(1)一次电池①碱性锌锰电池构成:负极是锌,正极是MnO2,正极是KOH工作原理：负极Zn+2OH—－2e－=Zn(OH)2；正极:2MnO2+2H2O+2e－=2MnOOH+2OH－总反应式：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2特点：比能量较高,储存时间较长,可适用于大电流和连续放电。②钮扣式电池(银锌电池)锌银电池的负极是Zn，正极是Ag2O，电解质是KOH，总反应方程式：Zn+Ag2O=2Ag+ZnO特点：此种电池比能量大，电压稳定，储存时间长，适宜小电流连续放电。③锂电池ABCDEF特别提醒：原电池形成还有一个隐蔽条件：能发生自发的氧化还原反应实用电池一般具有以下的特点：（1）能产生比较稳定而且较高电压的电流；（2）安全、耐用且便于携带,易于维护；（3）能够适用于各种环境；（4）便于回收处理,不污染环境或对环境的污染影响较小；（5）能量转换率。走向高考·培优辅导·吴老师（13590111892）第2页共4页锂电池用金属锂作负极，石墨作正极，电解质溶液由四氯化铝锂(LiAlCl4)溶解在亚硫酰氯(SOC12)中组成。锂电池的主要反应为：负极：8Li－8e—＝8Li+；正极：3SOC12+8e—＝SO32－+2S+6Cl—总反应式为：8Li+3SOC12=6LiCl+Li2SO3+2S特点：锂电池是一种高能电池，质量轻、电压稳定、工作效率高和贮存寿命长的优点。(2)二次电池①铅蓄电池：(1)铅蓄电池放电原理的电极反应负极：Pb+SO42—－2e—＝PbSO4；正极：PbO2+4H++S042—+2e—＝PbSO4+2H2O总反应式：Pb+PbO2+2H2SO4＝2PbSO4+2H2O(2)铅蓄电池充电原理的电极反应阳极：PbSO4+2H2O－2e－=PbO2+4H++SO42－；阴极：PbSO4+2e－=Pb+SO42－总反应：2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4②镍一镉碱性蓄电池构成:放电时镉(Cd)为负极,正极是NiO(OH),电解液是KOH工作原理:负极:Cd+2OH—－2e－=Cd(OH)2；正极:2NiO(OH)+2H2O+2e－=2Ni(OH)2+2OH—总反应式：特点：电压稳定、使用方便、安全可靠、使用寿命长，但一般体积大、废弃电池易污染环境。(3)燃料电池①氢氧燃料电池当用碱性电解质时，电极反应为：负极：2H2+4OH—－4e—＝4H2O；正极：02+2H2O+4e—＝4OH—总反应：2H2+O2＝2H2O②甲烷燃料电池该电池用金属铂片插入KOH溶液中作电极，在两极上分别通甲烷和氧气；负极：CH4+10OH－－8e－=CO32－+7H2O；正极：2O2+4H2O+8e－=8OH－总反应方程式为：CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O③CH3OH燃料电池用导线相连的两个铂电极插入KOH溶液中，然后向两极分别通入CH3OH和O2，则发生了原电池反应。负极：2CH3OH+16OH－－12e－=2CO32－+12H2O；正极：3O2+6H2O+12e－=12OH－总反应方程式为：2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O3．正确书写电极反应式(1)列出正负电电极上的反应物质,在等式的两边分别写出反应物和生成物。(2)在反应式的左边写出得失电子数,使得失电子。（得失电子守恒）(3)使质量守恒。电极反应式书写时注意:负极反应生成物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该写入负极反应式;若正极上的反应物质是O2，且电解质溶液为中性或碱性，则H2O必须写入正极反应式，且生成物为OH－,若电解液为酸性，则H+必须写入反应式中,生成物为H2O。电极反应式的书写必须遵循离子方程式的书写要求。(4)正负极反应式相加得到。若能写出总反应式,可以减去较易写出的电极反应式,从而写出较难书写的电极方程式。[例2]（08江苏卷）镍镉（Ni-Cd）可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：Cd+2NiOOH+2H2O放电充电Cd(OH)2+2Ni(OH)2有关该电池的说法正确的是（）A．充电时阳极反应：Ni(OH)2－e—+OH-==NiOOH+H2O走向高考·培优辅导·吴老师（13590111892）第3页共4页B．充电过程是化学能转化为电能的过程C．放电时负极附近溶液的碱性不变D．放电时电解质溶液中的OH-向正极移动[解析]本题是考查常见的镍镉（Ni-Cd）可充电电池的工作原理。由充电时方程式中的Cd和Ni的化合价的变化可知，充电时Ni(OH)2作阳极，电解质溶液为KOH，所以电极反应式为：Ni(OH)2－e－＋OH-===NiOOH＋H2O；Cd(OH)2作阴极，Cd(OH)2＋2e－===Cd＋2OH－；充电的过程是将电能转化为化学能，放电时，Cd作负极，Cd－2e－＋2OH－===Cd(OH)2，Cd周围的c(OH－)下降，OH－向负极移动。【答案】A。[方法技巧]二次电池首先需要判断什么情况下是原电池，什么情况下是电解池，二次电池充电时是电解池，放电时是原电池。充电和放电是在两种不同的条件下发生的，充电是在外接电源条件下发生的非自发氧化还原反应,放电是在无外接电源条件下发生的自发氧化还原反应。考点3原电池PH值的变化和简单计算1．在原电池工作时，由于失去电子进入电解溶液，正极附近的阳离子得到电子从溶液中析出,可能会引起溶液PH值的变化。(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值。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值增大。(2)电池工作时整个溶液PH值的变化必须从总反应式来分析。当电解液中酸被消耗时，溶液PH值增大，当电解质溶液中碱被消耗时，溶液PH值减小。2．原电池的有关计算电子守恒法是依据氧化剂与还原剂相等这一原则进行计算的。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)与失去的电子(或得电子)之间的关系进行计算。[例3](2007年高考理综宁夏卷，原电池)(14分)(1)将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池，两电极间连接一个电流计。锌片上发生的电极反应：______________________；银片上发生的电极反应：_______________________。(2)若该电池中两电极的总质量为60g，工作一段时间后，取出锌片和银片洗净干燥后称重，总质量为47g，试计算：①产生氢气的体积(标准状况)；②通过导线的电量。(已知NA=6.02×1023/mol，电子电荷为1.60×10－19C)[解析](1)根据金属活泼性分析得出锌片为负极，银片为正极，相应电极反应为：Zn－2e－=Zn2＋；2H＋＋2e－=H2↑。(2)①锌片与银片减轻，是因与酸反应：Zn＋2H＋=Zn2＋＋H2↑～转移2e－g47g60g65－=)(HL22.42V=QC101.60mol1002.6mol219123－－得V(H2)=4.5L；Q=3.8×104C。【答案】(1)Zn－2e－=Zn2＋；2H＋＋2e－=H2↑(2)V(H2)=4.5L；Q=3.8×104C。[规律总结]根据原电池基本原理分析写出其电极反应式或总方程式,然后根据方程式来计算。参考答案考点11.阴离子、阳离子2.还原反应、氧化反应3．活泼性不同，用导线、盐桥考点21．高2．一次、二次、燃料3．总数相等、电池反应的总方程式走向高考·培优辅导·吴老师（13590111892）第4页共4页考点31．负极金属、降低2．得失电子数目