高考化學一輪復習 第六章 化學反應與能量變化 基礎(chǔ)課時2 原電池 化學電源課件 新人教版.ppt

基礎(chǔ)課時2原電池化學電源 1 了解原電池的工作原理 2 能寫出電極反應式和電池反應方程式 3 了解常見化學電源的種類及其工作原理 最新考綱 考點一原電池的工作原理及其應用 1 原電池的概念 將 的裝置 2 原電池的構(gòu)成條件 1 能自發(fā)地發(fā)生氧化還原反應 2 兩個 的電極 材料可以是金屬或?qū)щ姷姆墙饘?負極 活潑性較強的金屬 正極 活潑性較弱的金屬或能導電的非金屬 3 電極均插入電解質(zhì)溶液中 4 構(gòu)成 兩電極接觸或用導線連接 知識梳理 固考基 化學能轉(zhuǎn)化為電能 活潑性不同 閉合回路 3 工作原理 鋅 銅 Zn 2e Zn2 Cu2 2e Cu 氧化 還原 負極 正極 Zn Cu2 Zn2 Cu 提醒 在原電池中活潑性強的金屬不一定作負極 但負極一定發(fā)生氧化反應 如Mg Al NaOH溶液組成的原電池 Al作負極 自發(fā)發(fā)生的氧化還原反應并不一定是電極與電解質(zhì)溶液反應 也可能是電極與溶解的氧氣等發(fā)生反應 如將鐵與石墨相連插入食鹽水中 4 原電池原理的三大應用 1 加快氧化還原反應的速率一個 進行的氧化還原反應 設(shè)計成原電池時反應速率 例如 在Zn與稀H2SO4反應時加入少量CuSO4溶液能使產(chǎn)生H2的反應速率加快 2 比較金屬活動性強弱兩種金屬分別作原電池的兩極時 一般作 的金屬比作 的金屬活潑 3 設(shè)計制作化學電源 首先將氧化還原反應分成兩個半反應 根據(jù)原電池的反應特點 結(jié)合兩個半反應找出正 負極材料和電解質(zhì)溶液 自發(fā) 增大 負極 正極 如 根據(jù)反應2FeCl3 Cu 2FeCl2 CuCl2設(shè)計的原電池為 Cu 2e Cu2 2Fe3 2e 2Fe2 A 陽離子移向Zn極 陰離子移向Cu極B 電子由Cu電極流向Zn電極C 電流由Zn電極流向Cu電極D 陰離子移向Zn電極 陽離子移向Cu電極答案D 1 RJ選修4 P734改編 當銅鋅原電池產(chǎn)生電流時 下列說法正確的是 2 RJ必修2 P42 實踐活動 改編 如圖所示是一位同學在測試水果電池 下列有關(guān)說法錯誤的是 A 若金屬片A是正極 則該金屬片上會產(chǎn)生H2B 水果電池的化學能轉(zhuǎn)化為電能C 此水果發(fā)電的原理是電磁感應D 金屬片A B可以一個是銅片 另一個是鐵片答案C 題組一原電池的工作原理1 下列有關(guān)原電池的說法中正確的是 題組精練 提考能 A 在內(nèi)電路中 電子由正極流向負極B 在原電池中 一定是相對較活潑的金屬作負極 不活潑的金屬作正極C 原電池工作時 正極表面一定有氣泡產(chǎn)生D 原電池工作時 可能會伴隨著熱能變化解析A項 內(nèi)電路中不存在電子的移動 B項 若是由鋁 鎂 氫氧化鈉溶液構(gòu)成的原電池 則負極是鋁 C項 若是由鋅 銅 硫酸銅溶液構(gòu)成的原電池 則正極表面析出銅 沒有氣泡產(chǎn)生 D 2 如圖是由鋅 銅和稀硫酸組成的原電池 下列敘述不正確的是 A 溶液中的H 向Zn電極移動B 外電路中電流方向為Cu ZnC 負極上的電極反應 Zn 2e Zn2 D 若有1mol電子流過導線 則Cu電極上產(chǎn)生的H2的體積為11 2L 標準狀況 解析在該原電池裝置中銅是正極 鋅是負極 原電池中陽離子向正極移動 A錯誤 原電池的外電路中電流從正極流向負極 即該原電池的外電路中電流方向為Cu Zn B正確 鋅是負極 在反應中失去電子 電極反應為Zn 2e Zn2 C正確 H 在正極得到電子 電極反應為2H 2e H2 有1mol電子流過導線時 Cu電極上產(chǎn)生H2的物質(zhì)的量是0 5mol 在標準狀況下的體積為11 2L D正確 答案A 3 2015 安徽渦陽四中模擬 原電池的電極名稱不僅與電極材料的性質(zhì)有關(guān) 也與電解質(zhì)溶液有關(guān) 下列說法中正確的是 A 1 2 中Mg作負極 3 4 中Fe作負極B 2 中Mg作正極 電極反應式為6H2O 6e 6OH 3H2 C 3 中Fe作負極 電極反應式為Fe 2e Fe2 D 4 中Cu作正極 電極反應式為2H 2e H2 解析 1 中Mg作負極 2 中Al作負極 3 中銅作負極 4 是鐵的吸氧腐蝕 Fe作負極 B 練后歸納 正 負極的判斷方法 題組二原電池原理的應用4 X Y Z都是金屬 實驗1 把X浸入Z的硝酸鹽溶液中 X的表面有Z析出 實驗2 把X和Y插入稀硫酸中組成原電池時 Y為原電池的負極 X Y Z三種金屬的活動性由強到弱的順序是 A X Y ZB X Z YC Y X ZD Y Z X解析實驗1說明金屬活動性X Z 實驗2說明金屬活動性Y X 因此C項正確 答案C 5 將過量的兩份鋅粉a b分別加入定量的稀硫酸 同時向a中加入少量的CuSO4溶液 請在方框內(nèi)畫出產(chǎn)生H2的體積V L 與時間t min 的關(guān)系圖像 答案 6 某學校研究性學習小組欲以鎂條 鋁片為電極 以稀NaOH溶液為電解質(zhì)溶液設(shè)計原電池 1 給你一只電流表 請你畫出該原電池的示意圖 并標出正負極 2 一段時間后 鋁片發(fā)生的電極反應式是 鎂條表面只有極少量的氣泡產(chǎn)生 則鎂電極產(chǎn)生的主要反應的電極反應式為 解析鋁能夠與NaOH溶液反應 所以作原電池的負極 而鎂與NaOH溶液不反應 故作原電池的正極 易錯警示 裝置圖 常見失分點提示 不注明電極材料名稱或元素符號 不畫出電解質(zhì)溶液 或畫出但不標注 誤把鹽橋畫成導線 不能構(gòu)成閉合回路 考點二常見化學電源 1 一次電池 堿性鋅錳干電池 堿性鋅錳干電池的工作原理如圖 知識梳理 固考基 負極 Zn 電極反應式 正極 MnO2 電極反應式 總反應 Zn 2MnO2 2H2O 2MnOOH Zn OH 2 Zn 2OH 2e Zn OH 2 2MnO2 2H2O 2e 2MnOOH 2OH 2 二次電池 以鉛蓄電池為例 1 放電時的反應 負極反應 正極反應 總反應 Pb PbO2 2H2SO4 2PbSO4 2H2O 2 充電時的反應 陰極反應 陽極反應 總反應 2PbSO4 2H2O Pb PbO2 2H2SO4 3 燃料電池 氫氧燃料電池是目前最成熟的燃料電池 可分為酸性和堿性兩種 提醒 原電池反應中 兩極材料本身不一定發(fā)生反應 書寫燃料電池的電極反應式時 一定要注意溶液的酸堿性 O2 4H 4e 2H2O 2H2 4OH 4e 4H2O 1 RJ選修4 P781改編 堿性鋅錳電池總反應為Zn 2MnO2 2H2O 2MnOOH Zn OH 2 則其正極反應為 MnO2 H2O e MnOOH OH 答案B 3 溯源題 2014 北京理綜 8 下列電池工作時 O2在正極放電的是 答案B探源 本考題源于RJ選修4P77 圖4 6氫氧燃料電池工作原理 對常見化學電源的工作原理及電極反應進行了考查 題組一 ?？疾凰?的燃料電池1 以甲烷燃料電池為例來分析在不同的環(huán)境下電極反應式的書寫方法 題組精練 提考能 1 酸性介質(zhì) 如H2SO4 負極 正極 總反應式 2 堿性介質(zhì) 如KOH 負極 正極 總反應式 3 固體電解質(zhì) 高溫下能傳導O2 負極 正極 總反應式 2 2015 甘肅二診 右圖所示是一種酸性燃料電池酒精檢測儀 具有自動吹氣流量偵測與控制的功能 非常適合進行現(xiàn)場酒精檢測 下列說法不正確的是 A 電流由O2所在的鉑電極流出B O2所在的鉑電極處發(fā)生還原反應C 該電池的負極反應式為 CH3CH2OH 3H2O 12e 2CO2 12H D 微處理器通過檢測電流大小而計算出被測氣體中酒精的含量 解析燃料電池 燃料在負極反應 氧氣在正極反應 氧氣在正極發(fā)生還原反應 電流由正極流向負極 A B正確 由圖可知負極反應物為CH3CH2OH 碳元素的化合價平均顯 2價 生成物為CH3COOH 碳元素的化合價平均顯0價 由質(zhì)子交換膜可知溶液呈酸性 負極的電極反應式為 CH3CH2OH 4e H2O CH3COOH 4H C項錯誤 答案C 思維模型 電極反應式書寫的三個步驟 題組二 起點高 落點低 的壓軸選擇題 可逆電池3 鐵鎳蓄電池又稱愛迪生電池 放電時的總反應為 Fe Ni2O3 3H2O Fe OH 2 2Ni OH 2 下列有關(guān)該電池的說法不正確的是 A 電池的電解液為堿性溶液 正極為Ni2O3 負極為FeB 電池放電時 負極反應為Fe 2OH 2e Fe OH 2C 電池充電過程中 陰極附近溶液的pH降低D 電池充電時 陽極反應為2Ni OH 2 2OH 2e Ni2O3 3H2O 解析由放電時的反應可以得出鐵作還原劑失去電子 Ni2O3作氧化劑得到電子 因此選項A B均正確 充電可以看做是放電的逆過程 即陰極為原來的負極 所以電池放電時 負極反應為Fe 2OH 2e Fe OH 2 所以電池充電過程時陰極反應為Fe OH 2 2e Fe 2OH 陰極附近溶液的pH升高 C不正確 同理分析選項D正確 答案C 4 2015 貴州七校聯(lián)考 如圖是在航天用高壓氫鎳電池基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種金屬氫化物鎳電池 MH Ni堿性電池 下列有關(guān)說法不正確的是 A 放電時正極反應為 NiOOH H2O e Ni OH 2 OH B 放電時負極反應為 MH OH e H2O MC 充電時氫氧根離子移向陽極 要參與電極反應D 充電時電池的正極連接直流電源的正極 得到電子發(fā)生還原反應 解析放電時 正極反應式為 NiOOH H2O e Ni OH 2 OH A項正確 放電時 負極反應式為 MH OH e H2O M B項正確 充電時 陽極反應式為 Ni OH 2 OH e NiOOH H2O C項正確 充電時電池的正極連接直流電源的正極 失去電子發(fā)生氧化反應 D項錯誤 答案D 拓展 寫出鉛蓄電池放電時的正極反應 反應 充電時的陽極反應 反應 還原 氧化 命題點一明原理判裝置 1 已知反應Cu s 2Ag aq Cu2 aq 2Ag s 為自發(fā)進行的氧化還原反應 將其設(shè)計成如圖所示的原電池 下列說法中正確的是 A 銅電極是正極 其電極反應為Cu 2e Cu2 B 銀電極上發(fā)生還原反應 電極質(zhì)量增加C 當銅電極質(zhì)量減少0 64g時 電解質(zhì)溶液中有0 02mol電子通過D 外電路中電子由銀電極流向銅電極解析在該原電池中 Cu電極為負極 A錯誤 銀電極為正極 發(fā)生還原反應 電極反應為Ag e Ag 電極質(zhì)量增加 B正確 電解質(zhì)溶液中沒有電子通過 C錯誤 外電路中電子由負極流向正極 即由銅電極流向銀電極 D錯誤 答案B 2 根據(jù)下圖 下列判斷中正確的是 A 燒杯a中的溶液pH降低B 燒杯b中發(fā)生氧化反應C 燒杯a中發(fā)生的反應為2H 2e H2 D 燒杯b中發(fā)生的反應為2Cl 2e Cl2 解析由題給原電池裝置可知 電子經(jīng)過導線 由Zn電極流向Fe電極 則O2在Fe電極發(fā)生還原反應 O2 2H2O 4e 4OH 燒杯a中c OH 增大 溶液的pH升高 燒杯b中 Zn發(fā)生氧化反應 Zn 2e Zn2 B 練后歸納 鹽橋電池的兩大特點1 鹽橋的作用 連接內(nèi)電路 形成閉合回路 平衡電荷 使原電池不斷產(chǎn)生電流 避免斷路時發(fā)生化學腐蝕 隔離作用 2 鹽橋中有關(guān)電極的判斷 同原電池電極的判斷一致 還原劑在負極區(qū) 而氧化劑在正極區(qū) 對于活潑金屬和不活潑金屬 則活潑金屬作負極 不活潑金屬作正極 對于金屬與非金屬 則是金屬作負極 非金屬作正極 對于還原性不同的物質(zhì) 則是還原性強的作負極 還原性弱的作正極 命題點二可逆反應中的 鹽橋 3 控制適合的條件 將反應2Fe3 2I 2Fe2 I2設(shè)計成如下圖所示的原電池 下列判斷不正確的是 A 反應開始時 乙中石墨電極上發(fā)生氧化反應B 反應開始時 甲中石墨電極上Fe3 被還原C 電流計讀數(shù)為零時 反應達到化學平衡狀態(tài)D 電流計讀數(shù)為零后 在甲中溶入FeCl2固體 乙中的石墨電極為負極解析由圖示結(jié)合原電池原理分析可知 Fe3 得電子變成Fe2 被還原 I 失去電子變成I2被氧化 所以A B正確 電流計讀數(shù)為零時Fe3 得電子速率等于Fe2 失電子速率 反應達到平衡狀態(tài) C正確 D項在甲中溶入FeCl2固體 平衡2Fe3 2I 2Fe2 I2向左移動 I2被還原為I 乙中石墨為正極 D不正確 答案D 試回答下列問題 1 兩次操作過程中指針為什么發(fā)生偏轉(zhuǎn) 2 兩次操作過程中指針偏轉(zhuǎn)方向為什么相反 試用化學平衡移動原理解釋之 3 操作 過程中 鹽橋中的K 移向 燒杯溶液 填 A 或 B 4 操作過程中 C1棒上發(fā)生的反應為 對比歸納 單池原電池和鹽橋原電池的對比 圖1和圖2兩裝置的比較