2019年高考化學總復習 專題14 原電池課件.ppt

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專題十四原電池 專題十四原電池 考情精解讀 A 考點幫 知識全通關(guān) 目錄CONTENTS 考點1原電池考點2常見的化學電源 考綱要求 命題規(guī)律 命題分析預測 知識體系構(gòu)建 方法1原電池正 負極的判斷及電極反應式的書寫方法2原電池原理的四大應用 B 方法幫 素養(yǎng)大提升 C 考法幫 考向全掃描 考向1通過燃料電池考查原電池的工作原理考向2原電池中電極反應式的書寫考向3以 鋰電池 為背景的電化學試題剖析 考情精解讀 考綱要求命題規(guī)律命題分析預測知識體系構(gòu)建 1 理解原電池的構(gòu)成 工作原理及應用 能書寫電極反應和總反應方程式 2 了解常見化學電源的種類及其工作原理 考綱要求 命題規(guī)律 考情分析化學電池是當今世界廣泛用于供能的重要裝置 屬于考生應該掌握的知識 高考有關(guān)原電池的考查一直是?？汲Ｐ?設(shè)題背景新 設(shè)問角度新 解答方式新 雖電池的種類多樣 但主要考查原電池的基本工作原理 著重考查考生對原理的遷移應用能力 命題主要有兩種形式 1 在選擇題中 常以新型電池的形式對原電池的工作原理進行考查 分值為6分 2 在非選擇題中 常結(jié)合元素化合物 物質(zhì)的分離和提純等知識 考查電極反應式的書寫 以及利用電子守恒進行相關(guān)計算 分值為4 6分 命題預測預計2019年高考仍然會以新型電池為切入點 考查原電池的工作原理及應用 電極反應式的書寫及判斷 溶液中離子的遷移及濃度變化 二次電池的充放電過程分析以及其他有關(guān)問題 命題分析預測 知識體系構(gòu)建 A 考點幫 知識全通關(guān) 考點1原電池考點2常見的化學電源 1 原電池的基本概念 1 原電池 把化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置 2 原電池的電極負極 電子流出 活動性較強 發(fā)生氧化反應 正極 電子流入 活動性較弱 發(fā)生還原反應 3 明確原電池的形成條件 能自發(fā)發(fā)生氧化還原反應 可以是活動性不同的兩個電極 金屬和金屬或金屬和非金屬 燃料電池可以是兩個相同的電極 如均為Pt電極或均為石墨電極 考點1原電池 形成閉合回路 形成閉合回路需三個條件 a 電解質(zhì)溶液 b 兩電極直接或間接接觸 c 兩電極插入電解質(zhì)溶液中 4 三看 判定原電池一看有無外接電源 若有外接電源則為電解池 若無外接電源則可能為原電池 二看電極是否用導線相連 并與電解質(zhì)溶液形成閉合電路 三看電極與電解質(zhì)溶液是否能自發(fā)發(fā)生氧化還原反應 化學專題十四原電池 2 原電池的工作原理 以Zn Cu原電池為例 甲 乙 化學專題十四原電池 1 原理分析 化學專題十四原電池 注意1 無論在原電池中還是在電解池中 電子均不能通過電解質(zhì)溶液 2 辨明原電池中的三個移動方向 電子方向 從負極沿導線流向正極 電流方向 從正極沿導線流向負極 離子的遷移方向 電解質(zhì)溶液中 陰離子向負極遷移 陽離子向正極遷移 注意在原電池中 電流流動方向與電子流動方向相反 化學專題十四原電池 2 鹽橋的組成和作用 1 鹽橋是由飽和的KCl KNO3等溶液和瓊脂制成的膠凍 2 鹽橋的作用是連接內(nèi)電路 形成閉合回路 平衡電荷 使原電池不斷產(chǎn)生電流 考點2常見的化學電源 1 一次電池 1 普通鋅錳電池和堿性鋅錳電池 續(xù)表 化學專題十四原電池 2 二次電池 以鉛蓄電池為例 1 鉛蓄電池模型 化學專題十四原電池 化學專題十四原電池 2 鉛蓄電池的電極反應 化學專題十四原電池 3 燃料電池燃料電池是一種高效 環(huán)境友好的發(fā)電裝置 是一種連續(xù)地將燃料與氧化劑的化學能直接轉(zhuǎn)化為電能的化學電池 氫氧燃料電池是目前最成熟的燃料電池 在不同介質(zhì)中的電極反應式不同 化學專題十四原電池 B 方法幫 素養(yǎng)大提升 方法1原電池正 負極的判斷及電極反應式的書寫方法2原電池原理的四大應用 方法1原電池正 負極的判斷及電極反應式的書寫 方法解讀 1 判斷原電池正 負極的5種方法 注意 原電池正 負極的判斷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) 如Mg Al在稀硫酸中構(gòu)成原電池時 Mg作負極 Al作正極 若以NaOH溶液為電解質(zhì)溶液 則Al為負極 Mg為正極 化學專題十四原電池 2 原電池電極反應式的書寫 1 一般電極反應式的書寫 2 復雜電極反應式的書寫 復雜一極的電極反應式 總反應式 較簡單一極的電極反應式 化學專題十四原電池 3 氫氧燃料電池在四種常見介質(zhì)中的電極反應總結(jié) 負極 正極 化學專題十四原電池 4 公式法 書寫新型化學電源電極反應式公式法是書寫新型電池電極反應式的最佳方法 以下為書寫步驟 第一步 根據(jù)題中信息 如總反應方程式或原理圖中元素化合價的升降等 判斷還原劑和氧化產(chǎn)物 氧化劑和還原產(chǎn)物 第二步 根據(jù)電池負極反應為 還原劑 ne 介質(zhì)氧化產(chǎn)物 電池正極反應為 氧化劑 ne 介質(zhì)還原產(chǎn)物 書寫電極反應式 介質(zhì)常為H2O H OH 等 若已知電池反應的總反應式 可先寫出較簡單一極的電極反應式 然后在電子守恒的基礎(chǔ)上 由總反應式減去較簡單一極的電極反應式 即得到較復雜一極的電極反應式 化學專題十四原電池 示例 總反應 Li LiMn2O4Li2Mn2O4 寫出較簡單一極的電極反應式 正極或負極 Li e Li 負極 利用總反應式減去上述較簡單一極的反應式 即得另一個電極的反應式 LiMn2O4 Li e Li2Mn2O4 正極 化學專題十四原電池 示例1用銅片 銀片 Cu NO3 2溶液 AgNO3溶液 導線和鹽橋 裝有瓊脂 KNO3的U形管 構(gòu)成一個原電池 如圖 下列有關(guān)該原電池的敘述中正確的是 在外電路中 電子由銅電極流向銀電極 正極反應 Ag e Ag 實驗過程中取出鹽橋 原電池仍繼續(xù)工作 將銅片浸入AgNO3溶液中發(fā)生的化學反應與該原電池反應相同A B C D 化學專題十四原電池 解析該原電池中銅作負極 銀作正極 電子由銅電極流向銀電極 正確 該原電池中Ag 在正極上得到電子 電極反應為Ag e Ag 正確 實驗過程中取出鹽橋 不能形成閉合回路 原電池不能繼續(xù)工作 錯誤 該原電池的總反應為Cu 2Ag Cu2 2Ag 正確 答案B 化學專題十四原電池 示例2 燃料電池 2015江蘇 10 2分 一種熔融碳酸鹽燃料電池原理示意如圖 下列有關(guān)該電池的說法正確的是 化學專題十四原電池 答案D 化學專題十四原電池 示例3 電極反應式的書寫 高考組合題 請回答下列問題 1 2015海南 15 4 1分 如圖所示原電池正極的反應式為 化學專題十四原電池 2 2013北京理綜 26 4 4分 通過NOx傳感器可監(jiān)測NOx的含量 其工作原理示意圖如圖所示 Pt電極上發(fā)生的是反應 填 氧化 或 還原 寫出NiO電極的電極反應式 化學專題十四原電池 解析 1 Cu比Ag活潑 該原電池中Cu作負極 Ag作正極 正極為Ag 得電子生成Ag 2 在原電池中 陰離子向負極移動 所以Pt電極為正極 發(fā)生還原反應 NiO電極上發(fā)生氧化反應 電極反應式為NO O2 2e NO2 答案 1 Ag e Ag 2 還原 NO O2 2e NO2 化學專題十四原電池 方法2原電池原理的四大應用 方法解讀 1 比較不同金屬的活動性強弱根據(jù)原電池原理可知 在原電池反應過程中 一般活動性強的金屬作負極 而活動性弱的金屬 或石墨棒 作正極 現(xiàn)有兩種金屬A和B 用導線將A和B連接后 插入稀硫酸中 一段時間后 若觀察到A極溶解 而B極上有氣體放出 說明在原電池工作過程中 A失去電子作負極 B作正極 則金屬活動性 A B 2 加快化學反應速率如Zn與稀硫酸反應制氫氣時 可向溶液中滴加少量CuSO4溶液 形成Zn Cu原電池 使產(chǎn)生氫氣的速率增大 3 用于金屬的防護如要保護鐵制閘門 可用導線將其與鋅塊相連 使鋅作負極 鐵制閘門作正極 從而使鐵制閘門受到保護 4 設(shè)計化學電源設(shè)計原電池時要緊扣構(gòu)成原電池的條件 首先將已知氧化還原反應拆分為兩個半反應 然后根據(jù)原電池的電極反應特點 結(jié)合兩個半反應找出正 負極材料 負極材料是失電子的物質(zhì) 正極用比負極活動性差的金屬或能導電的非金屬如石墨 及電解質(zhì)溶液 化學專題十四原電池 如果兩個半反應分別在兩個容器中進行 中間用鹽橋連接 則兩個容器中的電解質(zhì)溶液應是分別含有與相應電極材料相同陽離子的鹽溶液 如在鋅 稀硫酸 銅構(gòu)成的原電池中 負極鋅應插入含有Zn2 的電解質(zhì)溶液中 而正極銅應插入含有Cu2 的電解質(zhì)溶液中 注意 化學專題十四原電池 示例4 比較不同金屬的活動性強弱 M N P E四種金屬 已知 M N2 N M2 M P用導線連接放入硫酸氫鈉溶液中 M表面有大量氣泡逸出 N E用導線連接放入E的硫酸鹽溶液中 電極反應為E2 2e E N 2e N2 則這四種金屬的還原性由強到弱的順序是A P M N EB E N M PC P N M ED E P M N 化學專題十四原電池 解析由 知 金屬活動性 M N M P用導線連接放入硫酸氫鈉溶液中 M表面有大量氣泡逸出 說明M作原電池的正極 故金屬活動性 P M N E構(gòu)成的原電池中 N作負極 故金屬活動性 N E 綜合可知 A正確 答案A 化學專題十四原電池 示例5 原電池的設(shè)計 利用反應2FeCl3 Cu2FeCl2 CuCl2 設(shè)計一個原電池裝置 1 畫出簡易裝置圖 標明電極材料和電解質(zhì)溶液 2 簡易裝置的效率不高 電流在短時間內(nèi)就會衰減 為解決以上問題 常將原電池設(shè)計成帶鹽橋的裝置 畫出該原電池帶鹽橋的裝置 標明電極材料和電解質(zhì)溶液 3 寫出兩個電極上的電極反應 負極 正極 化學專題十四原電池 思維導引 首先確定兩電極 分析原電池的電極反應 然后根據(jù)電極反應確定電解質(zhì)溶液 解析首先將已知的反應拆成兩個半反應 Cu 2e Cu2 2Fe3 2e 2Fe2 然后結(jié)合原電池的電極反應特點分析可知 該原電池的負極材料為Cu 正極材料選用比銅活動性差且能導電的材料即可 化學專題十四原電池 答案 1 2 化學專題十四原電池 突破攻略 原電池設(shè)計類試題的解題思路為 1 利用氧化還原反應知識判斷題給總反應中的氧化反應 還原反應 2 選擇合適的電極材料和電解質(zhì)溶液 3 畫出原電池裝置圖 畫圖時應注意 電極材料和導線的粗細差異 電解質(zhì)溶液也要畫出 簡易裝置圖和帶有鹽橋的裝置圖的區(qū)別 化學專題十四原電池 C 考法幫 考向全掃描 考向1通過燃料電池考查原電池的工作原理考向2原電池中電極反應式的書寫考向3以 鋰電池 為背景的電化學試題剖析 近幾年高考中的新型電池種類繁多 如 儲氫電池 高鐵電池 海洋電池 燃料電池 鋰離子電池 等 高考常通過文字敘述 電池反應方程式或原理圖提供信息 考查氧化還原反應的本質(zhì) 正極與負極的判斷 電極反應式和電池總反應式的書寫或正誤判斷 電解質(zhì)溶液中陰離子 或陽離子 的移動方向等基礎(chǔ)知識 如2016年全國卷 第11題結(jié)合鋅 空氣燃料電池考查電解質(zhì)溶液中陽離子的移動方向 陰離子濃度的變化以及放電時的負極反應等 2017年全國卷 第11題考查全固態(tài)鋰硫電池的工作原理及應用 化學專題十四原電池 考情揭秘 考向1通過燃料電池考查原電池的工作原理 思維導引 題給信息 可充電燃料電池 化學專題十四原電池 化學專題十四原電池 為 即放電時 電路中通過4mol電子 消耗氧氣22 4L 標準狀況 D錯誤 答案C 化學專題十四原電池 示例7 高考組合題 1 2015新課標全國卷 26 1 2 4分 酸性鋅錳干電池是一種一次性電池 外殼為金屬鋅 中間是碳棒 其周圍是由碳粉 MnO2 ZnCl2和NH4Cl等組成的糊狀填充物 該電池放電過程產(chǎn)生MnOOH 回答下列問題 該電池的正極反應式為 電池反應的離子方程式為 維持電流強度為0 5A 電池工作5分鐘 理論上消耗鋅g 已知F 96500C mol 1 考向2原電池中電極反應式的書寫 化學專題十四原電池 化學專題十四原電池 示例8 2017全國卷 11 6分 全固態(tài)鋰硫電池能量密度高 成本低 其工作原理如圖所示 其中電極a常用摻有石墨烯的S8材料 電池反應為 16Li xS88Li2Sx 2 x 8 下列說法錯誤的是 考向3以 鋰電池 為背景的電化學試題剖析 A 電池工作時 正極可發(fā)生反應 2Li2S6 2Li 2e 3Li2S4B 電池工作時 外電路中流過0 02mol電子 負極材料減重0 14gC 石墨烯的作用主要是提高電極a的導電性D 電池充電時間越長 電池中Li2S2的量越多 解析 原理圖中金屬鋰失去電子被氧化為Li 故b作電池負極 a作電池正極 放電時電極a的變化過程依次為S8 Li2S8 Li2S6 Li2S4 Li2S2 正極可發(fā)生的反應依次有S8 2Li 2e Li2S8 3Li2S8 2Li 2e 4Li2S6 2Li2S6 2Li 2e 3Li2S4 Li2S4 2Li 2e 2Li2S2 A正確 負極反應為Li e Li 外電路中流過0 02mol電子 表明有0 02molLi被氧化 負極材料減重7g mol 0 02mol 0 14g B正確 石墨烯具有良好的導電性 單質(zhì)硫 S8 不導電 摻石墨烯能提高電極的導電性 C正確 充電反應是放電反應的逆過程 由電池反應 16Li xS88Li2Sx 知 充電反應為 8Li2Sx16Li xS8 電池充電時間越長 電池中金屬鋰和單質(zhì)硫 S8 的量越多 Li2Sx越少 D錯誤 答案D 化學專題十四原電池 鋰電池分為鋰金屬電池和鋰離子電池 鋰金屬電池的負極材料是金屬鋰或鋰合金 工作時金屬鋰失去電子被氧化為Li 負極反應均為Li e Li 負極生成的Li 經(jīng)過電解質(zhì)定向移動到正極 由于單質(zhì)鋰是活潑金屬 易與空氣中的H2O O2反應 所以必須在無水 無氧的條件下組裝鋰金屬電池 鋰離子電池充電時陰極反應式一般為6C xLi xe LixC6 放電時負極反應是充電時陰極反應的逆過程 LixC6 xe 6C xLi 知識鏈接 化學專題十四原電池 鋰離子電池的正極材料一般為含Li 的化合物 目前已商業(yè)化的正極材料有LiFePO4 LiCoO2 LiMn2O4等 充電 放電時這些正極材料上的電極反應 電池總反應如下表 素養(yǎng)提升 化學專題十四原電池