2020版高考化学新增分大一轮复习专题6化学反应与能量变化第18讲原电池化学电源ppt课件苏教版.pptx
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1、原电池化学电源原电池化学电源第第1818讲讲专题6化学反应与能量变化大一轮复习讲义考纲要求KAOGANGYAOQIU1.理解原电池的工作原理,能写出简单电极反应和电池反应方程式。2.了解常见的化学电源,认识化学能与电能相互转化的重要应用。3.了解研制新型化学电源的重要性。考点一原电池的工作原理及应用考点二常见化学电源及工作原理探究高考明确考向课时作业内容索引NEIRONGSUOYIN01考点一原电池的工作原理及应用1.概念和反应本质知识梳理ZHISHISHULI原电池是把化学能转化为电能的装置,其反应本质是 。2.构成条件(1)一看反应:看是否有能自发进行的氧化还原反应发生(一般是活泼性强的金
2、属与电解质溶液反应)。(2)二看两电极:一般是活泼性不同的两电极。(3)三看是否形成闭合回路,形成闭合回路需三个条件:电解质溶液;两电极直接或间接接触;两电极插入电解质溶液中。氧化还原反应3.工作原理以锌铜原电池为例(1)反应原理电极名称负极正极电极材料锌片铜片电极反应_反应类型_电子流向由Zn片沿导线流向Cu片盐桥中离子移向盐桥含饱和KCl溶液,K移向 极,Cl移向 极Zn2e=Zn2Cu22e=Cu氧化反应还原反应正负(2)盐桥的组成和作用盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻。盐桥的作用:a.连接内电路,形成闭合回路;b.平衡电荷,使原电池不断产生电流。4.原电池原理的应
3、用(1)比较金属的活动性强弱:原电池中,负极一般是活动性 的金属,正极一般是活动性较弱的金属(或非金属)。(2)加快化学反应速率:氧化还原反应形成原电池时,反应速率加快。(3)用于金属的防护:将需要保护的金属制品作原电池的 而受到保护。(4)设计制作化学电源首先将氧化还原反应分成两个半反应。根据原电池的工作原理,结合两个半反应,选择正、负电极材料以及电解质溶液。较强正极(1)理论上,任何自发的氧化还原反应都可设计成原电池()(2)在原电池中,发生氧化反应的一极一定是负极()(3)在锌铜原电池中,因为有电子通过电解质溶液形成闭合回路,所以有电流产生()(4)原电池工作时,溶液中的阳离子向负极移动
4、,盐桥中的阳离子向正极移动()(5)两种活泼性不同的金属组成原电池的两极,活泼金属一定作负极()(6)一般来说,带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池效率高()辨析易错易混正误判断1.在如图所示的4个装置中,不能形成原电池的是_(填序号),并指出原因_。提升思维能力深度思考中酒精是非电解质;中未形成闭合回路2.设计原电池装置证明Fe3的氧化性比Cu2强。(1)写出能说明氧化性Fe3大于Cu2的离子方程式:_。(2)若要将上述反应设计成原电池,电极反应式分别是:负极:_。正极:_。2Fe3Cu=2Fe2Cu2Cu2e=Cu22Fe32e=2Fe2(3)在框中画出装置图,指出电极材料和电解质溶
5、液:不含盐桥含盐桥题组一原电池的工作原理1.课堂学习中,同学们利用铝条、锌片、铜片、导线、电流计、橙汁、烧杯等用品探究原电池的组成。下列结论错误的是A.原电池是将化学能转化成电能的装置B.原电池由电极、电解质溶液和导线等组成C.图中a极为铝条、b极为锌片时,导线中会产生电流D.图中a极为锌片、b极为铜片时,电子由铜片通过导线流向锌片解题探究JIETITANJIU解析D项,a极为负极,电子由负极(锌片)流出。2.(2015天津理综,4)锌铜原电池装置如图所示,其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过,下列有关叙述正确的是A.铜电极上发生氧化反应B.电池工作一段时间后,甲池的 减小C.电池工作一段
6、时间后,乙池溶液的总质量增加D.阴、阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动,保持溶液中电荷平衡3.(2018盐城调研)分析下图所示的四个原电池装置,其中结论正确的是 A.中Mg作负极,中Fe作负极B.中Mg作正极,电极反应式为6H2O6e=6OH3H2C.中Fe作负极,电极反应式为Fe2e=Fe2D.中Cu作正极,电极反应式为O22H2O4e=4OH原电池的工作原理简图注意电子移动方向:从负极流出沿导线流入正极,电子不能通过电解质溶液。若有盐桥,盐桥中的阴离子移向负极区,阳离子移向正极区。若有交换膜,离子可选择性通过交换膜,如阳离子交换膜,阳离子可通过交换膜移向正极。归纳总结归纳总结题组二原电池
7、原理的应用4.(加快化学反应速率)等质量的两份锌粉a、b,分别加入过量的稀H2SO4中,同时向a中滴入少量的CuSO4溶液,如图表示产生H2的体积(V)与时间(t)的关系,其中正确的是解析a中Zn与CuSO4溶液反应置换出Cu,Zn的量减少,产生H2的量减少,但Zn、Cu和稀H2SO4形成原电池,加快反应速率,D项图示符合要求。5.(比较金属活动性)有a、b、c、d四个金属电极,有关的实验装置及部分实验现象如下:实验装置部分实验现象a极质量减少;b极质量增加b极有气体产生;c极无变化d极溶解;c极有气体产生电流从a极流向d极由此可判断这四种金属的活动顺序是A.abcd B.bcda C.dab
8、c D.abdc6.(金属的防护)为保护地下钢管不受腐蚀,可采取的措施有A.与石墨棒相连 B.与铜板相连C.埋在潮湿、疏松的土壤中D.与锌板相连解析A项,石墨棒与铁构成原电池,铁活泼,失电子作负极,被腐蚀;B项,铜板与铁构成原电池,铁比铜活泼,失电子作负极,被腐蚀;C项,在潮湿、疏松的土壤中,铁与土壤中的碳、水、空气构成原电池,铁失电子作负极,被腐蚀;D项,锌板与铁构成原电池,锌比铁活泼,锌失电子作负极,锌被腐蚀,铁被保护。题组三聚焦“盐桥”原电池7.根据右图,下列判断中正确的是A.烧杯a中的溶液pH升高B.烧杯b中发生氧化反应C.烧杯a中发生的反应为2H2e=H2D.烧杯b中发生的反应为2C
9、l2e=Cl2解析由题给原电池装置可知,电子经过导线,由Zn电极流向Fe电极,则O2在Fe电极发生还原反应:O22H2O4e=4OH,烧杯a中c(OH)增大,溶液的pH升高;烧杯b中,Zn发生氧化反应:Zn2e=Zn2。8.控制适合的条件,将反应2Fe32I2Fe2I2设计成如下图所示的原电池。下列判断不正确的是A.反应开始时,乙中石墨电极上发生氧化反应B.反应开始时,甲中石墨电极上Fe3被还原C.电流计读数为零时,反应达到化学平衡状态D.电流计读数为零后,在甲中加入FeCl2固体,乙中的石墨电极为负极9.依据氧化还原反应:2Ag(aq)Cu(s)=Cu2(aq)2Ag(s)设计的原电池如图所
10、示(盐桥为盛有KNO3琼脂的U形管)。请回答下列问题:(1)电极X的材料是_;电解质溶液Y是_(填化学式)。(2)银电极为电池的_极,其电极反应为_。(3)盐桥中的 移向_溶液。CuAgNO3正Age=AgCu(NO3)202考点二常见化学电源及工作原理一、一次电池:只能使用一次,不能充电复原继续使用1.碱性锌锰干电池知识梳理ZHISHISHULI总反应:Zn2MnO22H2O=2MnOOHZn(OH)2。负极材料:。电极反应:。正极材料:碳棒。电极反应:。ZnZn2OH2e=Zn(OH)22MnO22H2O2e=2MnOOH2OH2.纽扣式锌银电池总反应:。电解质是 。负极材料:。电极反应:
11、。正极材料:。电极反应:。ZnAg2OH2O=Zn(OH)22AgKOHZnZn2OH2e=Zn(OH)2Ag2OAg2OH2O2e=2Ag2OH3.锂电池LiSOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳,电解液是LiAlCl4SOCl2。电池的总反应可表示为8Li3SOCl2=6LiClLi2SO32S。(1)负极材料为_,电极反应为_。(2)正极的电极反应为_。锂8Li8e=8Li3SOCl28e=2S 6Cl二、二次电池:放电后能充电复原继续使用1.铅蓄电池总反应:Pb(s)PbO2(s)2H2SO4(aq)2PbSO4(s)2H2O(l)(1)放电时原电池负极反应:;正
12、极反应:。(2)充电时电解池阴极反应:;阳极反应:。2.图解二次电池的充放电3.二次电池的充放电规律(1)充电时电极的连接:充电的目的是使电池恢复其供电能力,因此负极应与电源的负极相连以获得电子,可简记为负接负后作阴极,正接正后作阳极。(2)工作时的电极反应式:同一电极上的电极反应式,在充电与放电时,形式上恰好是相反的;同一电极周围的溶液,充电与放电时pH的变化趋势也恰好相反。三、“高效、环境友好”的燃料电池1.氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池,可分为酸性和碱性两种。种类酸性碱性负极反应式2H24e=4H_正极反应式_O22H2O4e=4OH电池总反应式2H2O2=2H2O备注燃料电池的电极
13、不参与反应,有很强的催化活性,起导电作用2H24OH4e=4H2OO24e4H=2H2O2.解答燃料电池题目的思维模型3.解答燃料电池题目的几个关键点(1)要注意介质是什么?是电解质溶液还是熔融盐或氧化物。(2)通入负极的物质为燃料,通入正极的物质为氧气。(3)通过介质中离子的移动方向,可判断电池的正负极,同时考虑该离子参与靠近一极的电极反应。(1)太阳能电池不属于原电池()(2)手机、电脑中使用的锂电池属于一次电池()(3)铅蓄电池放电时,正极与负极质量均增加()(4)碱性锌锰干电池是一次电池,其中MnO2是催化剂,可使锌锰干电池的比能量高、可储存时间长()(5)燃料电池工作时燃料在电池中燃
14、烧,然后热能转化为电能()(6)以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池,放电过程中,H从正极区向负极区迁移()(7)铅蓄电池工作时,当电路中转移0.1 mol电子时,负极增重4.8 g()辨析易错易混正误判断题组一根据图示理解化学电源1.普通锌锰干电池的简图如图所示,它是用锌皮制成的锌筒作电极,中央插一根碳棒,碳棒顶端加一铜帽。在石墨碳棒周围填满二氧化锰和炭黑的混合物,并用离子可以通过的长纤维纸包裹作隔膜,隔膜外是用氯化锌、氯化铵和淀粉等调成糊状作电解质溶液。该电池工作时的总反应为Zn 2MnO2=Zn(NH3)22Mn2O3H2O。下列关于锌锰干电池的说法中正确的是A.当该电池电压逐渐下降后,利用电
15、解原理能重新充电复原B.电池负极反应式为2MnO2 2e=Mn2O32NH3H2OC.原电池工作时,电子从负极通过外电路流向正极D.外电路中每通过0.1 mol电子,锌的质量理论上减小3.25 g解题探究JIETITANJIU2.LiFeS2电池是目前电池中综合性能最好的一种电池,其结构如图所示。已知电池放电时的反应为4LiFeS2=Fe2Li2S。下列说法正确的是A.Li为电池的正极B.电池工作时,Li向负极移动C.正极的电极反应式为FeS24e=Fe2S2D.将熔融的LiCF3SO3改为LiCl的水溶液,电池性能更好B项,电池工作时,阳离子(Li)移向正极;D项,由于2Li2H2O=2Li
16、OHH2,故不能用LiCl的水溶液作为电解质溶液。3.下图为钠高能电池的结构示意图,该电池的工作温度为320 左右,电池的反应式为2NaxS=Na2Sx,正极的电极反应式为_。M(由Na2O和Al2O3制得)的两个作用是_。2e=Na2Sx)导电和隔离钠与硫题组二可充电电池4.(二次电池的理解与应用)镍镉(NiCd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液,其充、放电按下式进行:Cd2NiOOH2H2O Cd(OH)22Ni(OH)2,有关该电池的说法正确的是A.充电时阳极反应:Ni(OH)2OHe=NiOOHH2OB.充电过程是化学能转化为电能的过程C.放电时
17、负极附近溶液的碱性不变D.放电时电解质溶液中的OH向正极移动5.(2016四川理综,5)某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池,放电时电池总反应为Li1xCoO2LixC6=LiCoO2C6(x1)。下列关于该电池的说法不正确的是A.放电时,Li在电解质中由负极向正极迁移B.放电时,负极的电极反应式为LixC6xe=xLiC6C.充电时,若转移1 mol e,石墨(C6)电极将增重7x gD.充电时,阳极的电极反应式为LiCoO2xe=Li1xCoO2xLi解析放电时,负极反应为LixC6xe=xLiC6,正极反应为Li1xCoO2xexLi=LiCoO2,A、B正确;充电时,阴极反应为xLi
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