備考2025屆高考化學一輪復習講義第六章化學反應與能量變化第3講原電池的工作原理及常見電池考點1原電池的工作原理及其應用

第3講原電池的工作原理及常見電池課標要求核心考點五年考情核心素養(yǎng)對接1.知道化學反應可以實現(xiàn)化學能與其他能量形式的轉化，以原電池為例相識化學能可以轉化為電能，從氧化還原反應的角度初步相識原電池的工作原理。2.體會提高燃料的燃燒效率、開發(fā)高能清潔燃料和研制新型電池的重要性。3.學生必做試驗：化學能轉化成電能原電池的工作原理及其應用2024廣東，T6；2024海南，T8；2024全國甲，T10；2024山東，T10；2024廣東，T9；2024重慶，T13；2024上海，T18；2024山東，T10；2024海南，T11；2024江蘇，T11證據(jù)推理與模型認知：理解原電池的構造及工作原理；能建立氧化還原反應與原電池的關聯(lián)；能建立電化學原理與裝置間的關聯(lián)；能說明實際電池的工作原理；能推斷裝置是否產生電流；能推斷電流方向和離子移動方向，預料電極反應及現(xiàn)象，書寫生疏電極反應式常見化學電源2024年4月浙江，T12命題分析預料1.近年高考關于原電池的考查始終是?？汲Ｐ?，設題背景新、設問角度新。常以選擇題的形式考查原電池的工作原理及其應用，非選擇題中常結合元素化合物等學問考查電極反應式的書寫以及利用得失電子守恒進行相關計算。2.預料2025年高考仍會考查原電池的工作原理及其應用、電極反應式的書寫及正誤推斷、溶液中離子的遷移方向及濃度變更、二次電池的充放電過程分析等1.宏觀與微觀結合視角物質變更能量變更宏觀氧化還原反應能量轉換微觀電子得失離子（或電子）克服（或依靠）電場力做功2.跨學科（融合）視角3.思維觀點守恒觀（1）得失電子守恒；（2）能量轉換守恒變更觀（1）物質變更過程中伴隨著能量變更。（2）物質變更是能量變更的基礎，確定著能量變更的大小和形式。[說明：同樣的一個自發(fā)進行的氧化還原反應，若是干脆在燒杯中進行，則化學能不行能轉化為電能；若是在“不行逆”的原電池裝置（實際情形）中進行，化學能部分轉化為電能；若是在“可逆”的原電池裝置（志向情形）中進行，則化學能可完全轉化為電能]注：這里的“可逆”并不是指充電、放電那種含義，而是物理化學中的名詞?？键c1原電池的工作原理及其應用1.原電池（1）定義：將[1]化學能轉化為[2]電能的裝置。（2）原電池的構成條件①能自發(fā)進行的[3]氧化還原反應。②一般有兩個活動性不同的電極（燃料電池的兩個電極可以相同）。③形成[4]閉合回路，需滿意三個條件：a.存在離子導體（電解質）；b.兩電極干脆或間接接觸；c.兩電極插入離子導體中。留意離子導體既可以是電解質的水溶液，也可以是能傳導離子的固體電解質或熔融電解質，還可以是有機電解質溶液等。2.原電池的工作原理（以Zn－Cu原電池為例）甲（單液電池）乙（雙液電池）電極名稱負極正極電極材料ZnCu電極反應[5]Zn－2e－Zn2＋[6]Cu2＋＋2e－Cu反應類型[7]氧化反應[8]還原反應電子、電流方向電子流淌方向：負極→導線→正極；（電子不下水，離子不上岸）電流方向：正極→導線→負極問題乙裝置的鹽橋中的電解質若為KNO3，則K＋移向[9]右池（填“左”或“右”，下同），NO3－移向[10]乙裝置的鹽橋中的電解質能為Na2S和BaCl2嗎？為什么？[11]不能。因為S2－與Zn2＋、Cu2＋形成沉淀，Ba2＋與SO41.易錯辨析。（1）在原電池中，電極反應為氧化反應的一極確定是負極。（√）（2）在鋅銅原電池中，因為有電子通過電解質溶液形成閉合回路，所以有電流產生。（?）（3）兩種活潑性不同的金屬組成原電池的兩極，活潑金屬確定為負極。（?）（4）某原電池反應為Cu＋2AgNO3Cu（NO3）2＋2Ag，裝置中的鹽橋內可以是含KCl飽和溶液的瓊脂。（?）（5）運用鹽橋可以提高電池的能量轉換效率。（√）2.（1）左側甲裝置與乙裝置相比，乙裝置的優(yōu)點是避開Zn與CuSO4干脆反應而產生能量損耗。（2）請簡述左側乙裝置中鹽橋的作用：①構成閉合回路；②鹽橋中的離子定向移動保持左、右兩池正、負電荷平衡。3.某科學探究小組用如下裝置設計原電池，其中不能形成原電池的是①④（填標號），緣由是①中酒精是非電解質；④中未形成閉合回路。研透高考明確方向命題點1原電池正、負極的推斷1.有下圖所示的四個裝置，回答相關問題：（1）圖①中，Mg作負極。（2）圖②中，Mg作正極，寫出負極反應式：Al＋4OH－－3e－[Al（OH）4]－，正極反應式：2H2O＋2e－2OH－＋H2↑，總反應的離子方程式：2Al＋2OH－＋6H2O2[Al（OH）4]－＋3H2↑。（3）圖③中，F(xiàn)e作正極，寫出負極反應式：Cu－2e－Cu2＋，正極反應式：2NO3－＋4H＋＋2e－2NO2↑＋2H2O，總反應的化學方程式：Cu＋4HNO3（濃）Cu（NO3）2＋2NO2↑＋2H2O。（4）圖④裝置能否構成原電池？能（填“能”或“否”），若能構成原電池，正極為Cu，電極反應式為O2＋4e－＋2H2O4OH－（若不能構成原電池，后兩問不用回答）。2.[浙江高考]銀鋅電池是一種常見化學電源，其反應原理：Zn＋Ag2O＋H2OZn（OH）2＋2Ag。其工作示意圖如圖所示。下列說法不正確的是（D）A.Zn電極是負極B.Ag2O電極發(fā)生還原反應C.Zn電極的電極反應式：Zn－2e－＋2OH－Zn（OH）2D.放電前后電解質溶液的pH保持不變解析依據(jù)電池總反應Zn＋Ag2O＋H2OZn（OH）2＋2Ag可知，Zn從0價變?yōu)椋?價，化合價上升，失去電子，則Zn電極為負極，在堿性條件下，Zn2＋與OH－結合生成Zn（OH）2，故Zn電極反應式為Zn－2e－＋2OH－Zn（OH）2，A、C項正確；Ag2O電極為正極，發(fā)生還原反應，B項正確；依據(jù)總反應知，放電過程中不斷消耗水，故放電后電解質溶液的pH增大，D項錯誤。技巧點撥推斷原電池正、負極的方法推斷方法負極正極電極材料活潑金屬較不活潑金屬或非金屬通入物質通入還原劑的電極通入氧化劑的電極電極反應類型發(fā)生氧化反應的電極發(fā)生還原反應的電極電子流向（或電流方向）電子流出的電極（或電流流入的電極）電子流入的電極（或電流流出的電極）離子移向陰離子移向的電極陽離子移向的電極電極現(xiàn)象電極不斷溶解，質量削減電極增重或質量不變留意電池在工作過程中，負極質量不愿定削減，如常見的鉛酸蓄電池（總反應為Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O），電池工作一段時間后，正極與負極質量均增大。命題點2原電池的設計3.某化學學習小組同學利用Fe3＋與I－發(fā)生的氧化還原反應設計一個原電池，并進行有關試驗探究。請回答相關問題：（1）畫出簡潔的示意圖，并標明所運用的用品。要求：右池中電極上發(fā)生氧化反應。供選擇的試驗用品：KCl溶液，F(xiàn)eCl3溶液，F(xiàn)eCl2溶液，KI溶液，銅片，鋅片，鐵片，石墨，燒杯，鹽橋，導線，靈敏電流計。（2）利用（1）中設計好的裝置，限制適合的條件對反應2Fe3＋＋2I－?2Fe2＋＋I2進行試驗探究：①反應起先時，右池電極反應式為2I－－2e－I2，鹽橋中的陰（填“陽”或“陰”）離子向右池移動。②電流計指針不發(fā)生偏轉時，反應達到化學平衡狀態(tài)，在左池中加入FeCl2固體，右池的電極作正（填“正”或“負”）極。解析（2）①由圖示結合原電池原理分析可知，左池石墨電極上Fe3＋得電子變成Fe2＋，被還原，電極反應式為Fe3＋＋e－Fe2＋，右池石墨電極上I－失去電子變成I2，被氧化，電極反應式為2I－－2e－I2。鹽橋中陰離子移向負極，陽離子移向正極。②電流計指針不發(fā)生偏轉，反應達到平衡狀態(tài)后，在左池中加入FeCl2固體，平衡2Fe3＋＋2I－?2Fe2＋＋I2向左移動，I2被還原為I－，右池中石墨為正極。技巧點撥原電池的設計1.拆分反應：將氧化還原反應分成兩個半反應。2.選擇電極材料：將還原劑（一般為較活潑金屬）作負極，活動性比負極弱的金屬或非金屬導體作正極。3.構成閉合回路：用導線將確定好的正負極連接，插入離子導體（電解質溶液等）中形成閉合回路。假如兩個半反應分別在兩個容器中進行，中間連接鹽橋。4.畫出裝置圖：結合要求及反應特點，畫出原電池裝置圖，標出電極材料的名稱、正負極、電解質溶液等。命題點3原電池原理的應用4.[比較不同金屬的活動性]有a、b、c、d四個金屬電極，有關的試驗裝置及部分試驗現(xiàn)象如下：試驗裝置部分實驗現(xiàn)象a極質量削減；b極質量增加b極有氣體產生；c極無變更d極溶解；c極有氣體產生電流從a極流向d極由此可推斷這四種金屬的活動性依次是（C）A.a＞b＞c＞d B.b＞c＞d＞aC.d＞a＞b＞c D.a＞b＞d＞c解析把四個試驗從左到右分別編號為①②③④，則由試驗①現(xiàn)象可知，a為負極，b為正極，金屬活動性a＞b；由試驗②現(xiàn)象可知，b可與稀硫酸反應產生H2，c不與稀硫酸反應，則金屬活動性b＞c；由試驗③現(xiàn)象可知，d為負極，c為正極，則金屬活動性d＞c；由試驗④現(xiàn)象可知，d為負極，a為正極，則金屬活動性d＞a。綜上所述可知金屬活動性d＞a＞