高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)第六章第二節(jié)原電池化學(xué)電源課件

第二節(jié)原電池化學(xué)電源課標(biāo)要求核心素養(yǎng)1.能分析、解釋原電池的工作原理，能設(shè)計(jì)簡單的原電池。2.能列舉常見的化學(xué)電源，并能利用相關(guān)信息分析化學(xué)電源的工作原理。3.能綜合考慮化學(xué)變化中的物質(zhì)變化和能量變化來分析、解決新型電池的開發(fā)等實(shí)際問題。1.宏觀辨識(shí)與微觀探析：認(rèn)識(shí)原電池的本質(zhì)是氧化還原反應(yīng)，能多角度、動(dòng)態(tài)地分析原電池中物質(zhì)的變化及能量的轉(zhuǎn)化。2.科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任：通過原電池裝置的應(yīng)用，能對(duì)與化學(xué)有關(guān)的熱點(diǎn)問題作出正確的價(jià)值判斷，能參與有關(guān)化學(xué)問題的社會(huì)實(shí)踐。[目標(biāo)導(dǎo)航][自主測評(píng)]1.易錯(cuò)易混辨析(正確的畫“√”，錯(cuò)誤的畫“×”)。(1)放熱反應(yīng)都可以設(shè)計(jì)成原電池。()(2)在原電池中，發(fā)生氧化反應(yīng)的一極是負(fù)極。()(3)用Mg、Al分別作電極，用NaOH溶液作電解液構(gòu)成的原電池，Mg為正極。()(4)在鋅銅原電池中，因?yàn)橛须娮油ㄟ^電解質(zhì)溶液形成閉合回路，所以有電流產(chǎn)生。()極區(qū)向負(fù)極區(qū)遷移。()(6)鉛蓄電池工作時(shí)，當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.1mol電子時(shí)，負(fù)極增重4.8g。()(5)以葡萄糖為燃料的微生物燃料電池，放電過程中，H＋從正錯(cuò)因：放電過程中，H＋從負(fù)極區(qū)向正極區(qū)遷移。答案：(1)×錯(cuò)因：自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)才能設(shè)計(jì)成原電池，與反應(yīng)的熱效應(yīng)無關(guān)。(2)√(4)×(3)√錯(cuò)因：電子在導(dǎo)體(電極和導(dǎo)線)中定向移動(dòng)，離子在電解質(zhì)溶液中遷移。(5)×(6)√A.鋅為正極，Ag2O為負(fù)極B.鋅為負(fù)極，Ag2O為正極C.原電池工作時(shí)，將電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能D.原電池工作時(shí)，負(fù)極區(qū)溶液的pH增大答案：B2.電子計(jì)算機(jī)所用紐扣電池的兩極材料為鋅和氧化銀，電解質(zhì)溶液為KOH溶液，其電極反應(yīng)式：Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O；Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－。下列判斷正確的是(

)3.如圖所示是一位同學(xué)在測試水果電池，下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是()

A.若金屬片A是正極，則該金屬片上會(huì)產(chǎn)生H2

B.水果電池的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 C.此水果發(fā)電的原理是電磁感應(yīng) D.金屬片A、B可以一個(gè)是銅片，另一個(gè)是鐵片

答案：C4.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()解析：(1)中Mg作負(fù)極；(2)中Al作負(fù)極；(3)中銅作負(fù)極；(4)是鐵的吸氧腐蝕，F(xiàn)e作負(fù)極。答案：BA.(1)(2)中Mg作負(fù)極，(3)(4)中Fe作負(fù)極B.(2)中Mg作正極，電極反應(yīng)式為6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑C.(3)中Fe作負(fù)極，電極反應(yīng)式為Fe－2e－===Fe2+D.(4)中Cu作正極，電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－===H2↑考點(diǎn)一原電池的工作原理及應(yīng)用1.原電池的概念及構(gòu)成條件化學(xué)能電能(1)定義：將___________轉(zhuǎn)化為______的裝置。(2)原電池的形成條件氧化還原反應(yīng)閉合回路

①能自發(fā)進(jìn)行的__________________。 ②兩個(gè)活潑性不同的電極(燃料電池的兩個(gè)電極可以相同)。 ③形成____________，需滿足三個(gè)條件：a.存在電解質(zhì)；b.兩電極直接或間接接觸；c.兩電極插入電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)中。2.工作原理(以鋅銅原電池為例)(1)裝置變遷(2)電極反應(yīng)氧化還原負(fù)極：Zn－2e－===Zn2+，______反應(yīng)。正極：Cu2+＋2e－===Cu，______反應(yīng)?？偡磻?yīng)：Zn＋Cu2+===Cu＋Zn2+。

3.原電池的應(yīng)用 (1)設(shè)計(jì)制作化學(xué)電源 (2)比較金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱：原電池中，負(fù)極一般是活動(dòng)性________的金屬，正極一般是活動(dòng)性______的金屬(或能導(dǎo)電的非金屬)。較強(qiáng)較弱正極

(3)加快化學(xué)反應(yīng)速率：氧化還原反應(yīng)形成原電池時(shí)，反應(yīng)速率加快。 (4)用于金屬的防護(hù)：將需要保護(hù)的金屬制品作原電池的______而受到保護(hù)。[歸納提升]鹽橋及其作用

(1)鹽橋中通常裝有含瓊膠的KCl飽和溶液，能使兩個(gè)燒杯中的溶液連成一個(gè)通路。離子在鹽橋中能定向移動(dòng)，通過鹽橋?qū)煞N隔離的電解質(zhì)溶液連接起來，可使電流持續(xù)傳導(dǎo)。鹽橋中陰離子移向負(fù)極，陽離子移向正極。(2)使用鹽橋的目的是將兩個(gè)半電池完全隔開，

開，使副反應(yīng)減至最低程度，可以獲得單純的電極反應(yīng)，便于分析放電過程，有利于最大限度地將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。考點(diǎn)二化學(xué)電源1.分類電池電極反應(yīng)堿性鋅錳電池總反應(yīng)：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2；負(fù)極：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2；正極：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnO(OH)＋2OH－

鉛酸蓄 電池總反應(yīng)：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O；負(fù)極：Pb＋SO

－2e－===PbSO4；正極：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O2.工作原理電池電極反應(yīng)氫氧燃料電池酸性總反應(yīng)：2H2＋O2===2H2O；負(fù)極：2H2－4e－===4H＋；正極：O2＋4e－＋4H＋===2H2O堿性總反應(yīng)：2H2＋O2===2H2O；負(fù)極：2H2＋4OH－－4e－===4H2O；正極：O2＋2H2O＋4e－===4OH－(續(xù)表)3.二次電池的充放電(1)可充電電池原理示意圖充電時(shí)，原電池負(fù)極與外接電源負(fù)極相連，原電池正極與外接電源正極相連，記作：“正接正，負(fù)接負(fù)”。

(2)可充電電池有充電和放電兩個(gè)過程，放電時(shí)是原電池反應(yīng)，充電時(shí)是電解池反應(yīng)。充電、放電均不是可逆反應(yīng)。 (3)放電時(shí)的負(fù)極反應(yīng)和充電時(shí)的陰極反應(yīng)相反，放電時(shí)的正極反應(yīng)和充電時(shí)的陽極反應(yīng)相反。將負(fù)(正)極反應(yīng)式變換方向并將電子移項(xiàng)即可得出陰(陽)極反應(yīng)式。例：Fe＋Ni2O3＋3H2OFe(OH)2＋2Ni(OH)2，放電時(shí)負(fù)極的電極反應(yīng)式為Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2，則充電時(shí)陰極的電極反應(yīng)式為Fe(OH)2＋2e－===Fe＋2OH－。

考向1原電池的組成及工作原理

1.(2023年廣東模擬)硫化氫(H2S)是強(qiáng)烈的神經(jīng)毒素，對(duì)黏膜有強(qiáng)烈的刺激作用。科研人員設(shè)計(jì)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()C.H＋的遷移方向?yàn)閎電極→a電極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D.每生成2gH2，負(fù)極區(qū)需消耗22.4LH2S解析：根據(jù)工作原理圖分析可知，b電極上H＋獲得電子生成答案：B氫氣，則b作正極，電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－===H2↑；因此a作負(fù)極，F(xiàn)e2+失去電子，電極反應(yīng)為Fe2+－e－===Fe3+。由分析可知，b作正極，電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－===H2↑，則b電極發(fā)生還原反應(yīng)，A錯(cuò)誤；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(jìn)行，B正確；由分析可知，a電極為負(fù)極，b電極為正極，故H＋的遷移方向?yàn)樨?fù)極a電極→正極b電極，C錯(cuò)誤；題干未告知H2S所處的狀態(tài)是否為標(biāo)準(zhǔn)狀況，故無法計(jì)算每生成2gH2負(fù)極區(qū)需消耗H2S的體積，D錯(cuò)誤。

2.(2023年張家口一模)利用同種氣體在兩極濃度不同而產(chǎn)生電勢差的原理可設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)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(cuò)誤的是()A.熔融ZrO2、CaO混合物可用于傳遞O2-B.工作時(shí)，電子由測量電極經(jīng)外電路流向參比電極C.工作時(shí)，用初期讀數(shù)計(jì)算所得空氣中氧氣含量更準(zhǔn)確D.相同壓強(qiáng)下，電勢差越大，空氣中氧氣含量越高

解析：氧氣在反應(yīng)中得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，則參比電極作正極；由分析可知，參比電極作正極，氧氣得電子轉(zhuǎn)化為O2-，負(fù)極O2-失電子生成氧氣，電子由負(fù)極經(jīng)外電路流向正極，熔融金屬氧化物電離出的氧離子向負(fù)極定向移動(dòng)可用于傳遞O2-，A正確；電子由負(fù)極經(jīng)外電路流向正極，故工作時(shí)，電子由測量電極經(jīng)外電路流向參比電極，B正確；由工作原理知，負(fù)極氧離子失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)會(huì)不斷生成氧氣，混合氣體氧氣濃度增大，故用初期讀數(shù)計(jì)算所得空氣中氧氣含量更準(zhǔn)確，C正確；兩極氧氣濃度差越大，兩極電勢差越大，則相同壓強(qiáng)下，電勢差越大，空氣中氧氣含量越低，D錯(cuò)誤。答案：D[方法技巧]“四步法”突破原電池的組成及工作原理題(1)分析電極材料和電解質(zhì)溶液

確定原電池的正極和負(fù)極，若電解質(zhì)溶液為酸或不活潑金屬的鹽溶液，則活潑金屬作負(fù)極，不活潑金屬或石墨作正極。(2)確定電極上反應(yīng)的物質(zhì)

若負(fù)極為活潑金屬，則金屬被氧化生成金屬陽離子；正極上溶液中陽離子得電子被還原，大多析出H2或不活潑金屬。(3)書寫電極(或電池)反應(yīng)式結(jié)合原子守恒和得失電子守恒寫出電板反應(yīng)式，并根據(jù)正、負(fù)極反應(yīng)確定電池總反應(yīng)式。 (4)判斷離子(或電子)的移動(dòng)方向陽離子移向正極，陰離子移向負(fù)極；電子由負(fù)極經(jīng)導(dǎo)線流向正極。

考向2電極判斷和電極反應(yīng)式書寫

3.(2023年新課標(biāo)卷)一種以V2O5

和Zn為電極、Zn(CF3SO3)2水溶液為電解質(zhì)的電池，其示意圖如下所示。放電時(shí)，Zn2+可插入V2O5

層間形成ZnxV2O5·nH2O。下列說法錯(cuò)誤的是()A.放電時(shí)V2O5為正極B.放電時(shí)Zn2+由負(fù)極向正極遷移C.充電總反應(yīng)：xZn＋V2O5＋nH2O===ZnxV2O5·nH2OD.充電陽極反應(yīng)：ZnxV2O5·nH2O－2xe－===xZn2+＋V2O5＋nH2O

解析：由題中信息可知，該電池中Zn為負(fù)極、V2O5為正極，答案：C電池的總反應(yīng)為xZn＋V2O5＋nH2O===ZnxV2O5·nH2O。由題信息可知，放電時(shí)，Zn2+可插入V2O5層間形成ZnxV2O5·nH2O，V2O5發(fā)生了還原反應(yīng)，則放電時(shí)V2O5為正極，A正確；Zn為負(fù)極，放電時(shí)Zn失去電子變?yōu)閆n2+，陽離子向正極遷移，則放電時(shí)Zn2+由負(fù)極向正極遷移，B正確；電池在放電時(shí)的總反應(yīng)為xZn＋V2O5＋nH2O===ZnxV2O5·nH2O，則其在充電時(shí)的總反應(yīng)為ZnxV2O5·nH2O===xZn＋V2O5＋nH2O，C錯(cuò)誤；充電陽極上ZnxV2O5·nH2O被氧化為V2O5，則陽極的電極反應(yīng)為ZnxV2O5·nH2O－2xe－===xZn2+＋V2O5＋nH2O，D正確。

4.(熱點(diǎn)情境題)2023年2月，我國首個(gè)兆瓦級(jí)鐵—鉻液流電池儲(chǔ)能項(xiàng)目在內(nèi)蒙古成功試運(yùn)行，該項(xiàng)目刷新了全球最大容量記錄。鐵-鉻液流電池的電解質(zhì)溶液是含鐵鹽和鉻鹽的稀鹽酸溶液。下列說法錯(cuò)誤的是()A.安全性高、成本低、綠色低碳、能量密度低是該電池的特點(diǎn)B.充電時(shí)電池的反應(yīng)為Cr3+＋Fe2+===Cr2+＋Fe3+C.放電時(shí)，電路中每流過0.1mol電子，F(xiàn)e3+濃度降低0.1mol·L-1D.負(fù)極每1molCr2+被氧化，電池中有1molH＋通過交換膜向正極轉(zhuǎn)移Cr3+，則轉(zhuǎn)移1mol電子，每個(gè)電子和每個(gè)H＋所帶電荷相同，所

解析：該裝置能作原電池和電解池；充電時(shí)，左側(cè)為陽極、右側(cè)為陰極；放電時(shí)該裝置為原電池，電路中每流過0.1mol電子，F(xiàn)e3+的物質(zhì)的量降低0.1mol；負(fù)極每1molCr2+被氧化生成1mol以二者的物質(zhì)的量相同。該電池屬于水系電池，故安全，且鐵鉻的價(jià)格低廉，其可將太陽能或風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能存儲(chǔ)，故綠色低碳，但能量密度遠(yuǎn)低于鋰電，A正確；充電時(shí)，左側(cè)為陽極、右側(cè)為陰極，則左側(cè)Fe2+失電子生成Fe3+，右側(cè)Cr3+得電子生成Cr2+，電答案：C池總反應(yīng)式為Cr3+＋Fe2+===Cr2+＋Fe3+，B正確；放電時(shí)該裝置為原電池，電路中每流過0.1mol電子，F(xiàn)e3+的物質(zhì)的量降低0.1mol，溶液體積未知，無法判斷鐵離子濃度降低值，C錯(cuò)誤；負(fù)極每1molCr2+被氧化生成1molCr3+，則轉(zhuǎn)移1mol電子，每個(gè)電子和每個(gè)H＋所帶電荷相同，所以二者的物質(zhì)的量相同，則電池中有1molH＋通過交換膜向正極轉(zhuǎn)移，D正確。[歸納提升]1.原電池正、負(fù)極的判斷

注意：原電池的正極和負(fù)極與電極材料的性質(zhì)有關(guān)，也與電解質(zhì)溶液有關(guān)，不要形成活潑電極一定作負(fù)極的思維定式。2.電極反應(yīng)式的書寫方法①直接書寫②間接書寫第一步，寫出電池總反應(yīng)式。第二步，寫出電極的正極反應(yīng)式。第三步，負(fù)極反應(yīng)式＝總反應(yīng)式－正極反應(yīng)式。①不含鹽橋②含鹽橋負(fù)極：____________________，正極：__________________考向3原電池原理的應(yīng)用

5.(教材拓展)(1)根據(jù)反應(yīng)2FeCl3

＋Cu===2FeCl2＋CuCl2設(shè)計(jì)原電池，在方框中畫出裝置圖，指出電極材料和電解質(zhì)溶液，寫出電極反應(yīng)式：(2)利用電化學(xué)原理將CO、SO2

轉(zhuǎn)化為重要化工原料，裝置如圖所示：

①若A為CO，B為H2，C為CH3OH，則通入CO的一極為______(填“正”或“負(fù)”)極。②若A為SO2，B為O2，C為H2SO4，則負(fù)極的電極反應(yīng)式為____________________。Cu===2FeCl2＋CuCl2分成兩個(gè)半反應(yīng)：Cu－2e－===Cu2+；2Fe3+＋2e－===2Fe2+。②選擇電極材料：將還原劑(Cu)作負(fù)極，活潑性比解析：(1)分為四步：①拆分反應(yīng)：將氧化還原反應(yīng)2FeCl3＋負(fù)極弱的金屬或非金屬導(dǎo)體作正極(石墨棒、鉑片)。③構(gòu)成閉合回路——單液原電池或雙液原電池(鹽橋)。④畫裝置圖：結(jié)合要求及反應(yīng)特點(diǎn)，畫出原電池裝置圖，標(biāo)出電極材料名稱、正負(fù)極、電解質(zhì)溶液等(見答案)。(2)①原電池中，通入氧化劑的電極是正極、通入還原劑的電極是負(fù)極，該反應(yīng)中C元素化合價(jià)由＋2價(jià)變?yōu)椋?價(jià)、H元素化合價(jià)由0價(jià)變?yōu)椋?價(jià)，所以CO是氧化劑，則通入CO的電極為正極。②若A為SO2，B為O2，C為H2SO4，負(fù)極上二氧化硫失電子和水反應(yīng)生成硫酸根離子和氫離子，電極反應(yīng)式為SO2＋2H2O－2e－===SO＋4H＋。①不含鹽橋②含鹽橋負(fù)極：Cu－2e－===Cu2+，正極：2Fe3+＋2e－===2Fe2+答案：(1)[解題模型]設(shè)計(jì)原電池的程序6.(2023年荊州一中月考)如圖Ⅰ、Ⅱ分別是甲、乙兩組同學(xué)將池裝置，其中C1、C2

均為碳棒。甲組向圖Ⅰ燒杯中逐滴加入適量濃鹽酸；乙組向圖ⅡB燒杯中逐滴加入適量40%NaOH溶液。下列敘述正確的是()D.乙組操作時(shí)，C1上發(fā)生的電極反應(yīng)為I2＋2e－===2I－A.甲組操作時(shí)，電流表(A)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)B.甲組操作時(shí)，溶液顏色變淺C.乙組操作時(shí)，C2

作正極答案：D

1.(2023年全國乙卷)室溫鈉－硫電池被認(rèn)為是一種成本低、比能量高的能源存儲(chǔ)系統(tǒng)。一種室溫鈉－硫電池的結(jié)構(gòu)如圖所示。將鈉箔置于聚苯并咪唑膜上作為一個(gè)電極，表面噴涂有硫黃粉末的炭化纖維素紙作為另一電極。工作時(shí)，在硫電極發(fā)生反應(yīng)：下列敘述錯(cuò)誤的是()極，即鈉電極，故充電時(shí)，Na＋由硫電極遷移至鈉電極，A錯(cuò)誤；硫黃粉在b電極上得電子與a電極釋放出的Na＋結(jié)合得到Na2Sx，

解析：由題意可知放電時(shí)硫電極得電子，硫電極為原電池正極，鈉電極為原電池負(fù)極。充電時(shí)為電解池裝置，陽離子移向陰放電時(shí)Na在a電極失去電子，失去的電子經(jīng)外電路流向b電極，電子在外電路的流向?yàn)閍→b，B正確；由題給的一系列方程式相C正確；炭化纖維素紙中含有大量的炭，炭具有良好的導(dǎo)電性，可以增強(qiáng)硫電極的導(dǎo)電性能，D正確。答案：A

2.(2023年山東卷改編)利用熱再生氨電池可實(shí)現(xiàn)CuSO4

電鍍廢液的濃縮再生。電池裝置如圖所示，甲、乙兩室均預(yù)加相同的CuSO4電鍍廢液，向甲室加入足量氨水后電池開始工作。下列說法錯(cuò)誤的是()A.甲室Cu電極為負(fù)極B.隔膜為陽離子膜C.電池總反應(yīng)為：Cu2+＋4NH3===[Cu(NH3)4]2+D.NH3

擴(kuò)散到乙室將對(duì)電池電動(dòng)勢產(chǎn)生影響

解析：向甲室加入足量氨水后電池開始工作，則甲室Cu電極答案：B溶解，變?yōu)殂~離子與氨氣形成[Cu(NH3)4]2+，因此甲室Cu電極為負(fù)極，A正確；再原電池內(nèi)電路中陽離子向正極移動(dòng)，若隔膜為陽離子膜，電極