《高考化学一轮复习配套课件：6.2原电池 化学电源》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考化学一轮复习配套课件：6.2原电池 化学电源（125页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第二节原电池化学电源 考点一原电池的工作原理 核心自主排查 1 概念和反应本质 原电池是把化学能转化为 的装置 其反应本质是 电能 氧化还原反应 2 原电池的工作原理 以铜锌原电池为例 锌片 铜片 Zn 2e Zn2 Cu2 2e Cu 氧化反应 还原反应 Zn Cu 负 正 正 负 3 构成条件 1 一看反应 看是否有能 的氧化还原反应发生 一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应 2 二看两电极 一般是活泼性 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 自发进行 不同 4 原电池中的三个方向 1 电子方向 从 极流出沿导
2、线流入 极 2 电流方向 从 极沿导线流向 极 3 离子的迁移方向 电解质溶液中 阴离子向 极迁移 阳离子向 极迁移 负 正 正 负 负 正 思维诊断 正确的打 错误的打 1 活泼性强的金属一定为负极 提示 例如Mg Al用导线连接后 插入NaOH溶液中 Mg是正极 Al是负极 2 电解质溶液中的离子通过盐桥移向两极 提示 电解质溶液中的离子不能通过盐桥移向两极 盐桥中 含饱和KCl溶液 阴 阳离子移向两极 3 由Fe Cu FeCl3溶液组成的原电池中 负极反应式为Cu 2e Cu2 提示 Fe的还原性比Cu强 铁作负极 4 在原电池中 正极本身一定不参与电极反应 负极本身一定要发生氧化反应
3、 提示 如燃料电池中的负极为惰性电极 不参与电极反应 5 CaO H2O Ca OH 2 可以放出大量的热 故可把该反应设计成原电池 把其中的化学能转化为电能 提示 CaO H2O Ca OH 2不是氧化还原反应 6 某原电池反应为Cu 2AgNO3 Cu NO3 2 2Ag 装置中的盐桥中可以是装有含琼胶的KCl饱和溶液 提示 KCl和AgNO3反应生成AgCl沉淀易阻止原电池反应的发生 方法点拨 1 原电池正 负极的判断 2 溶液pH变化判断 1 当负极产生的金属离子结合溶液中的OH 时 电极附近的溶液pH降低 当正极O2得电子时结合溶液中的水时 生成OH 使溶液中的pH增大 2 电池工作
4、时整个溶液pH的变化必须从总反应式来分析 当电解质溶液中酸被消耗时 溶液pH增大 当电解质溶液中碱被消耗时 溶液pH减小 3 原电池的有关计算 电子守恒法是氧化还原计算的最基本的方法 计算时可由电极反应式中的氧化剂 或还原剂 与得到的电子 或失去的电子 之间的关系进行计算 基础小题快练 1 下列烧杯中盛放的都是稀硫酸 在铜上能产生气泡的是 解析 选A 锌铜原电池 铜作正极 铜上氢离子放电生成氢气 有气泡产生 A正确 B C项中的铜 银都不与硫酸反应 不能形成原电池 错误 D项中没有形成闭合电路 错误 2 如图 在盛有稀硫酸的烧杯中放入用导线连接的电极X Y 外电路中电子流向如图所示 关于该装置
5、的下列说法正确的是 A 外电路的电流方向为X 外电路 YB 若两电极分别为铁和碳棒 则X为碳棒 Y为铁C X极上发生的是还原反应 Y极上发生的是氧化反应D 若两电极都是金属 则它们的活动性顺序为X Y 解析 选D 外电路电子流向为X 外电路 Y 电流的方向与电子的流向相反 A错误 若两电极分别为铁和碳棒 则Y为碳棒 X为铁 B错误 X极失电子 X极发生氧化反应 Y极发生还原反应 C错误 若两电极都是金属 X是负极 金属活动性顺序为X Y D正确 高考模拟预测 1 2016 上海高考 图1是铜锌原电池示意图 图2中 x轴表示实验时流入正极的电子的物质的量 y轴表示世纪金榜导学号30682086
6、A 铜棒的质量B c Zn2 C c H D c 解析 选C 在正极Cu上溶液中的H 获得电子变为氢气 铜棒的质量不变 A项错误 由于Zn是负极 不断发生反应Zn 2e Zn2 所以溶液中c Zn2 增大 B项错误 由于反应不断消耗H 所以溶液中的c H 逐渐降低 C项正确 不参加反应 其浓度不变 D项错误 2 某兴趣小组设计了如图所示原电池装置 盐桥中吸附有饱和K2SO4溶液 下列说法正确的是 世纪金榜导学号30682087 A 该原电池的正极反应是Cu2 2e CuB 甲烧杯中溶液的红色逐渐变浅C 盐桥中的流向甲烧杯D 若将甲烧杯中的溶液换成稀硝酸 电流表指针反向偏转 解析 选B 正极发生
7、Fe3 e Fe2 A错误 甲烧杯中发生Fe3 e Fe2 则甲烧杯中溶液的红色逐渐变浅 B正确 阴离子向负极移动 C错误 若将甲烧杯中的溶液换成稀硝酸与铜发生氧化还原反应 铜为负极 电流表指针偏转方向不变 D错误 加固训练 某小组利用下列装置进行电化学实验 下列实验操作及预期现象正确的是 A X和Y与电流表连接 电子由Cu极流向Zn极B X和Y与电流表连接 将Zn换成Fe测得电流更大C X和Y分别与电源 极相连 Cu极质量减轻D X和Y分别与电源 极相连 Zn极质量减轻 解析 选C X和Y与电流表连接 Zn作负极 电子由Zn极流向Cu极 A错误 Fe Cu的活动性相差小 测得电流也小 B错误
8、 X和Y分别与电源 极连接 X作阴极 Y作阳极 质量减轻 C正确 D错误 考点二原电池原理的应用 核心自主排查 1 设计制作化学电源 负极 正极 电极材料 2 加快化学反应速率 一个自发进行的氧化还原反应 形成原电池时会使反应速率 如在Zn与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液构成原电池 反应速率 增大 增大 3 金属的防护 使被保护的金属制品作原电池 而得到保护 如要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁等 可用导线将其与一块锌块相连 使锌作原电池的负极 4 比较金属活动性强弱 两种金属用导线相连浸入稀硫酸中 作 的金属活泼性强 正极 负极 高考命题探究 模拟母题示例 设计原电池 2017 阳泉模拟
9、 某校化学兴趣小组进行探究性活动 将氧化还原反应 2Fe3 2I 2Fe2 I2 设计成带盐桥的原电池 提供的试剂 FeCl3溶液 KI溶液 其他用品任选 请回答下列问题 1 请画出设计的原电池装置图 并标出电极材料 电极名称及电解质溶液 2 发生氧化反应的电极反应式为 3 反应达到平衡时 外电路导线中 填 有 或 无 电流通过 4 平衡后向FeCl3溶液中加入少量FeCl2固体 当固体全部溶解后 则此时该溶液中电极变为 填 正 或 负 极 解析 1 先分析氧化还原反应 找出正负极反应 即可确定正负极区的电解质溶液 2 发生氧化反应的电极是负极 I 失电子 3 反应达到平衡时 无电子流动 故无
10、电流产生 4 平衡后向FeCl3溶液中加入少量FeCl2固体 平衡逆向移动 此时Fe2 失电子 电极变成负极 答案 1 如下图 2 2I 2e I2 3 无 4 负 模拟母题变式 1 外电路电流为零时 反应是否停止 填 是 或 否 提示 否 反应达到平衡时 电流为零 该平衡是动态平衡 反应仍在进行 2 该盐桥原电池反应达到平衡时 若向两个半电池中加入淀粉溶液 填 正极区 或 负极区 溶液变蓝 提示 负极区 2I 2e I2 碘在负极区生成 负极区溶液变蓝 高考母题示例 比较化学反应速率 2015 海南高考改编 10mL浓度为1mol L 1的盐酸与过量的锌粉反应 若加入适量的下列溶液 能减慢反
11、应速率且氢气生成量减少的是 A K2SO4B CH3COONaC CuSO4D Na2CO3 解析 选D Zn与盐酸反应 若减慢反应速率 则c H 减小 加入K2SO4溶液 相当于稀释 氢气生成量不变 A错误 CH3COONa与HCl反应生成CH3COOH 使溶液中c H 减小 反应速率降低 因发生2CH3COOH Zn CH3COO 2Zn H2 氢气生成量不变 B错误 加入CuSO4溶液与Zn反应CuSO4 Zn Cu ZnSO4 生成的Cu与Zn和盐酸构成原电池 加快反应速率 C错误 加入Na2CO3溶液与盐酸反应消耗了HCl c H 减小 速率减慢 氢气生成量减小 D正确 探究归纳总结
12、 1 能设计成原电池的反应一定是放热的氧化还原反应 吸热反应不可能将化学能转化为电能 在原电池中还原性强的物质作为负极 氧化性强的物质作为正极 正极材料只起导电作用 一般用 万能电极 石墨 2 利用原电池原理可加快制氢气的速率 但可能影响生成氢气的量 需注意生成氢气的总量是取决于金属的量还是取决于酸的量 3 离子不上导线 电子不进溶液 即电子在导线中移动而不能在溶液中通过 自由离子在溶液中迁移而不能在导线中通过 高考模拟预测 1 2017 晋城模拟 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 由此可判断这四种金属的活动性顺序是 A a b c dB b c d aC d a
13、 b cD a b d c 解析 选C 由第一个装置a极溶解 可知a极是负极 金属活动性a b 第二个装置依据氧化性 还原性的规律判断金属活动性b c 第三个装置的金属活动性d c 由第四个装置电流从a d 则电子从d a 故金属活动性d a 2 理论上任何一个自发的氧化还原反应均可以设计成原电池 世纪金榜导学号30682088 1 根据氧化还原反应 Fe 2Fe3 3Fe2 设计的原电池如图所示 其中盐桥内装琼胶 饱和KNO3溶液 请回答下列问题 电解质溶液X是 电解质溶液Y是 写出两电极的电极反应式 铁电极 碳电极 外电路中的电子是从 电极流向 电极 填 Fe 或 C 盐桥中向X溶液中迁移
14、的离子是 填字母 A K B C Ag D 2 请将氧化还原反应3Cu 8HNO3 稀 3Cu NO3 2 2NO 4H2O设计成原电池 在装置图中的横线上写出相应的电极及电解质溶液 并写出相应的电极反应式 电极反应式 正极 负极 解析 1 根据反应 Fe作负极 C作正极 负极电解液中应含有亚铁离子 正极反应为Fe3 e Fe2 因而Y为含Fe3 的电解质溶液 电极反应 负极Fe 2e Fe2 正极2Fe3 2e 2Fe2 外电路电子由负极流向正极 Fe是负极 因而向X溶液中迁移的是阴离子即为 2 由反应可知 Cu发生氧化反应 作负极 其电极反应式为3Cu 6e 3Cu2 正极应选用碳棒或其他
15、惰性电极 其电极反应式为2 6e 8H 2NO 4H2O 参照其装置图可知其正极 负极的电解质分别为HNO3 Cu NO3 2 答案 1 FeCl2 或FeSO4 FeCl3 或Fe2 SO4 3 Fe 2e Fe2 2Fe3 2e 2Fe2 FeC B 2 2 6e 8H 2NO 4H2O3Cu 6e 3Cu2 加固训练 1 2017 石家庄模拟 向等质量的两份锌粉a b中分别加入过量的稀硫酸 同时向a中加少量的CuSO4溶液 产生H2的体积V L 与时间t min 的关系如下所示 正确的是 解析 选A Zn H2SO4 ZnSO4 H2 反应速率较快 若向a中加入少量的CuSO4溶液 则有
16、 Zn CuSO4 Cu ZnSO4 消耗一部分Zn 生成的Cu附于Zn上 又构成无数微小的Cu Zn原电池 加快了Zn的反应速率 所以Zn与稀硫酸反应时 加入CuSO4则反应速率加快 应先反应完 但因Cu2 消耗了一定量的Zn 生成H2的量要小于b 2 2017 衡阳模拟 100mL浓度为2mol L 1的盐酸跟过量的锌片反应 为加快反应速率 又不影响生成H2的总量 可采用的方法是 A 加入适量6mol L 1的盐酸B 加入几滴CuCl2溶液C 加入适量蒸馏水D 加入适量的NaCl溶液 解析 选B Zn置换出CuCl2中的Cu Cu Zn 稀盐酸构成原电池 加快反应速率 不影响产生H2的量 3 2017 青岛模拟 为了避免锌片与Cu2 直接接触发生反应而影响原电池的放电效率 有人设计了如下装置 按要求完成以下填空 1 此装置工作时 可以观察到的现象是 电池总反应式为 2 电池工作时 硫酸锌溶液中向 移动 硫酸铜溶液中向 移动 3 此盐桥内装有含琼胶的饱和KCl溶液 盐桥是通过 移动来导电的 在工作时 K 移向 解析 该装置为锌铜原电池 总反应式为Zn Cu2 Cu Zn2 电池工作时
