《【全程复习方略】(安徽专用)2013版高考化学 9.1 原电池 化学电源课件 新人教版(含精细解析)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【全程复习方略】(安徽专用)2013版高考化学 9.1 原电池 化学电源课件 新人教版(含精细解析)（52页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第一节 原电池 化学电源三年26考 高考指数:1.了解原电电池的工作原理，能写出电电极反应应和电电池反应应方程式。2.了解常见见的化学电电源的种类类及其工作原理。一、原电电池1.概念：把_转转化为为_的装置。2.构成条件(1)有两个_的电电极(常见为见为 金属或石墨)。(2)将电电极插入_中。(3)两电电极间间构成闭闭合回路。 化学能电能活泼性不同电解质溶液3工作原理如图是Cu-Zn原电池，请填空：(1)电电极。负负极为为_，正极为为_。(2)电电极反应应。负负极：_，正极：_。(3)电电子方向和电电流方向。电电子从_流出经经外电电路流入_；电电流从_流出经经外电电路流入_。(4)离子的迁移方
2、向。电电解质质溶液中，阴离子向_迁移，阳离子向_迁移。ZnCuZn-2e-=Zn2+Cu2+2e-=Cu负极正极正极负极负极正极(5)两种装置的比较较。装置中还还原剂剂Zn与氧化剂剂Cu2+直接接触，易造成能量损损耗；装置能避免能量损损耗；装置中盐桥盐桥 的作用是提供离子迁移通路，导电导电 。二、化学电电源的种类类及其工作原理1.一次电电池(碱性锌锰锌锰 干电电池)碱性锌锰锌锰 干电电池的工作原理如图图： Zn+2OH-2e-Zn(OH)22MnO2+2H2O+2e-2MnOOH+2OH-2.二次电电池(以铅铅蓄电电池为为例)(1)放电时电时 的反应应。负负极反应应：_正极反应应：_总总反应应
3、：Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)+2H2O(l) Pb(s)+SO42-(aq)-2e-=PbSO4(s)PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq)+2e-=PbSO4(s)+2H2O(l)(2)充电时电时 的反应应。阴极反应应：_阳极反应应：_总总反应应：2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)PbSO4(s)+2e-=Pb(s)+SO42-(aq)PbSO4(s)+2H2O(l)-2e-=PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq)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
4、两种。酸性碱性负负极反应应 式_正极反应应式_电电池总总反 应应2H2+O2=2H2O2H2-4e-=4H+2H2+4OH-4e-=4H2OO2+4H+4e-=2H2OO2+2H2O+4e-=4OH-1.不是所有化学反应应都可以设计设计 成原电电池。( )【分析】正确。只有氧化还原反应才可以设计成原电池。2.原电电池的两电电极中，较较活泼泼的电电极一定为负为负 极。( )【分析】错误。不一定，如铝、镁和NaOH溶液构成的原电池，铝作原电池的负极，镁作原电池的正极。3.燃料电电池的反应应条件是燃烧烧。( )【分析】错误。燃料电池利用的是可燃物燃烧这一氧化还原反应，但绝不是燃烧。 4.可充电电电电
5、 池中的电电极反应应是可逆反应应。( )【分析】错误。可充电电池的充电与放电不是在相同条件下发生的，故它不是可逆反应。原电电池原理及电电极反应应式的书书写1.原电电池的构成“两极一液一回路”原电池构成电极两极为导体且存在活泼性差异(燃料电池的电极一般为惰性电极)溶液回路本质两极插入电解质溶液中形成闭合回路或两极直接接触有无氧化还原反应发生2.正、负负极的判断“负负失氧，正得还还”电极材料活泼金属 氧化反应 电子流出 不断溶解质量减小电极反应电子流向电极现象较不活泼金属或非金属还原反应 电子流入 负 极正 极电极增重或质量不变3.电电极反应应式的书书写(1)一般电电极反应应式的书书写。(2)复杂
6、电杂电 极反应应式的书书写。如CH4酸性燃料电电池中，电电极反应应式为为：CH4+2O2=CO2+2H2O总总反应应式2O2+8H+8e-=4H2O正极反应应式CH4+2H2O-8e-=CO2+8H+负负极反应应式复杂电极反应式 总反应式 -较简单一极的电极反应式【高考警示钟】(1)负极本身不一定都参加反应，如燃料电池中，作为负极的材料本身并不参加反应。(2)不注意电解质溶液的成分，容易误写电极反应式，如Al负极，在酸性溶液中生成Al3+，在碱性溶液中生成AlO2-。(3)电子从负极经外电路流向正极，但电子不能通过电解液，是通过阴阳离子的移动形成闭合回路。(4)用总电极反应减去一极的电极反应时
7、，须在两式电子转移数相等的前提下进行。【拓展延伸】原电池正负极的其他判断方法(1)根据原电池中电解质溶液内离子的定向移动判断。在原电池的电解质溶液中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。(2)根据电池总反应判断。反应中的还原剂是负极的活性物质，对应的电极为负极；氧化剂则是正极上得电子的活性物质，对应的电极为正极。【典例1】生物燃料电电池(BFC)是以有机物为为燃料，直接或间间接利用酶作为为催化剂剂的一类类特殊的燃料电电池，其能量转转化效率高，是一种真正意义义上的绿绿色电电池，其工作原理如图图所示。已知C1极的电电极反应应式为为：C2H5OH+3H2O-12e-=2CO2+12H+。下列有关说说
8、法不正确的是( )A.C1极为电为电 池负负极，C2极为电为电 池正极B.电电子由C2极经经外电电路导线导线 流向C1极C.C2极的电电极反应应式为为O2+4H+4e-=2H2OD.该该生物燃料电电池的总总反应应式为为：C2H5OH+3O2=2CO2+3H2O【解题指南】解答本题时应注意以下两点：(1)燃料电池中通入燃料的一极一定为负极；(2)正极产生的OH-要与溶液中的H+反应。【解析】选B。燃料电池中，通入燃料的一极为负极，发生氧化反应，通入氧气的一极为正极，发生还原反应，A、C项正确；电子由负极经外电路流向正极，B项错误。【技巧点拨】燃料电池的电极判断及电极反应式的书写(1)作为燃料电池
9、，充入氧气的一极一定是正极，另外一极为负极。(2)书写正负电极反应时，要先写简单的一极，如燃料电池，一般先写正极反应。当介质为碱性时，电极反应式为2H2O+O2+4e-=4OH-，当介质为酸性溶液时，电极反应式为4H+O2+4e-=2H2O，然后用总反应减去该电极反应，即可得出另一极反应(前提是两式电子转移数相等)。【变变式训练训练 】(2011海南高考改编编)根据如图图，下列判断中正确的是( )A.Fe极作负负极B.烧烧杯b中发发生氧化反应应C.烧烧杯a中发发生的反应为应为 2H+2e-=H2D.烧烧杯b中发发生的反应为应为 2Cl-2e-=Cl2【解析】选B。Zn比Fe活泼，所以Zn作负极
10、，发生氧化反应，电极反应式为：Zn-2e-=Zn2+，故A、D错误；Fe作正极，氧气在该电极上发生还原反应，电极反应式为：2H2O+O2+4e-=4OH-，C错。【变变式备选备选 】MCFC型燃料电电池可同时时供应电应电 和水蒸气，其工作温度为为600700 ，所用燃料为为H2，电电解质为质为 熔融的K2CO3。该电该电 池的总总反应应式为为：2H2+O2=2H2O，负负极反应为应为：H2+CO32-2e-=H2O+CO2。则则下列推断中，正确的是( )A.正极反应为应为 4OH-4e-=2H2O+O2B.当电电池生成1 mol水时时，转转移4 mol电电子C.放电时电时 CO32-向负负极移
11、动动D.通H2的一极为负为负 极，发发生还还原反应应【解析】选C。A项，正极反应应有O2参加，故A错误；B项，根据总电极反应式可知，当生成1 mol水时，转移2 mol电子，B错误；C项，因负极上氢气失电子，从而负极带上了正电荷，故放电时CO32-向负极移动，C正确；D项，通H2的一极为负极，发生氧化反应，D错误。原电电池工作原理的应应用1.比较较金属的活动动性强弱原电电池中，一般活动动性强的金属作负负极，而活动动性弱的金属(或非金属)作正极。如有两种金属A和B，用导线导线 将A和B连连接后，插入到稀硫酸中，一段时间时间 后，若观观察到A极溶解，而B极上有气体放出，则则说说明A作负负极，B作正
12、极，则则可以断定金属活动动性AB。2.加快化学反应应速率由于形成了原电电池，导导致反应应速率加快。如Zn与稀硫酸反应应制氢氢气时时，可向溶液中滴加少量CuSO4溶液，形成Cu-Zn原电电池，加快反应进应进 行。3.用于金属的防护护使需要保护护的金属制品作原电电池正极而受到保护护。例如要保护护一个铁质铁质 的输输水管道或钢铁桥钢铁桥 梁，可用导线导线 将其与一块块锌块锌块 相连连，使锌锌作原电电池的负负极。4.设计制作化学电源设计原电池要紧扣构成原电池的三个条件。(1)首先将已知氧化还原反应拆分为两个半反应。(2)根据原电池的电极反应特点，结合两个半反应找出正负极材料(负极就是失电子的物质，正极
13、用比负极活泼性差的金属即可，也可以用石墨)及电解质溶液。电极材料的选择在原电池中，选择活泼性较强的金属作为负极；活泼性较弱的金属或非金属作为正极，并且原电池的电极必须导电。一般来说，负极应该跟电解质溶液发生反应。电解质溶液的选择电解质溶液一般要能够与负极发生反应，或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反应(如溶解于溶液中的空气)。但如果两个半反应分别在两个容器中进行(中间连接盐桥)，则左右两个容器中的电解质溶液选择与电极材料相同的阳离子。如在Cu-Zn-硫酸构成的原电池中，负极Zn浸泡在含有Zn2+的电解质溶液中，而正极Cu浸泡在含有Cu2+的电解质溶液中。(3)按要求画出原电池装置图。如
14、根据2Fe3+Cu=2Fe2+Cu2+设计原电池：负极：Cu-2e-=Cu2+正极：2Fe3+2e-=2Fe2+【高考警示钟】(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。(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)设计原电池时，负极材料确定之后，正极材料的选择范围较广，只要合理都可以。【典例2】某校化学研究性学习习小组组欲设计实验验证设计实验验证 Fe、Cu的金属活动动性，他们们提出了以下两种方案。请请你帮助他们们完成有关实验项实验项 目：方案I：有人提出将大小相等的铁铁片和铜铜片，分别别同时时放入稀硫酸(或稀盐盐酸)中，观观察产产生气泡的快慢，据此确定它们们的活动动性。该该原理的离子方程式为为_。方案：有人利用Fe、Cu作电电极设计设计 成原电电池，以确定它们们的活动动性。试试在下面的方框内画出原电电池装置图图，标标出原电电池的电电极材料和电电解质质溶液，并写出电电极反应应式。正极：_；负负极：_
