（课标通用）山东省2020版高考化学总复习 专题六 第2讲 原电池 化学电源课件

第2讲原电池化学电源微专题一原电池的工作原理及应用微专题二化学电源总纲目录 1.认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用。2.了解原电池及常见化学电源的工作原理。3.能分析解释原电池的工作原理,能设计简单的原电池。4.能列举常见的化学电源,并能利用相关信息分析化学电源的工作原理。5.学生必做实验:制作一个简单的燃料电池。山东省教学指导意见微专题一原电池的工作原理及应用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①氧化还原反应。2.构成条件反应能发生②自发进行的氧化还原反应(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)电极一般是活泼性不同的两个电极闭合回路形成需三个条件:电解质溶液;两电极直接或间接接触;两电极插入电解质溶液中3.工作原理 特别提醒(1)盐桥的组成:盐桥中装有KCl等溶液和琼胶制成的胶冻。(2)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.原电池原理的应用(1)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 负极的金属比作 正极的金属活泼。(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 加快。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。(3)用于金属的防护使被保护的金属制品作原电池的 正极而得到保护。例如,要保护铁质的输水管道或钢铁桥梁等,可用导线将其与一锌块相连,使锌作原电池的负极。(4)设计制作化学电源a.首先将氧化还原反应分成两个半反应。b.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。1.易错易混辨析(正确的画“√”,错误的画“✕”)。(1)所有的氧化还原反应都可以设计成原电池 (✕)(2)原电池装置可以把化学能全部转化为电能 (✕)(3)Mg-Al形成的原电池,Mg一定作负极 (✕)(4)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 (✕)(5)实验室制备H2时,用粗锌(含Cu、Fe等)代替纯锌与盐酸反应效果更佳 (√)(6)铁铜原电池中,负极反应式为Fe-3e- Fe3+ (✕)(7)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 (✕)(8)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 (✕)2.【深度思考】如何判断原电池的正、负极?(1)由组成原电池的电极材料判断。一般是活动性较强的金属为极,活动性较弱的金属或能导电的非金属为极。(2)根据电流方向或电子流动方向判断。外电路:电流由极流向极;电子由极流向极。(3)根据原电池的电解质溶液中离子的移动方向判断。在原电池的电解质溶液中,阳离子移向极,阴离子移向极。(4)根据原电池两极发生的反应类型判断。原电池的极失电子发生氧化反应,极得电子发生还原反应。(5)根据现象判断。一般情况下,溶解的一极为极,增重或有气体逸出的一极为极。答案(1)负正(2)正负负正(3)正负(4)负正(5)负正题组一原电池的工作原理1.(2018安徽合肥模拟)如图是某同学设计的铜锌原电池装置,实验时,观察到滤纸上紫色小点向A极移动。下列说法不正确的是 () A.A为Zn片,发生氧化反应B.电子由B经导线流向AC.B电极反应式为2H++2e- H2↑D.若将Cu片移出滤纸,锌片会继续溶解解析BA项,原电池中阴离子向负极移动,Mn 向A极移动,则A极为Zn片,作为原电池的负极,发生氧化反应,正确;B项,电子由A(负极)经导线流向B(正极),错误;C项,H+在Cu电极上得电子,正确;D项,Zn会与滤纸上的稀硫酸反应而溶解,正确。4O2.(2019重庆联考)分析下图所示的四个原电池装置,其中结论正确的是 () B.②中Mg作正极,电极反应式为6H2O+6e- 6OH-+3H2↑C.③中Fe作负极,电极反应式为Fe-2e- Fe2+D.④中Cu作正极,电极反应式为2H++2e- H2↑A.①②中Mg作负极,③④中Fe作负极解析B②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;③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错误。②中电池总反应为2Al+2NaOH+2H2O 2NaAlO2+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。④中Cu作正极,电极反应式为O2+2H2O+4e- 4OH-,D错误。2O题后悟道原电池电极反应式的书写方法 [注]电极反应式配平方法:先电荷守恒,再质量守恒。题组二原电池原理的应用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) 解析加入CuSO4溶液,Zn置换出Cu,Zn、Cu、稀硫酸形成原电池,反应速率加快,由于H2SO4的物质的量相等,故产生H2的体积相等。4.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离子的氧化性强于Y离子。则这四种金属的活动性由强到弱的顺序为 (D)A.XYZMB.XZMYC.MZXYD.XZYM解析X可以从Y的盐溶液中置换出Y,说明X的活动性强于Y;X和Z作原电池电极时,Z为正极,说明X的活动性强于Z;Y和Z的离子共存于电解液中,Y离子先放电,说明Z的活动性强于Y;M离子的氧化性强于Y离子,说明Y的活动性强于M,所以得出这四种金属的活动性由强到弱的顺序为XZYM。5.某原电池总反应为Cu+2Fe3+ Cu2++2Fe2+,下列能实现该反应的原电池是 (D)ABCD电极材料Cu、ZnCu、CFe、ZnCu、Ag电解液FeCl3溶液Fe(NO3)2溶液CuSO4溶液Fe2(SO4)3溶液解析由题意知,Cu作负极,正极材料的金属活动性必须弱于Cu或为导电的非金属,其中B、D项符合该条件;由Fe3+得电子生成Fe2+,可知电解质溶液中必须含有Fe3+,故D项符合题意。6.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。提供的试剂有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,该氧化还原反应中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,从左向右和从右向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。微专题二化学电源1.一次电池(1)碱性锌锰干电池正极反应:2MnO2+2H2O+2e- 2MnOOH+2OH-;负极反应:①Zn-2e-+2OH- Zn(OH)2;总反应:Zn+2MnO2+2H2O 2MnOOH+Zn(OH)2。(2)锌银电池负极反应:Zn+2OH--2e- Zn(OH)2;正极反应:Ag2O+H2O+2e- 2Ag+2OH-;总反应:②Zn+Ag2O+H2O Zn(OH)2+2Ag。2.二次电池铅蓄电池总反应:Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq) 2PbSO4(s)+2H2O(l)(1)放电时——原电池负极反应:③Pb(s)+S (aq)-2e- PbSO4(s);正极反应:④PbO2(s)+4H+(aq)+S (aq)+2e- PbSO4(s)+2H2O(l)。(2)充电时——电解池阴极反应:⑤PbSO4(s)+2e- Pb(s)+S (aq);24O24O24O阳极反应:⑥PbSO4(s)+2H2O(l)-2e- PbO2(s)+4H+(aq)+S (aq)。放电时原电池的负极作充电时电解池的⑦阴极。24O3.燃料电池(1)氢氧燃料电池总反应:⑧2H2+O2 2H2O;a.酸性介质负极:⑨H2-2e- 2H+;正极:⑩O2+4H++4e- 2H2O。b.碱性介质负极: H2-2e-+2OH- 2H2O;正极: O2+4e-+2H2O 4OH-。c.熔融的金属氧化物作介质传导O2-负极: H2-2e-+O2- H2O;正极: O2+4e- 2O2-。d.碳酸盐作介质负极: H2-2e-+C  CO2+H2O;23O正极: O2+4e-+2CO2 2C 。(2)甲烷—氧气燃料电池(只写出负极反应式即可)a. CH4-8e-+10OH- C +7H2O(碱性介质);b. CH4-8e-+2H2O CO2+8H+(酸性介质);c. CH4-8e-+4C  5CO2+2H2O(碳酸盐作介质);d. CH4-8e-+4O2- CO2+2H2O(熔融的金属氧化物作介质高温下能传导O2-)。23O23O23O1.易错易混辨析(正确的画“√”,错误的画“✕”)。(1)铅蓄电池放电时,正极与负极质量均增加 (√)(2)手机、电脑中使用的锂电池属于一次电池 (✕)(3)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 (✕)(4)燃料电池工作时燃料在电池中燃烧,然后热能转化为电能 (✕)(5)氢氧燃料电池在碱性电解质溶液中负极反应为2H2-4e- 4H+(✕)(6)铅蓄电池工作时,当电路中转移0.1mol电子时,负极增重48g (✕)2.【深度思考】(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。(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(填“减小”“增大”或“不变”,下同),溶液的pH。答案(1)减小减小(2)减小增大题组一一次电池1.银锌电池是一种常见化学电源,其反应原理为Zn+Ag2O+H2O Zn(OH)2+2Ag,其工作示意图如图,下列说法不正确的是 () A.Zn电极是负极B.Ag2O电极发生还原反应C.Zn电极的电极反应式:Zn-2e-+2OH- Zn(OH)2D.放电前后电解质溶液的pH保持不变解析D由银锌电池的总反应式可知,放电后n(OH-)不变,V(H2O)减小,故c(OH-)变大,则pH变大。2.某电池以K2FeO4和Zn为电极材料,KOH溶液为电解质溶液。下列说法正确的是 (A)A.Zn为电池的负极B.正极反应式为2Fe +10H++6e- Fe2O3+5H2OC.该电池放电过程中电解质溶液浓度不变D.电池工作时OH-向正极迁移24O解析根据化合价升降判断,Zn化合价只能上升,故为负极材料,K2FeO4为正极材料,A正确;KOH溶液为电解质溶液,则正极电极反应式为2Fe +6e-+8H2O 2Fe(OH)3+10OH-,B错误;由电池总反应式3Zn+2K2FeO4+8H2O 3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH可知,放电后电解质溶液浓度变大,C错误;电池工作时阴离子OH-向负极迁移,D错误。24O3.(2016课标Ⅱ,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 的是 (B)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+2H2O Mg(OH)2+H2↑错误解析Mg-AgCl电池中,M