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文檔簡介
第22講原電池化學電源
目錄
考情分析【夯基?必備基礎(chǔ)知識梳理】
網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建知識點1化學電源的優(yōu)點和優(yōu)劣判斷標準
1考點一原電池的工作原理及應(yīng)用知識點2一次電池
【夯基?必備基礎(chǔ)知識梳理】知識點3二次電池
知識點1原電池定義及本質(zhì)知識點4燃料電池
知識點2原電池裝置模型【提升?必考題型歸納】
知識點3原電池的工作原理考向1考查一次電池的工作原理及應(yīng)用
知識點4原電池的應(yīng)用考向2考查可充電電池的工作原理及應(yīng)用
【提升?必考題型歸納】考向3考查燃料電池的工作原理及應(yīng)用
考向1考查原電池工作原理考向4考查多液電池的工作原理及應(yīng)用
考向2考查原電池原理的應(yīng)用
真題感悟
2考點二化學電源
考點要求考題統(tǒng)計考情分析
2023新課標卷10題,6分分析近三年高考試題,高考命題在本講有以下規(guī)律:
原電池2022全國乙卷12題,6分1.從考查題型和內(nèi)容上看,高考命題以選擇題和非選擇題呈現(xiàn),
2021全國甲卷9題,6分考查內(nèi)容主要有以下兩個方面:
(1)以新型化學電源為背景,考查原電池的工作原理以及電極反應(yīng)
2023全國乙卷12題,6分
方程式的書寫、離子移動方向等。
化學電源2022湖南卷8題,3分
(2)與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)相結(jié)合,考查電極產(chǎn)物的分析及檢驗等。
2021湖南卷12題,4分
2.從命題思路上看,側(cè)重以新型電源為載體考查原電池的工作
原理。
(1)選擇題:常以新型電源和生產(chǎn)生活、科學實驗、物質(zhì)制備等為
背景,考查電極的判斷、離子或電子的移動方向、電子轉(zhuǎn)移數(shù)目
的判斷和電極反應(yīng)式的書寫等。
(2)非選擇題:與化學實驗、化學平衡、離子平衡、元素及其化合
物等知識相結(jié)合來綜合考查,??疾殡姌O反應(yīng)式的書寫、探究原
電池原理的應(yīng)用。
3.根據(jù)高考命題的特點和規(guī)律,復(fù)習時要注意以下幾個方面:
(1)構(gòu)成原電池的基本元件有哪些;
(2)該電池有哪些特點;
(3)電極選擇與電解液選擇有何要求。
單液原電池
鹽橋中裝有飽和
的KQ、KN03
等溶液和瓊膠制
成的膠凍
連接
內(nèi)
電
路
,
形
成
閉
合
回
路正極:還原反應(yīng)
工作原理負極:氧化反應(yīng)
平衡電
荷,使鹽橋的作用
加快反應(yīng)速率
原電池鹽橋一雙液原電池
不斷產(chǎn)一次電池
生電流電
制造化學電源二次電池
鹽橋中離子移池
化燃料電池
向:鹽橋含飽
和學
KCI(KNO3電
源
)溶液,K+
移向正極,CI
-(NO3-)
移向負極
自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng)
活潑性不同的兩電極
電解質(zhì)溶液
兩電極直接或間接接觸閉合回路
兩電極插入電解質(zhì)溶液中
考點一原電池的工作原理及應(yīng)用
?夯基?必備基礎(chǔ)知識梳理
知識點1原電池定義及本質(zhì)
1.概念:原電池是把化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,
2.反應(yīng)本質(zhì):自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng)。
知識點2原電池裝置模型及構(gòu)成條件
(觀察閉合回路特征)
活潑金屈電極、
發(fā)生氧
燃料、還原性
化反應(yīng)
物質(zhì)等,物質(zhì)中-
臀些蚪有元I部素化腳合,
有元素化合價-
升高觀察兩極材料或加入
(通入)物質(zhì)、反應(yīng)得征
(1)一看反應(yīng):看是否有能直發(fā)皿的氧化還原反應(yīng)發(fā)生(一般是活潑性強的金屬與電解質(zhì)溶液反應(yīng))。
(2)二看兩電極:一般是活潑性丕回的兩電極。
(3)三看是否形成閉合回路,形成閉合回路需三個條件:
①電解質(zhì)溶液;
②兩電極直接或間接接觸;
③兩電極插入電解質(zhì)溶液中。
知識點3原電池的工作原理(以鋅銅原電池為例)
將b沿導線傳遞,有電流產(chǎn)生
1.反應(yīng)原理
①電子移動方向:鋅失電子逐漸溶解變成Zn2+進入溶液,電子從負極經(jīng)導線流入正極。
②離子移動方向:陰離子向魚極移動(如SOT),陽離子向正極移動(如Zr+和H+,溶液中H+在正極上得電
子形成氫氣在銅片上冒出)。
③兩極電極反應(yīng)式
負極(鋅極):Zn—2e-=Zn2+(氧化反應(yīng))。
正極(銅極):2H++2e-=H2(還原反應(yīng))。
總反應(yīng):Zn+2H+^=Zn2++H211>
2.單液原電池和雙液原電池對比
比較項目單液原電池雙液原電池
相同點正負極,電極反應(yīng),總反應(yīng)式,電極現(xiàn)象
不能量
化學能轉(zhuǎn)化為電能和熱能化學能只轉(zhuǎn)化為電能
同變化
點反應(yīng)
兩極反應(yīng)在相同區(qū)域兩極反應(yīng)在不同區(qū)域
區(qū)域
3.雙液原電池中鹽橋的組成和作用
①鹽橋中裝有飽和的KC1、KN03等溶液和瓊膠制成的膠凍。
-
②鹽橋中離子移向:鹽橋含飽和KC1(KNO3)溶液,K+移向正極,CP(NO3)移向負極
③鹽橋的作用:a.連接內(nèi)電路,形成閉合回路;b.平衡電荷,使原電池不斷產(chǎn)生電流。
【名師點撥】以銅鋅原電池為例構(gòu)建原電池的認知模型
原里
觀
宏
象
現(xiàn)費普電流表指針偏轉(zhuǎn)有紅色
觀浴解電子移動方向物質(zhì)生成
微
樓
過陰離子移向.
極
電
物y/Iz生匹陽離子移向丁黃五明
產(chǎn)氧化產(chǎn)物還原產(chǎn)物
極失電子得電子
工
放1I
還原劑氧化劑、.
失e-場所電子離子得e-場所
(負極材料)導體導體(正極材料)
知識點4原電池的應(yīng)用
1.比較金屬的活動性強弱:原電池中,負極一般是活動性較強的金屬,正極一般是活動性較弱的金屬(或非
金屬)。
2.加快化學反應(yīng)速率:一個自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng),形成原電池時會使反應(yīng)速率增大。如在Zn與稀硫酸
反應(yīng)時加入少量CuSCU溶液構(gòu)成原電池,反應(yīng)速率增大。
【特別提醒】原電池加快反應(yīng)速率的理解:在理解形成原電池可加快反應(yīng)速率時,要注意對產(chǎn)物量的理解,
Zn與稀硫酸反應(yīng)時加入少量CuSC)4溶液,鋅足量時,不影響產(chǎn)生H2的物質(zhì)的量,但稀硫酸足量時,產(chǎn)生
%的物質(zhì)的量要減少。
3.用于金屬的防護:使被保護的金屬制品作原電池正極而得到保護。如要保護一個鐵質(zhì)的輸水管道或鋼鐵橋
梁等,可用導線將其與一塊鋅塊相連,使鋅作原電池的負極。
4.設(shè)計制作化學電源
①拆分反應(yīng):將氧化還原反應(yīng)分成兩個半反應(yīng)。
②選擇電極材料:將還原劑(一般為比較活潑的金屬)作負極,活潑性比負極弱的金屬或非金屬導體作正
極。如果還原劑不是金屬而是其它還原性物質(zhì),可選擇惰性電極——石墨棒、拓片作負極。
③構(gòu)成閉合回路:電解質(zhì)溶液一般要能夠與負極發(fā)生反應(yīng),或者電解質(zhì)溶液中溶解的其他物質(zhì)能與負極發(fā)
生反應(yīng)(如溶解于溶液中的空氣)。如果兩個半反應(yīng)分別在兩個容器進行(中間連接鹽橋),則兩個容器中的
電解質(zhì)溶液應(yīng)含有與電極材料相同的金屬的陽離子。
④畫裝置圖:結(jié)合要求及反應(yīng)特點,畫出原電池裝置圖,標出電極材料名稱、正負極、電解質(zhì)溶液等。
一提升?必考題型歸納
考向1考查原電池工作原理
例1.(2023?廣東?校聯(lián)考模擬預(yù)測)硫化氫(H2S)是強烈的神經(jīng)毒素,對黏膜有強烈的刺激作用。科研人員
設(shè)計了如圖裝置,借助太陽能,將H2s再利用,變廢為寶。下列敘述正確的是
質(zhì)子交換膜
A.b電極發(fā)生氧化反應(yīng)
B.a電極區(qū)不可用NaOH溶液作電解質(zhì)溶液
C.H+的遷移方向為b電極—a電極
D.每生成2gH2,負極區(qū)需消耗22.4LH2s
【分析】根據(jù)工作原理圖分析可知,b電極上H+獲得電子生成氫氣,則b作正極,電極反應(yīng)式為2H++2e-=H2f,
因此a作負極,F(xiàn)e2+失去電子,電極反應(yīng)為Fe2+-e=Fe3+。
【解析】A.由分析可知,b作正極,電極反應(yīng)式為2H++2e-=H2f,則b電極發(fā)生還原反應(yīng),A錯誤;B.由
分析可知,a電極區(qū)反應(yīng)為:Fe2+-e-=Fe3+,若用NaOH溶液作電解質(zhì)溶液則生成Fe(OH)2、Fe(OH)3覆蓋在
電極a上,阻止反應(yīng)繼續(xù)進行,B正確;C.由分析可知,a電極為負極,b電極為正極,故H+的遷移方向
為負極a電極一正極b電極,C錯誤;D.題干未告知H2s所處的狀態(tài)是否為標準狀況,故無法計算每生成
2gH2,負極區(qū)需消耗H2s的體積,D錯誤;故答案為:B。
【答案】B
【變式訓練1】(2023?河北張家口?統(tǒng)考一模)利用同種氣體在兩極濃度不同而產(chǎn)生電勢差可設(shè)計成氣體濃差
電池,利用濃差電池可測定混合氣體中某氣體含量。實驗室通過氧氣濃差電池測定空氣中氧氣含量的工作
原理如圖所示,其中在參比電極上通入純氧氣,測量電極上通入空氣。下列說法錯誤的是
參
比測
電量
電
C)2、
極熔融Zr
極
混合物
CaO
0%
傳遞
用于
物可
混合
CaO
Ch、
融Zr
A.熔
極
參比電
路流向
經(jīng)外電
量電極
子由測
,電
作時
B.工
更準確
氣含量
氣中氧
所得空
數(shù)計算
初期讀
,用
作時
C.工
量越高
氧氣含
空氣中
大,
勢差越
,電
強下
同壓
D.相
極;
極作正
比電
,則參
反應(yīng)
還原
發(fā)生
電子
得到
應(yīng)中
在反
】氧氣
【分析
2
負
子由
,電
氧氣
生成
電子
一失
負極
0-,
化為
子轉(zhuǎn)
得電
氧氣
極,
作正
電極
參比
可知,
由分析
】A.
【解析
電子
;B.
正確
-,A
傳遞
用于
動可
向移
極定
向負
離子
的氧
離出
物電
氧化
金屬
熔融
極,
向正
路流
外電
極經(jīng)
,
理知
作原
由工
;C.
正確
極,B
參比電
路流向
經(jīng)外電
量電極
子由測
,電
作時
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