高三化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 原電池　化學(xué)電源(基礎(chǔ)課) 課件

必備知識(shí)·關(guān)鍵能力

·學(xué)科素養(yǎng)·核心價(jià)值第34講原電池化學(xué)電源(基礎(chǔ)課)第四部分化學(xué)反應(yīng)原理第六章化學(xué)反應(yīng)與能量復(fù)習(xí)目標(biāo)本模塊的知識(shí)復(fù)習(xí)，要把握三個(gè)目標(biāo)了解原電池的構(gòu)成和能量轉(zhuǎn)化形式。理解原電池的工作原理(電極反應(yīng)與電池反應(yīng))及應(yīng)用。目標(biāo)二目標(biāo)一了解常見(jiàn)化學(xué)電源的工作原理及電極反應(yīng)。目標(biāo)三知識(shí)點(diǎn)一原電池的工作原理及應(yīng)用1．原電池的構(gòu)成(1)概念和反應(yīng)本質(zhì)原電池是把______能轉(zhuǎn)化為_(kāi)___能的裝置，其反應(yīng)本質(zhì)是______________?；瘜W(xué)電氧化還原反應(yīng)(2)一般構(gòu)成條件反應(yīng)能發(fā)生__________的氧化還原反應(yīng)(一般是活潑性強(qiáng)的金屬與電解質(zhì)溶液反應(yīng))電極一般是活潑性______的兩電極(金屬或石墨)閉合回路①電解質(zhì)溶液；②兩電極直接或間接______；③兩電極插入____________中自發(fā)進(jìn)行不同接觸電解質(zhì)溶液2．原電池的工作原理如圖是Cu-Zn原電池，請(qǐng)?zhí)羁眨?1)兩裝置的反應(yīng)原理電極名稱負(fù)極正極電極材料________電極反應(yīng)__________________________________________反應(yīng)類型______反應(yīng)______反應(yīng)鹽橋中離子移向鹽橋中裝有含KCl飽和溶液的瓊脂，工作時(shí)K＋移向____極，Cl－移向____極ZnCuZn－2e－===Zn2+Cu2+＋2e－===Cu氧化還原正負(fù)(2)原電池中的三個(gè)方向①電子方向：從____極流出沿導(dǎo)線流入____極。②電流方向：從____極沿導(dǎo)線流向____極。③離子的遷移方向：電解質(zhì)溶液中，陰離子向____極遷移，陽(yáng)離子向____極遷移。鹽橋中陰離子向____極遷移，陽(yáng)離子向____極遷移。(3)鹽橋的作用①連接內(nèi)電路，形成閉合回路。②平衡電荷，使原電池不斷產(chǎn)生電流。負(fù)正正負(fù)負(fù)正負(fù)正

裝置Ⅱ與裝置Ⅰ相比較優(yōu)點(diǎn)為①防止負(fù)極Zn直接與CuSO4反應(yīng)，產(chǎn)生電流效率高；②保持電流穩(wěn)定產(chǎn)生。3．原電池原理的應(yīng)用(1)比較金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱兩種金屬分別作原電池的兩極時(shí)，一般作______的金屬比作______的金屬活潑。(2)加快氧化還原反應(yīng)的速率一個(gè)______進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，設(shè)計(jì)成原電池時(shí)反應(yīng)速率________。例如，在Zn與稀硫酸反應(yīng)時(shí)加入少量CuSO4溶液能使產(chǎn)生H2的反應(yīng)速率加快。(3)用于金屬的防護(hù)使需要保護(hù)的金屬制品作原電池______而受到保護(hù)。例如，要保護(hù)一個(gè)鐵質(zhì)的輸水管道或鋼鐵橋梁，可用導(dǎo)線將其與一塊鋅塊相連，使鋅作原電池的______。負(fù)極正極自發(fā)加快正極負(fù)極(4)設(shè)計(jì)制作化學(xué)電源[示例]設(shè)計(jì)Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2+的原電池裝置圖，并注明電極材料和電解質(zhì)溶液。單液裝置圖：______________________；雙液裝置圖：_______________________。

×××××√——原電池原理分析1．與甲、乙兩套裝置有關(guān)的下列說(shuō)法正確的是(

)A．甲、乙裝置中，鋅棒均作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)B．甲中鋅棒直接與稀硫酸接觸，故甲生成氣泡的速率更快C．甲、乙裝置的電解質(zhì)溶液中，陽(yáng)離子均向碳棒定向遷移D．乙中鹽橋設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是迅速平衡電荷，提高電池效率√D

[A項(xiàng)，甲裝置沒(méi)形成閉合電路，甲不是原電池，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，甲中鋅棒直接與稀硫酸接觸，發(fā)生化學(xué)腐蝕，乙中構(gòu)成了原電池，負(fù)極失去電子的速率加快，因此乙中放出氫氣的速率更快，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，甲不是原電池，乙中構(gòu)成了原電池，只有乙裝置的電解質(zhì)溶液中的陽(yáng)離子向碳棒移動(dòng)，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，鹽橋中離子的定向遷移構(gòu)成了電流通路，鹽橋既起連接作用，又能阻止反應(yīng)物的直接接觸，迅速平衡電荷，使由它連接的兩溶液保持電中性，提高電池效率，正確。]

√

3．分析如圖所示的四個(gè)裝置：請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)①中的正、負(fù)極反應(yīng)式分別為_(kāi)________________________________________________________________________。正極：2H＋＋2e－===H2↑

負(fù)極：Mg－2e－===Mg2+(2)②中的負(fù)極是________，電極反應(yīng)式為_(kāi)_______________________________。(3)③中的正極是________，電極反應(yīng)式為_(kāi)_______________________________。(4)④中的正極是__________，正、負(fù)極反應(yīng)式分別為_(kāi)_____________________，_______________________________________。(5)②、③中電池反應(yīng)離子方程式分別為_(kāi)____________________________________________，_________________________________________________。AlAl－3e－＋4OH－===[Al(OH)4]－Fe

Cu正極：O2＋2H2O＋4e－===4OH－負(fù)極：Fe－2e－===Fe2+

＋3H2↑

原電池的工作原理簡(jiǎn)圖注意：①若有鹽橋，鹽橋中的陰離子移向負(fù)極區(qū)，陽(yáng)離子移向正極區(qū)。②若有交換膜，離子可選擇性通過(guò)交換膜，如陽(yáng)離子交換膜，陽(yáng)離子可通過(guò)陽(yáng)離子交換膜移向正極。——原電池原理的應(yīng)用4．M、N、P、E四種金屬，已知：①M(fèi)、N用導(dǎo)線連接插入稀硫酸中，N為正極；②M、P用導(dǎo)線連接放入硫酸氫鈉溶液中，M表面有大量氣泡逸出；③N、E用導(dǎo)線連接放入E的硫酸鹽溶液中，電極反應(yīng)為E2+＋2e－===E，N－2e－===N2+。則這四種金屬的還原性由強(qiáng)到弱的順序是(

)A．P>M>N>E

B．E>N>M>PC．P>N>M>E D．E>P>M>NA

[由①可知還原性：M>N，由②可知還原性：P>M，由③可知還原性：N>E，故可推知還原性：P>M>N>E，A正確。]√5．設(shè)計(jì)原電池裝置證明Fe3+的氧化性比Cu2+強(qiáng)。(1)寫出能說(shuō)明氧化性Fe3+大于Cu2+的離子方程式：________________________。(2)若要將上述反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池，寫出正、負(fù)極的電極反應(yīng)式。①負(fù)極：________________________。②正極：________________________。2Fe3+＋Cu===2Fe2+＋Cu2+Cu－2e－===Cu2+

2Fe3+＋2e－===2Fe2+(3)在方框中畫出裝置圖，指出電極材料和電解質(zhì)溶液：①不含鹽橋②含鹽橋

知識(shí)點(diǎn)二常見(jiàn)化學(xué)電源1．化學(xué)電源優(yōu)劣判斷標(biāo)準(zhǔn)電池單位質(zhì)量或單位體積所能輸出電能的多少(比能量)或者輸出功率的大小(比功率)，以及電池可儲(chǔ)存時(shí)間的長(zhǎng)短。

Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2MnO2＋H2O＋e－===MnO(OH)＋OH－(2)鋰電池鋰電池是用金屬鋰作負(fù)極，石墨作正極，電解質(zhì)溶液由四氯化鋁鋰(LiAlCl4)溶解在亞硫酰氯(SOCl2)中組成，其電極反應(yīng)如下。負(fù)極：______________________；正極：_________________________________________；總反應(yīng)：8Li＋3SOCl2===6LiCl＋Li2SO3＋2S。8Li－8e－===8Li＋

2PbSO4＋2H2O。(2)鋰離子電池一種鋰離子電池，其負(fù)極材料為嵌鋰石墨(LixCy)，正極材料為L(zhǎng)iCoO2(鈷酸鋰)，電解質(zhì)溶液為L(zhǎng)iPF6(六氟磷酸鋰)的碳酸酯溶液(無(wú)水)，其總反應(yīng)為L(zhǎng)ixCy＋Li1－xCoO2LiCoO2＋Cy。放電時(shí)電極反應(yīng)式為負(fù)極：____________________________；正極：_____________________________________。充電時(shí)電極反應(yīng)式為陰極：____________________________；陽(yáng)極：LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋。LixCy－xe－===xLi＋＋CyLi1－xCoO2＋xe－＋xLi＋===LiCoO2Cy＋xLi＋＋xe－===LixCy二次電池充放電時(shí)的電極連接即正極接正極，負(fù)極接負(fù)極。4．燃料電池燃料電池中的常見(jiàn)燃料有氫氣、烴(CH4、C2H6)、烴的衍生物(甲醇、乙醇)、CO、金屬(Al、Li等)，燃料在電池中的負(fù)極發(fā)生反應(yīng)。(1)以氫氧燃料電池為例介質(zhì)酸性堿性負(fù)極反應(yīng)式2H2－4e－===4H＋

___________________________正極反應(yīng)式__________________________O2＋2H2O＋4e－===4OH－電池總反應(yīng)式2H2＋O2===2H2O2H2＋4OH－－4e－===4H2OO2＋4H＋＋4e－===2H2O

真題感悟明確考向243題號(hào)1——常見(jiàn)化學(xué)電源的原理分析1．(2024年1月·貴州適應(yīng)性考試)鈉基海水電池是一種能量密度高、環(huán)境友好的儲(chǔ)能電池(示意圖如下)，電極材料為鈉基材料和選擇性催化材料(能抑制海水中Cl－的吸附和氧化)，固體電解質(zhì)只允許Na＋透過(guò)。下列說(shuō)法正確的是(

)√A．放電時(shí)，a電極發(fā)生還原反應(yīng)B．放電時(shí)，b電極的電勢(shì)低于a電極C．充電時(shí)，b電極的電極反應(yīng)式為2Cl－－2e－===Cl2↑D．充電時(shí)，每轉(zhuǎn)移2mol電子，理論上有2molNa＋由b電極遷移到a電極真題感悟明確考向243題號(hào)1D

[鈉為活潑金屬，失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，a為負(fù)極，則b為正極。A.放電時(shí)，a電極為負(fù)極，鈉失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，故A錯(cuò)誤；B.放電時(shí)，a為負(fù)極，b為正極，正極的電勢(shì)高于負(fù)極的電勢(shì)，b電極的電勢(shì)高于a電極，故B錯(cuò)誤；C.放電時(shí)，a為負(fù)極，b為正極，充電時(shí)，b電極為陽(yáng)極，由于選擇性催化材料能抑制海水中Cl－的吸附和氧化，故電極上不是氯離子放電，故C錯(cuò)誤；D.充電時(shí)，a為陰極，b為陽(yáng)極，陽(yáng)離子向陰極移動(dòng)，故每轉(zhuǎn)移2mol電子，理論上有2molNa＋由b電極遷移到a電極，故D正確。]23題號(hào)142．研究發(fā)現(xiàn)，在酸性乙醇燃料電池中加入硝酸，可使電池持續(xù)大電流放電，其工作原理如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(

)A．加入HNO3降低了正極反應(yīng)的活化能B．電池工作時(shí)正極區(qū)溶液的pH降低C．1molCH3CH2OH被完全氧化時(shí)有3molO2被還原D．負(fù)極反應(yīng)為CH3CH2OH＋3H2O－12e－===2CO2↑＋12H＋√23題號(hào)14B

[乙醇燃料電池中，通入乙醇的一極為負(fù)極，電極反應(yīng)式為CH3CH2OH＋3H2O－12e－===2CO2↑＋12H＋，通入氧氣的一極為正極，由工作原理圖可知，正極發(fā)生反應(yīng)HNO3＋3e－＋3H＋===NO↑＋2H2O，4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，二者相加可得O2＋4e－＋4H＋===2H2O，則HNO3在正極起催化作用。電池工作時(shí)正極區(qū)的總反應(yīng)為O2＋4e－＋4H＋===2H2O，則溶液中氫離子濃度減小，pH增大，故B錯(cuò)誤。]23題號(hào)41——電池原理在實(shí)際中的應(yīng)用3．(2024·唐山模擬)利用電化學(xué)原理消除污染，還可獲得電能，下面是一種處理垃圾滲透液的裝置工作原理圖。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(

)23題號(hào)41

√243題號(hào)14．某課題研究小組設(shè)計(jì)如圖所示裝置(電極材料均為鉑)，該裝置可將工業(yè)廢水中的乙胺(CH3CH2NH2)轉(zhuǎn)化成無(wú)毒無(wú)害物質(zhì)。下列分析錯(cuò)誤的是(

)A．電極M為電池的正極B．電池工作時(shí)，左側(cè)溶液的pH保持不變C．電極N的電極反應(yīng)式為2CH3CH2NH2＋8H2O－30e－===4CO2↑＋N2↑＋30H＋D．為了保證電池效率，該電池工作時(shí)溫度不易過(guò)高√243題號(hào)1B

[由題圖可知，電極M為原電池的正極，酸性條件下空氣中的氧氣在正極得到電子結(jié)合H＋生成水，電極反應(yīng)式為O2＋4e－＋4H＋===2H2O，電極N為負(fù)極，在微生物的作用下，乙胺在水分子作用下失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成二氧化碳、氮?dú)夂蜌潆x子，電極反應(yīng)式為2CH3CH2NH2＋8H2O－30e－===4CO2↑＋N2↑＋30H＋。由正、負(fù)極電極反應(yīng)可知，左側(cè)溶液的pH變大，B錯(cuò)誤。]高考真題演練243題號(hào)11．(2023·廣東卷，T6)負(fù)載有Pt和Ag的活性炭，可選擇性去除Cl－實(shí)現(xiàn)廢酸的純化，其工作原理如圖。下列說(shuō)法正確的是(

)√A．Ag作原電池正極B．電子由Ag經(jīng)活性炭流向PtC．Pt表面發(fā)生的電極反應(yīng)：O2＋2H2O＋4e－===4OH－D．每消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下11.2L的O2，最多去除1molCl－B

[A.O2在Pt極得電子發(fā)生還原反應(yīng)，Pt為正極，Cl－在Ag極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，Ag為負(fù)極，錯(cuò)誤；B.電子由負(fù)極Ag經(jīng)活性炭流向正極Pt，正確；C.溶液為酸性，故Pt表面發(fā)生的電極反應(yīng)為O2＋4H＋＋4e－===2H2O，錯(cuò)誤；D.每消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下11.2L的O2，轉(zhuǎn)移2mol電子，故最多去除2molCl－，錯(cuò)誤。]243題號(hào)123題號(hào)142．(2023·遼寧卷，T11)某低成本儲(chǔ)能電池原理如圖所示。下列說(shuō)法正確的是(

)√

23題號(hào)14

23題號(hào)143．(2022·湖南卷，T8)海水電池在海洋能源領(lǐng)域備受關(guān)注，一種鋰-海水電池構(gòu)造示意圖如下，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(

)√A．海水起電解質(zhì)溶液作用B．N極僅發(fā)生的電極反應(yīng)：2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑C．玻璃陶瓷具有傳導(dǎo)離子和防水的功能D．該鋰-海水電池屬于一次電池23題號(hào)14B

[鋰-海水電池的總反應(yīng)為4Li＋2H