【課件】高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí)原電池化學(xué)電源課件（47張）

第8講電化學(xué)原理與應(yīng)用(建議用時(shí)2課時(shí))第1課時(shí)原電池化學(xué)電源必備知識(shí)·自主排查【串聯(lián)真知體系建構(gòu)】【拆解考點(diǎn)定向自查】【易錯(cuò)點(diǎn)辨析】(1)在鋅銅原電池中,因?yàn)橛须娮油ㄟ^(guò)電解質(zhì)溶液形成閉合回路,所以有電流產(chǎn)生。 (

)提示:×。電子不經(jīng)過(guò)電解質(zhì)溶液。(2)原電池工作時(shí),溶液中的陽(yáng)離子向負(fù)極移動(dòng),鹽橋中的陽(yáng)離子向正極移動(dòng)。

(

)提示:×。陽(yáng)離子向正極移動(dòng),陰離子移向負(fù)極。(3)兩種活潑性不同的金屬組成原電池的兩極,活潑金屬一定作負(fù)極。 (

)提示:×?；顫娊饘俨灰欢ㄗ髫?fù)極,鋁-鎂-NaOH溶液電池中鋁作負(fù)極。(4)實(shí)驗(yàn)室制備H2時(shí),用粗鋅(含Cu、Fe等)代替純鋅與鹽酸反應(yīng)效果更佳。(

)提示:√。粗鋅與鹽酸形成原電池,反應(yīng)速率加快。(5)鉛蓄電池放電時(shí),正極與負(fù)極質(zhì)量均增加。 (

)提示:√。鉛蓄電池放電時(shí),負(fù)極鉛、正極二氧化鉛均轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩徙U,質(zhì)量均增加?！久}點(diǎn)診斷】【命題點(diǎn)一】辨析“介質(zhì)”書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式1.按要求書(shū)寫(xiě)不同“介質(zhì)”下甲醇燃料電池的電極反應(yīng)式。(1)酸性介質(zhì),如H2SO4溶液:①負(fù)極:__________________。

②正極:__________________。

(2)堿性介質(zhì),如KOH溶液:①負(fù)極:___________________。

②正極:___________________。

(3)摻雜Y2O3的ZrO3固體作電解質(zhì),在高溫下能傳導(dǎo)O2-:①負(fù)極:___________________。

②正極:___________________。

(4)熔融鹽介質(zhì),如K2CO3:①負(fù)極:__________________。

②正極:__________________。

答案:(1)①CH3OH-6e-+H2O====CO2+6H+②O2+6e-+6H+====3H2O(2)

(3)①CH3OH-6e-+3O2-====CO2+2H2O

(4)【命題點(diǎn)二】明確“充、放電”書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式2.鎳鎘(Ni—Cd)可充電電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應(yīng)用。已知某鎳鎘電池的電解質(zhì)溶液為KOH溶液,其充、放電按下式進(jìn)行:Cd+2NiOOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2。(1)負(fù)極:_____________________。

(2)陽(yáng)極:_____________________。

答案:(1)Cd-2e-+2OH-====Cd(OH)2(2)2Ni(OH)2+2OH--2e-====2NiOOH+2H2O【命題點(diǎn)三】識(shí)別“交換膜”提取信息,書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式3.液體燃料電池相比于氣體燃料電池具有體積小等優(yōu)點(diǎn)。一種以液態(tài)肼(N2H4)為燃料的電池裝置如圖所示。(1)負(fù)極:_____________________________。

(2)正極:_________________________。

答案:(1)N2H4-4e-+4OH-====N2+4H2O(2)O2+4e-+2H2O====4OH-【加固訓(xùn)練】如將燃煤產(chǎn)生的二氧化碳回收利用,可達(dá)到低碳排放的目的。如圖是通過(guò)人工光合作用,以CO2和H2O為原料制備HCOOH和O2的原理示意圖。(1)負(fù)極:_______________________。

(2)正極:_______________________。

答案:(1)2H2O-4e-====O2+4H+(2)2CO2+4H++4e-====2HCOOH【自我反思·知不足】知識(shí)點(diǎn)是否掌握學(xué)習(xí)索引是否(一)可充電電池的原理角度一(二)燃料電池的電極反應(yīng)式角度二(三)新型電源的原理分析及電極反應(yīng)式角度三關(guān)鍵能力·融會(huì)貫通【研磨典例疑難突破】【角度一】可充電電池【典例1】(2020·全國(guó)Ⅰ卷)科學(xué)家近年發(fā)明了一種新型Zn-CO2水介質(zhì)電池。電池示意圖如圖,電極為金屬鋅和選擇性催化材料。放電時(shí),溫室氣體CO2被轉(zhuǎn)化為儲(chǔ)氫物質(zhì)甲酸等,為解決環(huán)境和能源問(wèn)題提供了一種新途徑。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是 (

)A.放電時(shí),負(fù)極反應(yīng)為B.放電時(shí),1molCO2轉(zhuǎn)化為HCOOH,轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為2molC.充電時(shí),電池總反應(yīng)為D.充電時(shí),正極溶液中OH-濃度升高【命題解讀·解題指導(dǎo)】考查素養(yǎng)宏觀辨識(shí)與微觀探析、證據(jù)推理與模型認(rèn)知情境載體新型高比能量鋅-CO2水介質(zhì)電池解題關(guān)鍵(1)明確放電過(guò)程為原電池。充電過(guò)程為電解池;(2)原電池的負(fù)極與電解池的陰極相連,充放電時(shí)電極反應(yīng)相反;原電池的正極與電解池的陽(yáng)極相連,充放電時(shí)電極反應(yīng)相反?！窘馕觥窟xD。放電時(shí),負(fù)極上Zn發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)式為

,故A正確;放電時(shí),CO2轉(zhuǎn)化為HCOOH,C元素化合價(jià)降低2,則1molCO2轉(zhuǎn)化為HCOOH時(shí),轉(zhuǎn)移電子數(shù)為2mol,故B正確;充電時(shí),陽(yáng)極上H2O轉(zhuǎn)化為O2,負(fù)極上轉(zhuǎn)化為Zn,電池總反應(yīng)為2====2Zn+O2↑+4OH-+2H2O,故C正確;充電時(shí),正極即為陽(yáng)極,電極反應(yīng)式為2H2O-4e-====4H++O2↑,溶液中H+濃度增大,溶液中c(H+)·c(OH-)=Kw,溫度不變時(shí),Kw不變,因此溶液中OH-濃度降低,故D錯(cuò)誤。【名師解疑惑】1.把握可充電電池題目的解答思路2.可充電電池電極反應(yīng)的書(shū)寫(xiě)【角度二】燃料電池【典例2】(2020·北京大興區(qū)模擬)碳固體氧化物電池是一種高效、環(huán)境友好的燃料電池。電池工作時(shí),物質(zhì)的轉(zhuǎn)化原理如圖所示。下列說(shuō)法正確的是 (

)A.多孔電極a上,氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)B.多孔電極b的反應(yīng):CO-2e-+O2-====CO2C.整個(gè)裝置的總反應(yīng):CO2+C====2COD.該電池能將碳燃料產(chǎn)生的能量100%轉(zhuǎn)化為電能【解析】選B。A.根據(jù)圖示可知在多孔電極a上,氧氣得到電子被還原變?yōu)镺2-,所以a電極上發(fā)生還原反應(yīng),A錯(cuò)誤;B.多孔電極b上CO失去電子,與固體電解質(zhì)電離產(chǎn)生的O2-結(jié)合形成CO2,電極反應(yīng)式為CO-2e-+O2-====CO2,B正確;C.負(fù)極反應(yīng)式為CO-2e-+O2-====CO2,正極反應(yīng)式為O2+4e-====2O2-,總反應(yīng)方程式為2CO+O2====2CO2,C錯(cuò)誤;D.反應(yīng)過(guò)程中化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,同時(shí)還有一部分能量轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲(chǔ)存在反應(yīng)生成物中,同時(shí)也有一部分轉(zhuǎn)化為熱能,因此電池不可能將化學(xué)能100%轉(zhuǎn)化為電能,D錯(cuò)誤。【名師解疑惑】1.解答燃料電池題目的思維模型2.燃料電池電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)步驟(1)“6”步突破燃料電池負(fù)極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)(2)熟記常見(jiàn)氧氣正極電極反應(yīng)式正極【角度三】新型化學(xué)電源【典例3】(2019·全國(guó)卷Ⅰ)利用生物燃料電池原理研究室溫下氨的合成,電池工作時(shí)MV2+/MV+在電極與酶之間傳遞電子,示意圖如下所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是

(

)A.相比現(xiàn)有工業(yè)合成氨,該方法條件溫和,同時(shí)還可提供電能B.陰極區(qū),在氫化酶作用下發(fā)生反應(yīng)H2+2MV2+====2H++2MV+C.正極區(qū),固氮酶為催化劑,N2發(fā)生還原反應(yīng)生成NH3D.電池工作時(shí)質(zhì)子通過(guò)交換膜由負(fù)極區(qū)向正極區(qū)移動(dòng)【解析】選B。相比現(xiàn)有工業(yè)合成氨,該方法選用酶作催化劑,條件溫和,同時(shí)利用MV+和MV2+的相互轉(zhuǎn)化,化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,故可提供電能,故A正確;左室為負(fù)極區(qū),MV+在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成MV2+,電極反應(yīng)式為MV+-e-====MV2+,放電生成的MV2+在氫化酶的作用下與H2反應(yīng)生成H+和MV+,反應(yīng)的方程式為H2+2MV2+2H++2MV+,故B錯(cuò)誤;右室為正極區(qū),MV2+在正極得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成MV+,電極反應(yīng)式為MV2++e-====MV+,放電生成的MV+與N2在固氮酶的作用下反應(yīng)生成NH3和MV2+,故C正確;電池工作時(shí),氫離子(即質(zhì)子)通過(guò)交換膜由負(fù)極向正極移動(dòng),故D正確。【名師解疑惑】離子交換膜的功能、類(lèi)型與作用

【歸納整合素養(yǎng)提升】1.構(gòu)建原電池思維模型2.以“本”為本突破陌生電化學(xué)裝置(1)燃料電池的遷移應(yīng)用(2)二次電池的遷移應(yīng)用【精練類(lèi)題鞏固拓展】(一)【高考大題題空逐空練——電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)】1.我國(guó)科學(xué)家研發(fā)了一種室溫下“可呼吸”的Na-CO2二次電池。將NaClO4溶于有機(jī)溶劑作為電解液,鈉和負(fù)載碳納米管的鎳網(wǎng)分別作為電極材料,電池的總反應(yīng)為3CO2+4Na2Na2CO3+C。(1)放電時(shí),正極反應(yīng)為_(kāi)___________________。

(2)充電時(shí),陰極反應(yīng)為_(kāi)___________________。

【解析】由題干中的信息可以得出Na為電池的負(fù)極材料,因電池的總反應(yīng)為3CO2+4Na2Na2CO3+C,放電時(shí)CO2在正極放電,而充電時(shí)會(huì)在正極生成CO2,Na在電池的負(fù)極參與反應(yīng),在充電時(shí)又會(huì)在電池的負(fù)極生成。答案:

(2)Na++e-====Na【加固訓(xùn)練】下圖為甲醇燃料電池的示意圖。負(fù)極的電極反應(yīng)式是____?！窘馕觥咳剂想姵氐臉?gòu)造中有質(zhì)子交換膜,則說(shuō)明反應(yīng)中產(chǎn)生H+,故負(fù)極電極反應(yīng)為CH3OH-6e-+H2O====CO2+6H+。答案:CH3OH-6e-+H2O====CO2+6H+(二)【精優(yōu)習(xí)題模擬練】2.(2020·海南高考模擬卷)利用原電池原理,在室溫下從含低濃度銅的酸性廢水中回收銅的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。電極1為_(kāi)___極,電極反應(yīng)為

。

【解析】電極1發(fā)生的反應(yīng)為,發(fā)生氧化反應(yīng),為負(fù)極。答案:負(fù)3.(2020·綿陽(yáng)模擬)氟離子電池是新型電池中的一匹黑馬,其理論比能量高于鋰電池。一種氟離子電池的工作原理如圖所示。(1)b電極為_(kāi)___極,電極反應(yīng)式為

。

(2)a電極為_(kāi)___極,正極反應(yīng)式為

?！窘馕觥縝電極為負(fù)極,電極反應(yīng)式為Mg+2F--2e-====MgF2,則a為正極,正極反應(yīng)式為L(zhǎng)aSrMnO4F2+2e-====LaSrMnO4+2F-。答案:(1)負(fù)Mg+2F--2e-====MgF2(2)正LaSrMnO4F2+2e-====LaSrMnO4+2F-【加固訓(xùn)練】(2020·荊州模擬)《科學(xué)美國(guó)人》評(píng)出的2016年十大創(chuàng)新技術(shù)之一是碳呼吸電池,電池原理如圖所示。多孔碳電極的電極反應(yīng)式為_(kāi)_____________