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高中化学课件,此,ppt,下载后可自行编辑,专题十四 原电池,【,高考帮,化学,】,专题十四 原电池,考情精解读,A.,考点帮,知识全通关,目录,CONTENTS,考纲要求,命题规律,命题分析预测,考点,1,原电池,考点,2,常见的化学电源,知识体系构建,核心素养聚焦,方法,1,原电池正、负极的判断及电极反应式的书写,方法,2,原电池原理的五大应用,微课,3,以“锂电池”为背景的电化学试题剖析,B.,方法帮,素养大提升,C.,考法帮,考向全扫描,考向,1,结合金属,空气燃料电池考查原电池的工作原理,考向,2,原电池中电极反应式的书写,考向,3,以“可呼吸”的,Na-CO,2,二次电池为背景考查理性思维能力,考情精解读,考纲要求,命题规律,核心素养聚焦,命题分析预测,知识体系构建,1.,理解原电池的构成、工作原理及应用,能书写电极反应和总反应方程式。,2.,了解常见化学电源的种类及其工作原理,考纲要求,命题规律,核心考点,考题取样,考向必究,原电池,2018,全国卷,T12,结合,“,可呼吸,”,的,Na-CO,2,二次电池,考查原电池原理,(,考向,3),2017,全国卷,T11,结合全固态锂硫电池考查原电池的工作原理,(,微课聚焦,),常见的化学电源,2016,全国卷,T11,结合锌,空气燃料电池考查原电池的工作原理,(,考向,1),2015,新课标全国卷,T26(1),考查酸性锌锰干电池电极反应式的书写,(,考向,2),核心素养聚焦,电化学在高考中比较关注科技背景及电化学原理的实际应用,考查化学学科素养中的“证据推理与模型认知”,引导考生具有证据意识,;,考查化学学科素养中的“科学态度与社会责任”,关注绿色化学理念,引导考生在实践中逐步形成节约成本、循环利用、保护环境等观念,考情分析化学电池是当今世界广泛用于供能的重要装置,属于考生应该掌握的知识。高考有关原电池的考查一直是常考常新,设题背景新、设问角度新、解答方式新。虽电池的种类多样,但主要考查原电池的基本工作原理,着重考查考生对原理的迁移应用能力。命题主要有两种形式,:(1),在选择题中,常以新型电池的形式对原电池的工作原理进行考查,分值为,6,分,;(2),在非选择题中,常结合元素化合物、物质的分离和提纯等知识,考查电极反应式的书写,以及利用电子守恒进行相关计算,分值为,46,分。,命题预测预计,2020,年高考仍然会以新型电池为切入点,考查原电池的工作原理及应用、电极反应式的书写及判断、溶液中离子的迁移及浓度变化、二次电池的充放电过程分析及其他有关问题,命题分析预测,知识体系构建,A.,考点帮,知识全通关,考点,1,原电池,考点,2,常见的化学电源,考点,1,原电池（重点）,1.,原电池,(1),定义,:,将化学能转化为电能的装置。,(2),原电池的电极,负极,:,电子流出,活动性较强,发生氧化反应,;,正极,:,电子流入,活动性较弱,发生还原反应。,(3),原电池的构成条件,两个活动性不同的电极,(,燃料电池的两个电极可以相同,),。,两个电极上分别发生氧化反应、还原反应。,形成闭合回路,(,利用电解质,),。,化学 专题十四 原电池,注意,1.,原电池的电极反应一定是氧化反应或还原反应,但电池总反应却不一定是氧化还原反应,;,沉淀反应、中和反应等非氧化还原反应也可以设计为原电池。,2.,原电池中的电解质既可以是电解质的水溶液,又可以是能传导离子的固体电解质或熔融电解质,还可以是有机电解质溶液。,(4)“,三看,”,判定原电池,一看有无外接电源,若有外接电源则为电解池,若无外接电源则可能为原电池,;,二看电极是否用导线相连,并与电解质形成闭合电路,;,三看电极能否发生氧化反应或还原反应。,化学 专题十四 原电池,2.,原电池的工作原理,(,以,Zn-Cu,原电池为例,),甲,(,双液电池,),乙,(,单液电池,),化学 专题十四 原电池,(1),原理分析,电极名称,负极,正极,电极材料,Zn,Cu,电极反应,Zn-2e,-,Zn,2+,Cu,2+,+2e,-,Cu,反应类型,氧化反应,还原反应,电子流向,由负极沿导线流向正极,阴、阳离子移动方向,电解质溶液中,阳离子移向正极,阴离子移向负极,化学 专题十四 原电池,注意,1.,无论在原电池中还是在电解池中,电子均不能通过电解质溶液。,2.,盐桥的组成和作用,:(1),盐桥中通常装有由饱和的,KCl,、,KNO,3,等溶液和琼脂制成的胶冻。,(2),盐桥的作用是连接内电路,形成闭合回路,;,平衡电荷,使原电池不断产生电流。,化学 专题十四 原电池,(2),辨明原电池中的三个移动方向,电子方向,:,从负极沿导线流向正极,;,电流方向,:,从正极沿导线流向负极,;,离子的迁移方向,:,通常情况下,电解质溶液中,阴离子向负极迁移,阳离子向正极迁移。,在原电池中,电流方向与电子流动方向相反。,注意,化学 专题十四 原电池,考点,2,常见的化学电源（重点）,1.,一次电池,(1),普通锌锰电池和碱性锌锰电池,普通锌锰电池,碱性锌锰电池,装置,负极,锌筒,(,作外壳,),锌粉,(,在电池内部,),电解质,及,pH,NH,4,Cl,糊,pH7,电极,反应,负极,:Zn-2e,-,Zn,2+,正极,:2MnO,2,+2e,-,+2H,+,2MnOOH,或,2N,+2MnO,2,+2e,-,2MnOOH+2NH,3,总反应,:Zn+2MnO,2,+2H,+,Zn,2+,+2MnOOH,或,Zn+2MnO,2,+2N,Zn,2+,+2NH,3,+2MnOOH,负极,:Zn+2OH,-,-2e,-,Zn(OH),2,正极,: 2MnO,2,+2H,2,O+2e,-,2MnOOH+2OH,-,总反应,:Zn + 2MnO,2,+2H,2,O,2MnOOH+Zn(OH),2,续表,化学 专题十四 原电池,特点,优点,:,制作简单,价格便宜,;,缺点,:,锌外壳逐渐变薄,最后内部糊状的电解质会泄漏出来,腐蚀电器,优点,:,与普通锌锰电池相比,碱性锌锰电池的负极在电池的内部,反应时不易发生电解质的泄漏,;,单位质量所输出的电能多且可储存时间长,能产生大电流并连续放电,续表,化学 专题十四 原电池,(2),锂金属电池,锂金属电池是用金属锂作负极,石墨作正极,电解质溶液是无水四氯铝酸锂,(LiAlCl,4,),的亚硫酰氯,(SOCl,2,),溶液。,化学 专题十四 原电池,Li-SOCl,2,电池可用于心脏起搏器中。人教版化学,(,选修,4),第,76,页表,4-1,中专门介绍了锂亚硫酰氯电池,第,59,页习题第,9,题考查了亚硫酰氯和水的反应,因此该电池值得重视。,教材链接,化学 专题十四 原电池,装置,电极的连接方法,2.,二次电池,(,以铅蓄电池为例,),(1),铅蓄电池,化学 专题十四 原电池,(2),铅蓄电池的电极反应,放电时的电极反应,充电时的电极反应,负极,Pb+ S,-2e,-,PbSO,4,(,氧化反应,),阴极,PbSO,4,+2e,-,Pb+S,(,还原反应,),正极,PbO,2,+4H,+,+S,+2e,-,PbSO,4,+2H,2,O,(,还原反应,),阳极,PbSO,4,+2H,2,O-2e,-,PbO,2,+4H,+,+S,(,氧化反应,),总反应,Pb+PbO,2,+2H,2,SO,4,2PbSO,4,+2H,2,O,总反应,2PbSO,4,+2H,2,O,Pb+PbO,2,+2H,2,SO,4,化学 专题十四 原电池,3.,燃料电池,燃料电池是一种高效、环境友好的发电装置,是一种将燃料与氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电池。氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池,在不同介质中的电极反应式不同。,化学 专题十四 原电池,电池总反应,2H,2,+O,2,2H,2,O,介质,酸性,(H,+,),负极,:2H,2,-4e,-,4H,+,正极,:O,2,+4H,+,+4e,-,2H,2,O,中性,(Na,2,SO,4,),负极,:2H,2,-4e,-,4H,+,正极,:O,2,+2H,2,O+4e,-,4OH,-,碱性,(OH,-,),负极,:2H,2,+4OH,-,-4e,-,4H,2,O,正极,:O,2,+2H,2,O+4e,-,4OH,-,化学 专题十四 原电池,教材拓展,如何判断一种电池的优劣或是否适合某种需要,主要看电池的比能量或比功率的大小和可储存时间的长短。电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少称为比能量,;,电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小称为比功率。除特殊情况外,质量轻、体积小而输出电能多、功率大、可储存时间长的电池,更适合使用者的需要。,化学 专题十四 原电池,B.,方法帮,素养大提升,方法,1,原电池正、负极的判断及电极反应式的书写,方法,2,原电池原理的五大应用,微课,3,以“锂电池”为背景的电化学试题剖析,方法,方法解读：,1.,判断原电池正、负极的,5,种方法,注意,原电池正、负极的判断不仅与电极材料的性质有关,也与电解质溶液有关。如常温下,Fe,、,Cu,在稀硫酸中构成原电池时,Fe,作负极,Cu,作正极,;,若以浓硝酸为电解质溶液,则刚开始时,Fe,为负极,Cu,为正极,很快,Fe,在浓硝酸中发生钝化,此时,Fe,为正极,Cu,为负极。,化学 专题十四 原电池,2.,原电池电极反应式的书写,(1),一般电极反应式的书写,化学 专题十四 原电池,(2)“,公式法,”,书写新型化学电池电极反应式,化学 专题十四 原电池,例如全钒氧化还原电池,(,电解质溶液显酸性,),正极的氧化剂为,V,得电子被还原为,VO,2+,根据,“,公式法,”,可先把正极反应写为,“V,+e,-,VO,2+,”,再根据电荷守恒和电解质溶液显酸性,在电极反应式左边补充,“2H,+,”,、右边补充,“H,2,O”,得正极的电极反应式,:V,+e,-,+2H,+,VO,2+,+H,2,O,。,化学 专题十四 原电池,(3)“,加减法,”,书写复杂化学电池电极反应式,书写时要遵循电荷守恒、质量守恒等。,化学 专题十四 原电池,示例,1,原电池原理,用铜片、银片、,Cu(NO,3,),2,溶液、,AgNO,3,溶液、导线和盐桥,(,装有琼脂,-KNO,3,的,U,形管,),构成一个原电池,(,如图,),。下列有关该原电池的叙述中错误的是,A.,在外电路中,电子由铜电极流向银电极,B.,正极反应,:Ag,+,+e,-,Ag,C.,实验过程中取出盐桥,原电池仍继续工作,D.,将铜片浸入,AgNO,3,溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同,化学 专题十四 原电池,解析该原电池中铜作负极,银作正极,在外电路中,电子由铜电极流向银电极,A,正确,;,该原电池中,Ag,+,在正极上得到电子,电极反应式为,Ag,+,+e,-,Ag,B,正确,;,实验过程中取出盐桥,不能形成闭合回路,原电池不能继续工作,C,错误,;,该原电池的总反应为,Cu+2AgNO,3,Cu(NO,3,),2,+2Ag,D,正确。,答案,C,化学 专题十四 原电池,示例,2,燃料电池,2015,江苏,10,2,分,一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是,A.,反应,CH,4,+H,2,O 3H,2,+CO,每消耗,1 mol CH,4,转移,12 mol,电子,B.,电极,A,上,H,2,参与的电极反应为,:H,2,+2OH,-,-2e,-,2H,2,O,C.,电池工作时,C,向电极,B,移动,D.,电极,B,上发生的电极反应为,:O,2,+2CO,2,+4e,-,2C,化学 专题十四 原电池,思维导引,“,加减法,”,书写熔融碳酸盐燃料电池电极反应式,化学 专题十四 原电池,解析,CH,4,中的,C,为,-4,价,反应后生成的,CO,中,C,为,+2,价,每消耗,1 mol CH,4,转移,6 mol e,-,A,项错误,;,从装置图看,电池工作过程中没有,OH,-,参与,B,项错误,;,该燃料电池中,电极,B,为正极,电极,A,为负极,电池工作时,C,移向负极, C,项错误,;,在电极,B,上,O,2,得到电子与,CO,2,反应转化为,C, D,项正确。,答案,D,化学 专题十四 原电池,规律总结,甲烷燃料电池在四种常见介质中的电极反应总结,负,极,正,极,化学 专题十四 原电池,拓展延伸,“,加减法,”,书写另外三种常见燃料电池的负极反应式,电池种类,导电,离子,总反应方程式,正极反应式,负极反应式,酸性甲醇燃料电池,H,+,2CH,3,OH+3O,2,2CO,2,+4H,2,O,3O,2,+12H,+,+,12e,-,6H,2,O,2CH,3,OH-12e,-,+,2H,2,O 2CO,2,+,12H,+,化学 专题十四 原电池,丁烷固体氧化物燃料电池,O,2-,2C,4,H,10,+13O,2,8CO,2,+10H,2,O,13O,2,+52e,-,26O,2-,2C,4,H,10,+26O,2-,-52e,-,8CO,2,+10H,2,O,CO-,熔融碳酸,盐燃料电池,C,2CO+O,2,2CO,2,O,2,+4e,-,+2CO,2,2C,2CO-4e,-,+,2C,4CO,2,续表,化学 专题十四 原电池,示例,3,电极反应式的书写,高考组合题,请回答下列问题。,(1)2015,海南,15(4),1,分,如图所示原电池正极的反应式为,。,(2)2013,北京,26(4),4,分,通过,NO,x,传感器可监测,NO,x,的含量,其工作原理示意图如图所示,:,Pt,电极上发生的是,反应,(,填,“,氧化,”,或,“,还原,”),。,写出,NiO,电极的电极反应式,:,。,化学 专题十四 原电池,解析,(1)Cu,比,Ag,活泼,该原电池中,Cu,作负极,Ag,作正极,正极发生的反应为,Ag,+,得电子生成,Ag,。,(2),在原电池中,阴离子向负极移动,所以,Pt,电极为正极,发生还原反应。,NiO,电极上发生氧化反应,电极反应式为,NO+O,2-,-2e,-,NO,2,。,答案,(1)Ag,+,+e,-,Ag,(2),还原,NO+O,2-,-2e,-,NO,2,化学 专题十四 原电池,拓展变式,2018,四川绵阳一诊,利用微生物可将废水中苯酚的化学能直接转化为电能,装置如图所示。电池工作时,下列说法正确的是,(,),A.a,极为正极,发生氧化反应,B.b,极的电极反应式为,2N,+12H,+,-10e,-,N,2,+6H,2,O,C.,中间室的,Cl,-,向左室移动,D.,左室消耗苯酚,(C,6,H,5,OH)9.4 g,时,用电器流过,2.4 mol,电子,化学 专题十四 原电池,C,由题图可知,在,b,极上,N,转化为,N,2,发生得电子的还原反应,故,b,极为正极,a,极为负极,A,项错误,;b,极的电极反应式为,2N,+12H,+,+10e,-,N,2,+6H,2,O,B,项错误,;,原电池中阴离子向负极移动,故,C,项正确,;,左室消耗苯酚的电极反应式为,C,6,H,5,OH-28e,-,+11H,2,O 6CO,2,+28H,+,9.4 g,苯酚的物质的量为,0.1 mol,故用电器应流过,2.8 mol,电子,D,项错误。,化学 专题十四 原电池,方法,2,原电池原理的五大应用,方法解读,1.,比较不同金属的活动性强弱,根据原电池原理可知,在原电池反应过程中,一般活动性强的金属作负极,而活动性弱的金属,(,或石墨棒,),作正极。现有两种金属,A,和,B,用导线将,A,和,B,连接后,插入稀硫酸中,一段时间后,若观察到,A,极溶解,而,B,极上有气体放出,说明在原电池工作过程中,A,失去电子作负极,B,作正极,则金属活动性,:AB,。,2.,用于金属的防护,使被保护的金属制品,(,如船舶的外壳,),作原电池的正极,镶嵌在船壳表面的锌块作原电池的负极被腐蚀,这就是教材上讲的牺牲阳极的阴极保护法。,3.,加快氧化还原反应的速率,实验室制氢气时,粗锌与稀硫酸反应的速率比纯锌与稀硫酸反应的速率大,因为粗锌中的杂质金属会与锌、稀硫酸形成原电池,加快反应速率,;,或者在锌与稀硫酸的反应体系中加入少量硫酸铜,因锌置换出少量铜形成无数微型,Zn-Cu,原电池而加快反应速率。,化学 专题十四 原电池,4.,使变黑的银质器皿复原,银质器皿长久放置于空气中,其表面会生成,Ag,2,S,而逐渐变黑,(4Ag+O,2,+2H,2,S 2Ag,2,S+2H,2,O),在铝质容器,(,作负极,),中加入食盐溶液,再将变黑的银器,(,作正极,),浸入该溶液中,一段时间后因发生原电池反应,黑色,Ag,2,S,被还原为银白色的单质银,该法能使银器复原。,5.,设计原电池,(1),将氧化还原反应分成两个半反应,(,氧化反应和还原反应,),。,(2),根据原电池的反应特点,结合两个半反应找出合适的正、负极材料和电解质溶液。,化学 专题十四 原电池,原电池的电极材料必须能导电。一般情况下,负极材料能够与电解质溶液反应,容易失去电子,故负极材料一般是活泼金属,;,正极材料一般和负极材料不同,因为只有正极和负极产生电势差时,电子才能定向移动。,一般情况下,电解质溶液中的物质要能够与负极材料发生反应。如果设置盐桥,则一般情况下,负极区电解质溶液要选用与负极材料相对应的阳离子的盐溶液,正极区电解质溶液为正极反应物的溶液。,电极材料的选择,电解质溶液的选择,化学 专题十四 原电池,示例,4,比较不同金属的活动性强弱,M,、,N,、,P,、,E,四种金属,已知,:,M+N,2+,N+M,2+,;,M,、,P,用导线连接放入硫酸氢钠溶液中,M,表面有大量气泡逸出,;,N,、,E,用导线连接放入,E,的硫酸盐溶液中,电极反应为,E,2+,+2e,-,E,N-2e,-,N,2+,。则这四种金属的还原性由强到弱的顺序是,A.PMNEB.ENMP,C.PNMED.EPMN,化学 专题十四 原电池,解析由,知,金属活动性,:MN;M,、,P,用导线连接放入硫酸氢钠溶液中,M,表面有大量气泡逸出,说明,M,作原电池的正极,故金属活动性,:PM;N,、,E,构成的原电池中,N,作负极,故金属活动性,:NE,。综合可知,A,正确。,答案,A,化学 专题十四 原电池,示例,5,原电池的设计,利用反应,2FeCl,3,+Cu 2FeCl,2,+CuCl,2,设计一个原电池装置。,(1),画出简易装置图,标明电极材料和电解质溶液。,(2),简易装置的效率不高,电流在短时间内就会衰减。为解决以上问题,常将原电池设计成带盐桥的装置,画出该原电池带盐桥的装置,标明电极材料和电解质溶液。,(3),写出两个电极上的电极反应。,负极,:,正极,:,。,化学 专题十四 原电池,思维导引,首先确定两电极,分析原电池的电极反应,然后根据电极反应确定电解质溶液。,解析首先将已知的反应拆成两个半反应,:Cu-2e,-,Cu,2+,、,2Fe,3+,+2e,-,2Fe,2+,然后结合原电池的电极反应特点分析可知,该原电池的负极材料为,Cu,正极材料选用比铜活动性差且能导电的材料即可。,答案,(1),(2),(3)Cu-2e,-,Cu,2+,2Fe,3+,+2e,-,2Fe,2+,化学 专题十四 原电池,突破攻略,原电池设计类试题的解题思路为,(1),利用氧化还原反应知识判断题给总反应中的氧化反应、还原反应,;(2),选择合适的电极材料和电解质溶液,;,(3),画出原电池装置图。画图时应注意,:,电极材料和导线的粗细差异,;,电解质溶液也要画出,;,简易装置图和带有盐桥的装置图的区别。,化学 专题十四 原电池,微课,3,以“锂电池”为背景的电化学试题剖析,微点解读,锂电池分为锂金属电池和锂离子电池。锂金属电池的负极材料是金属锂或锂合金,工作时金属锂失去电子被氧化为,Li,+,负极反应均为,Li-e,-,Li,+,负极生成的,Li,+,经过电解质定向移动到正极。由于单质锂是活泼金属,易与空气中的,H,2,O,、,O,2,反应,所以必须在无水、无氧的条件下组装锂金属电池。锂离子电池充电时阴极反应式一般为,6C+xLi,+,+xe,-,Li,x,C,6,;,放电时负极反应是充电时阴极反应的逆过程,:Li,x,C,6,-xe,-,6C+xLi,+,。,1.,常见的锂金属电池,锂锰电池,(,全称为锂,二氧化锰电池,),正极活性物质是,MnO,2,电解质是高氯酸锂,(LiClO,4,),溶于混合有机溶剂中,正极反应式为,MnO,2,+Li,+,+e,-,LiMnO,2,总反应式为,Li+MnO,2,LiMnO,2,锂亚硫酰氯电池,该电池的电解质是无水四氯铝酸锂,(LiAlCl,4,),的亚硫酰氯,(SOCl,2,),溶液,正极反应式为,2SOCl,2,+4e,-,4Cl,-,+S+SO,2,电池的总反应式为,4Li+2SOCl,2,4LiCl+S+SO,2,。由于锂是活泼金属,易与,H,2,O,、,O,2,反应,SOCl,2,也可与水反应,(SOCl,2,+H,2,O SO,2,+2HCl),所以组装该电池时必须在无水、无氧的条件下进行,化学 专题十四 原电池,全固态锂硫电池,电池反应为,16Li+,x,S,8,8Li,2,S,x,(2x8),。原理图为,放电时正极,a,的变化过程为,S,8,Li,2,S,8,Li,2,S,6,Li,2,S,4,Li,2,S,2,正极发生的反应依次为,S,8,+2Li,+,+2e,-,Li,2,S,8,、,3Li,2,S,8,+2Li,+,+2e,-,4Li,2,S,6,、,2Li,2,S,6,+2Li,+,+2e,-,3Li,2,S,4,、,Li,2,S,4,+2Li,+,+2e,-,2Li,2,S,2,续表,化学 专题十四 原电池,2.,锂离子电池,锂离子电池充电、放电时不同正极材料上的电极反应、电池总反应如表所示。,正极材料,充电时阳极反应式,放电时正极反应式,电池总反应式,LiFePO,4,LiFePO,4,-,x,e,-,x,Li,+,+Li,1-,x,FePO,4,Li,1-,x,FePO,4,+,x,Li,+,+,x,e,-,L,iFePO,4,LiFePO,4,+6C,Li,1-,x,FePO,4,+Li,x,C,6,LiCoO,2,LiCoO,2,-,x,e,-,x,Li,+,+Li,1-,x,CoO,2,Li,1-,x,CoO,2,+,x,Li,+,+,x,e,-,LiCoO,2,LiCoO,2,+6C,Li,1-,x,CoO,2,+Li,x,C,6,LiMn,2,O,4,LiMn,2,O,4,-,x,e,-,x,Li,+,+Li,1-,x,Mn,2,O,4,Li,1-,x,Mn,2,O,4,+,x,Li,+,+,x,e,-,LiMn,2,O,4,LiMn,2,O,4,+6C Li,1-,x,Mn,2,O,4,+Li,x,C,6,化学 专题十四 原电池,示例,6,某学生设计的四种锂,空气电池的工作原理示意图如图所示,固体电解质膜只允许,Li,+,通过,其中不正确的是,化学 专题十四 原电池,解析金属锂是活泼金属,与水接触时会发生反应,:2Li+2H,2,O 2LiOH+H,2,所以锂电极不能与水基电解质直接接触,观察对比会发现,只有,A,项中金属锂电极与水基电解质直接接触,故,A,项不正确。,答案,A,化学 专题十四 原电池,示例,7,2017,全国卷,11,6,分,全固态锂硫电池能量密度高、成本低,其工作原理如图所示,其中电极,a,常用掺有石墨烯的,S,8,材料,电池反应为,:16Li+xS,8,8Li,2,S,x,(2x8),。下列说法错误的是,A.,电池工作时,正极可发生反应,:2Li,2,S,6,+2Li,+,+2e,-,3Li,2,S,4,B.,电池工作时,外电路中流过,0.02 mol,电子,负极材料减重,0.14 g,C.,石墨烯的作用主要是提高电极,a,的导电性,D.,电池充电时间越长,电池中,Li,2,S,2,的量越多,化学 专题十四 原电池,解析原理图中金属锂失去电子被氧化为,Li,+,故电极,b,作电池负极,电极,a,作电池正极。放电时电极,a,的变化过程依次为,S,8,Li,2,S,8,Li,2,S,6,Li,2,S,4,Li,2,S,2,正极可发生的反应依次有,S,8,+2Li,+,+2e,-,Li,2,S,8,、,3Li,2,S,8,+2Li,+,+2e,-,4Li,2,S,6,、,2Li,2,S,6,+2Li,+,+2e,-,3Li,2,S,4,、,Li,2,S,4,+2Li,+,+2e,-,2Li,2,S,2,A,正确。负极反应为,Li-e,-,Li,+,“,外电路中流过,0.02 mol,电子,”,表明有,0.02 mol Li,被氧化,负极材料减重,7 g/mol0.02 mol=0.14 g,B,正确。石墨烯具有良好的导电性,单质硫,(S,8,),不导电,掺石墨烯能提高电极,a,的导电性,C,正确。充电反应是放电反应的逆过程,由电池反应,“16Li+xS,8,8Li,2,S,x,”,知,充电反应为,“8Li,2,S,x,16Li+xS,8,”,电池充电时间越长,电池中金属锂和单质硫,(S,8,),的量越多,Li,2,S,x,的量越少,D,错误。,答案,D,化学 专题十四 原电池,C.,考法帮,考向全扫描,考向,1,结合金属,空气燃料电池考查原电池的工作原理,考向,2,原电池中电极反应式的书写,考向,3,以“可呼吸”的,Na-CO,2,二次电池为背景考查理性思维能力,化学 专题一：物质的量,考情揭秘,近几年高考中出现的新型电池种类繁多,如,“,储氢电池,”“,高铁电池,” “,海洋电池,” “,燃料电池,” “,锂离子电池,”,等。高考常通过文字叙述、电池反应方程式或原理图提供信息,考查氧化还原反应的本质、正极与负极的判断、电极反应式和电池总反应式的书写或正误判断、电解质溶液中阴离子,(,或阳离子,),的移动方向等基础知识,如,2018,年全国卷,第,12,题结合,“,可呼吸,”,的,Na-CO,2,二次电池考查电解质溶液中阴离子的移动方向、电极反应式的书写等,2018,年全国卷,第,11,题考查锂,空气电池的工作原理及应用,2016,年全国卷,第,11,题结合锌,空气燃料电池考查电解质溶液中阳离子的移动方向、阴离子浓度的变化以及放电时的负极反应等。,考向,1,结合金属,空气燃料电池考查原电池的工作原理,示例,8,2016,全国卷,11,6,分,锌,空气燃料电池可用作电动车动力电源,电池的电解质溶液为,KOH,溶液,反应为,2Zn+O,2,+4OH,-,+2H,2,O 2Zn(OH,。下列说法正确的是,A.,充电时,电解质溶液中,K,+,向阳极移动,B.,充电时,电解质溶液中,c(OH,-,),逐渐减小,C.,放电时,负极反应为,:Zn+4OH,-,-2e,-,Zn(OH,D.,放电时,电路中通过,2 mol,电子,消耗氧气,22.4 L(,标准状况,),思维导引,题,给,信,息,可充,电燃,料电,池负,极,:,锌被氧化为,Zn(OH,;,正极,:O,2,被还原为,OH,-,负极反应式,:Zn-2e,-,+4OH,-,Zn(OH,;,正极反应式,:O,2,+4e,-,+2H,2,O 4OH,-,化学 专题十四 原电池,解析电池充电时,电解质溶液中的离子移动方向通常遵循,“,阴阳相吸,”,的规律,即,“,阳离子移向阴极,阴离子移向阳极,”,据此判断充电时,电解质溶液中的,K,+,向阴极移动,A,错误。充电反应是放电反应的逆过程,即充电时电池反应,“2Zn+O,2,+4OH,-,+2H,2,O 2Zn(OH,”,向左进行,OH,-,是生成物,故,c(OH,-,),逐渐增大,B,错误。由电池反应判断锌为还原剂,Zn(OH,为氧化产物,根据放电时负极反应为,“,还原剂,-ne,-,+,介质,=,氧化产物,”,写出负极反应为,Zn-2e,-,+4OH,-,Zn(OH,C,正确。电池反应中电子转移的方向和数目为,即放电时,电路中通过,4 mol,电子,消耗氧气,22.4 L(,标准状况,),D,错误。,答案,C,化学 专题十四 原电池,电解质溶液为中性或碱性的金属,空气电池,金属,空气电池模型,此类金属,空气电池的正极反应式一般为,O,2,+2H,2,O+4e,-,=4OH,-,镁,空气中性电池,负极为金属镁,电解质溶液为中性的,NaCl,溶液,放电时负极反应式为,Mg-2e,-,Mg,2+,总反应式为,2Mg+O,2,+2H,2,O 2Mg(OH),2,。由于镁是活泼金属,所以负极易发生副反应,:Mg+2H,2,O Mg(OH),2,+H,2,素养提升,化学 专题十四 原电池,海洋电池,(,铝,空气海水电池,),铝板为负极,铂网为正极,海水为电解质溶液,放电时负极反应式为,Al-3e,-,Al,3+,总反应式为,4Al+3O,2,+6H,2,O 4Al(OH),3,锌,空气碱性电池,锌为负极,电解质溶液为,KOH,溶液,放电时负极反应式为,Zn-2e,-,+4OH,-,Zn(OH,总反应式为,2Zn+O,2,+4OH,-,+,2H,2,O 2Zn(OH,续表,化学 专题十四 原电池,考向,2,原电池中电极反应式的书写,示例,9,高考组合题,(1)2015,新课标全国卷,26(1)(2),4,分,酸性锌锰干电池是一种一次性电池,外壳为金属锌,中间是碳棒,其周围是由碳粉、,MnO,2,、,ZnCl,2,和,NH,4,Cl,等组成的糊状填充物。该电池放电过程产生,MnOOH,。回答下列问题,:,该电池的正极反应式为,电池反应的离子方程式为,。,维持电流强度为,0.5 A,电池工作,5,分钟,理论上消耗锌,g,。,(,已知,F=96 500 Cmol,-1,),(2)2015,广东, 32(5),3,分,一种可超快充电的新型铝电池,充放电时,AlC,和,Al,2,C,两种离子在,Al,电极上相互转化,其他离子不参与电极反应。放电时负极,Al,的电极反应式为,。,化学 专题十四 原电池,解析,(1),该电池为酸性电池,正极发生还原反应,电极反应式为,MnO,2,+H,+,+e,-,MnOOH;,电池反应为,Zn,与,MnO,2,在酸性条件下的反应,生成,Zn,2+,和,MnOOH,。,电池工作,5 min,输出的总电荷量,Q=It=0.5560 C=150 C,则转移电子的物质的量为,mol,1 mol Zn,失去,2 mol,电子,则此过程消耗锌的质量,m(Zn)= 65,g0.05 g,。,(2),放电时,负极发生氧化反应,且,AlC,参与电极反应,其反应式为,Al+7AlC,-3e,-,4Al,2,C,。,答案,(1),MnO,2,+H,+,+e,-,MnOOH,2MnO,2,+Zn+2H,+,2MnOOH+Zn,2+,(,注,:,式中,Zn,2+,可写为,Zn(NH,3,Zn(NH,3,),2,Cl,2,等,H,+,可写为,N,),0.05,(2) Al+7AlC,-3e,-,4Al,2,C,化学 专题十四 原电池,考向,3,以“可呼吸”的,Na-CO,2,二次电池为背景考查理性思维能力,示例,10,2018,全国卷,12,6,分,我国科学家研发了一种室温下,“,可呼吸,”,的,Na-CO,2,二次电池。将,NaClO,4,溶于有机溶剂作为电解液,钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料,电池的总反应为,3CO,2,+4Na 2Na,2,CO,3,+C,下列说法错误的是,A.,放电时,Cl,向负极移动,B.,充电时释放,CO,2,放电时吸收,CO,2,C.,放电时,正极反应为,3CO,2,+4e,-,2C,+C,D.,充电时,正极反应为,Na,+,+e,-,Na,解析,“,逻辑清晰,能运用科学的思维方式认识事物、解决问题,”,是理性思维的重要特点,结合新型电池和电解池,可以很好地考查考生运用电化学知识分析、解决实际问题的理性思维能力。电池放电时阴离子移向负极,A,项正确,;,由电池总反应和题图知,放电时吸收,CO,2,充电时释放,CO,2,B,项正确,;,放电时,正极上,CO,2,得电子被还原为单质,C,电极反应式为,3CO,2,+4e,-,2C,+C,C,项正确,;,充电时,阳极上,C,被氧化为,CO,2,电极反应式为,C+2C,-4e,-,3CO,2,阴极上,Na,+,被还原为,Na,电极反应式为,Na,+,+e,-,Na,D,项错误。,答案,D,化学 专题十四 原电池,素养提升,以我国科学家研发的科技成果为素材设计高考试题,既弘扬了社会主义核心价值观,又落实了,“,立德树人,”,的根本任务,起点很高,但考查的内容并不难,落脚于电化学基本理论,主要考查二次电池充、放电的电极反应及离子移动方向等,注重对基本能力的考查。,化学 专题十四 原电池,高考帮,+,一轮卷,，一讲一练，搭配使用，一轮复习效果更佳！,+,
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