高考化学一轮复习 第六章 化学反应与能量变化 基础课时2 原电池 化学电源课件 新人教版.ppt

基础课时2原电池化学电源 1 了解原电池的工作原理 2 能写出电极反应式和电池反应方程式 3 了解常见化学电源的种类及其工作原理 最新考纲 考点一原电池的工作原理及其应用 1 原电池的概念 将 的装置 2 原电池的构成条件 1 能自发地发生氧化还原反应 2 两个 的电极 材料可以是金属或导电的非金属 负极 活泼性较强的金属 正极 活泼性较弱的金属或能导电的非金属 3 电极均插入电解质溶液中 4 构成 两电极接触或用导线连接 知识梳理 固考基 化学能转化为电能 活泼性不同 闭合回路 3 工作原理 锌 铜 Zn 2e Zn2 Cu2 2e Cu 氧化 还原 负极 正极 Zn Cu2 Zn2 Cu 提醒 在原电池中活泼性强的金属不一定作负极 但负极一定发生氧化反应 如Mg Al NaOH溶液组成的原电池 Al作负极 自发发生的氧化还原反应并不一定是电极与电解质溶液反应 也可能是电极与溶解的氧气等发生反应 如将铁与石墨相连插入食盐水中 4 原电池原理的三大应用 1 加快氧化还原反应的速率一个 进行的氧化还原反应 设计成原电池时反应速率 例如 在Zn与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液能使产生H2的反应速率加快 2 比较金属活动性强弱两种金属分别作原电池的两极时 一般作 的金属比作 的金属活泼 3 设计制作化学电源 首先将氧化还原反应分成两个半反应 根据原电池的反应特点 结合两个半反应找出正 负极材料和电解质溶液 自发 增大 负极 正极 如 根据反应2FeCl3 Cu 2FeCl2 CuCl2设计的原电池为 Cu 2e Cu2 2Fe3 2e 2Fe2 A 阳离子移向Zn极 阴离子移向Cu极B 电子由Cu电极流向Zn电极C 电流由Zn电极流向Cu电极D 阴离子移向Zn电极 阳离子移向Cu电极答案D 1 RJ选修4 P734改编 当铜锌原电池产生电流时 下列说法正确的是 2 RJ必修2 P42 实践活动 改编 如图所示是一位同学在测试水果电池 下列有关说法错误的是 A 若金属片A是正极 则该金属片上会产生H2B 水果电池的化学能转化为电能C 此水果发电的原理是电磁感应D 金属片A B可以一个是铜片 另一个是铁片答案C 题组一原电池的工作原理1 下列有关原电池的说法中正确的是 题组精练 提考能 A 在内电路中 电子由正极流向负极B 在原电池中 一定是相对较活泼的金属作负极 不活泼的金属作正极C 原电池工作时 正极表面一定有气泡产生D 原电池工作时 可能会伴随着热能变化解析A项 内电路中不存在电子的移动 B项 若是由铝 镁 氢氧化钠溶液构成的原电池 则负极是铝 C项 若是由锌 铜 硫酸铜溶液构成的原电池 则正极表面析出铜 没有气泡产生 D 2 如图是由锌 铜和稀硫酸组成的原电池 下列叙述不正确的是 A 溶液中的H 向Zn电极移动B 外电路中电流方向为Cu ZnC 负极上的电极反应 Zn 2e Zn2 D 若有1mol电子流过导线 则Cu电极上产生的H2的体积为11 2L 标准状况 解析在该原电池装置中铜是正极 锌是负极 原电池中阳离子向正极移动 A错误 原电池的外电路中电流从正极流向负极 即该原电池的外电路中电流方向为Cu Zn B正确 锌是负极 在反应中失去电子 电极反应为Zn 2e Zn2 C正确 H 在正极得到电子 电极反应为2H 2e H2 有1mol电子流过导线时 Cu电极上产生H2的物质的量是0 5mol 在标准状况下的体积为11 2L D正确 答案A 3 2015 安徽涡阳四中模拟 原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关 也与电解质溶液有关 下列说法中正确的是 A 1 2 中Mg作负极 3 4 中Fe作负极B 2 中Mg作正极 电极反应式为6H2O 6e 6OH 3H2 C 3 中Fe作负极 电极反应式为Fe 2e Fe2 D 4 中Cu作正极 电极反应式为2H 2e H2 解析 1 中Mg作负极 2 中Al作负极 3 中铜作负极 4 是铁的吸氧腐蚀 Fe作负极 B 练后归纳 正 负极的判断方法 题组二原电池原理的应用4 X Y Z都是金属 实验1 把X浸入Z的硝酸盐溶液中 X的表面有Z析出 实验2 把X和Y插入稀硫酸中组成原电池时 Y为原电池的负极 X Y Z三种金属的活动性由强到弱的顺序是 A X Y ZB X Z YC Y X ZD Y Z X解析实验1说明金属活动性X Z 实验2说明金属活动性Y X 因此C项正确 答案C 5 将过量的两份锌粉a b分别加入定量的稀硫酸 同时向a中加入少量的CuSO4溶液 请在方框内画出产生H2的体积V L 与时间t min 的关系图像 答案 6 某学校研究性学习小组欲以镁条 铝片为电极 以稀NaOH溶液为电解质溶液设计原电池 1 给你一只电流表 请你画出该原电池的示意图 并标出正负极 2 一段时间后 铝片发生的电极反应式是 镁条表面只有极少量的气泡产生 则镁电极产生的主要反应的电极反应式为 解析铝能够与NaOH溶液反应 所以作原电池的负极 而镁与NaOH溶液不反应 故作原电池的正极 易错警示 装置图 常见失分点提示 不注明电极材料名称或元素符号 不画出电解质溶液 或画出但不标注 误把盐桥画成导线 不能构成闭合回路 考点二常见化学电源 1 一次电池 碱性锌锰干电池 碱性锌锰干电池的工作原理如图 知识梳理 固考基 负极 Zn 电极反应式 正极 MnO2 电极反应式 总反应 Zn 2MnO2 2H2O 2MnOOH Zn OH 2 Zn 2OH 2e Zn OH 2 2MnO2 2H2O 2e 2MnOOH 2OH 2 二次电池 以铅蓄电池为例 1 放电时的反应 负极反应 正极反应 总反应 Pb PbO2 2H2SO4 2PbSO4 2H2O 2 充电时的反应 阴极反应 阳极反应 总反应 2PbSO4 2H2O Pb PbO2 2H2SO4 3 燃料电池 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 提醒 原电池反应中 两极材料本身不一定发生反应 书写燃料电池的电极反应式时 一定要注意溶液的酸碱性 O2 4H 4e 2H2O 2H2 4OH 4e 4H2O 1 RJ选修4 P781改编 碱性锌锰电池总反应为Zn 2MnO2 2H2O 2MnOOH Zn OH 2 则其正极反应为 MnO2 H2O e MnOOH OH 答案B 3 溯源题 2014 北京理综 8 下列电池工作时 O2在正极放电的是 答案B探源 本考题源于RJ选修4P77 图4 6氢氧燃料电池工作原理 对常见化学电源的工作原理及电极反应进行了考查 题组一 常考不衰 的燃料电池1 以甲烷燃料电池为例来分析在不同的环境下电极反应式的书写方法 题组精练 提考能 1 酸性介质 如H2SO4 负极 正极 总反应式 2 碱性介质 如KOH 负极 正极 总反应式 3 固体电解质 高温下能传导O2 负极 正极 总反应式 2 2015 甘肃二诊 右图所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪 具有自动吹气流量侦测与控制的功能 非常适合进行现场酒精检测 下列说法不正确的是 A 电流由O2所在的铂电极流出B O2所在的铂电极处发生还原反应C 该电池的负极反应式为 CH3CH2OH 3H2O 12e 2CO2 12H D 微处理器通过检测电流大小而计算出被测气体中酒精的含量 解析燃料电池 燃料在负极反应 氧气在正极反应 氧气在正极发生还原反应 电流由正极流向负极 A B正确 由图可知负极反应物为CH3CH2OH 碳元素的化合价平均显 2价 生成物为CH3COOH 碳元素的化合价平均显0价 由质子交换膜可知溶液呈酸性 负极的电极反应式为 CH3CH2OH 4e H2O CH3COOH 4H C项错误 答案C 思维模型 电极反应式书写的三个步骤 题组二 起点高 落点低 的压轴选择题 可逆电池3 铁镍蓄电池又称爱迪生电池 放电时的总反应为 Fe Ni2O3 3H2O Fe OH 2 2Ni OH 2 下列有关该电池的说法不正确的是 A 电池的电解液为碱性溶液 正极为Ni2O3 负极为FeB 电池放电时 负极反应为Fe 2OH 2e Fe OH 2C 电池充电过程中 阴极附近溶液的pH降低D 电池充电时 阳极反应为2Ni OH 2 2OH 2e Ni2O3 3H2O 解析由放电时的反应可以得出铁作还原剂失去电子 Ni2O3作氧化剂得到电子 因此选项A B均正确 充电可以看做是放电的逆过程 即阴极为原来的负极 所以电池放电时 负极反应为Fe 2OH 2e Fe OH 2 所以电池充电过程时阴极反应为Fe OH 2 2e Fe 2OH 阴极附近溶液的pH升高 C不正确 同理分析选项D正确 答案C 4 2015 贵州七校联考 如图是在航天用高压氢镍电池基础上发展起来的一种金属氢化物镍电池 MH Ni碱性电池 下列有关说法不正确的是 A 放电时正极反应为 NiOOH H2O e Ni OH 2 OH B 放电时负极反应为 MH OH e H2O MC 充电时氢氧根离子移向阳极 要参与电极反应D 充电时电池的正极连接直流电源的正极 得到电子发生还原反应 解析放电时 正极反应式为 NiOOH H2O e Ni OH 2 OH A项正确 放电时 负极反应式为 MH OH e H2O M B项正确 充电时 阳极反应式为 Ni OH 2 OH e NiOOH H2O C项正确 充电时电池的正极连接直流电源的正极 失去电子发生氧化反应 D项错误 答案D 拓展 写出铅蓄电池放电时的正极反应 反应 充电时的阳极反应 反应 还原 氧化 命题点一明原理判装置 1 已知反应Cu s 2Ag aq Cu2 aq 2Ag s 为自发进行的氧化还原反应 将其设计成如图所示的原电池 下列说法中正确的是 A 铜电极是正极 其电极反应为Cu 2e Cu2 B 银电极上发生还原反应 电极质量增加C 当铜电极质量减少0 64g时 电解质溶液中有0 02mol电子通过D 外电路中电子由银电极流向铜电极解析在该原电池中 Cu电极为负极 A错误 银电极为正极 发生还原反应 电极反应为Ag e Ag 电极质量增加 B正确 电解质溶液中没有电子通过 C错误 外电路中电子由负极流向正极 即由铜电极流向银电极 D错误 答案B 2 根据下图 下列判断中正确的是 A 烧杯a中的溶液pH降低B 烧杯b中发生氧化反应C 烧杯a中发生的反应为2H 2e H2 D 烧杯b中发生的反应为2Cl 2e 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 O2 2H2O 4e 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 Zn 2e Zn2 B 练后归纳 盐桥电池的两大特点1 盐桥的作用 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 避免断路时发生化学腐蚀 隔离作用 2 盐桥中有关电极的判断 同原电池电极的判断一致 还原剂在负极区 而氧化剂在正极区 对于活泼金属和不活泼金属 则活泼金属作负极 不活泼金属作正极 对于金属与非金属 则是金属作负极 非金属作正极 对于还原性不同的物质 则是还原性强的作负极 还原性弱的作正极 命题点二可逆反应中的 盐桥 3 控制适合的条件 将反应2Fe3 2I 2Fe2 I2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 在甲中溶入FeCl2固体 乙中的石墨电极为负极解析由图示结合原电池原理分析可知 Fe3 得电子变成Fe2 被还原 I 失去电子变成I2被氧化 所以A B正确 电流计读数为零时Fe3 得电子速率等于Fe2 失电子速率 反应达到平衡状态 C正确 D项在甲中溶入FeCl2固体 平衡2Fe3 2I 2Fe2 I2向左移动 I2被还原为I 乙中石墨为正极 D不正确 答案D 试回答下列问题 1 两次操作过程中指针为什么发生偏转 2 两次操作过程中指针偏转方向为什么相反 试用化学平衡移动原理解释之 3 操作 过程中 盐桥中的K 移向 烧杯溶液 填 A 或 B 4 操作过程中 C1棒上发生的反应为 对比归纳 单池原电池和盐桥原电池的对比 图1和图2两装置的比较