《2020版高三化学总复习 专题3 第2讲 原电池 化学电源课件 苏教版》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020版高三化学总复习 专题3 第2讲 原电池 化学电源课件 苏教版（47页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第2讲 原电池 化学电源,-2-,考纲要求:1.理解原电池的构成、工作原理及应用,能写出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。,-3-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,导学诱思 下列装置可以形成原电池的是 ,并写出形成原电池的电极材料及电极反应。正极: 、 ;负极: 、 ;电解质溶液中的阴离子向 极移动,阳离子向 极移动,形成电流。,B,Ag,Cu,负,正,原电池的工作原理及正负极的判断,-4-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,落实基础 1.定义 原电池是将 转变为 的装置。 2.工作原理 如图以铜锌原电池为例:,化学能,电能,-5-,必备知识自主预诊,关键
2、能力考向突破,(1)在ZnSO4溶液中,锌片逐渐 ,即Zn被 ,锌原子 电子,形成 进入溶液,从锌片上释放出的电子,经过导线流向 ;溶液中的 从铜片上得电子,被还原成为 并沉积在铜片上。 (2)电子流向:从 极流向 极。 (3)电流方向:从 极( )流向 极( )。,溶解,氧化,失,Zn2+,Cu,Cu2+,Cu,负,正,正,Cu,负,Zn,-6-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,-7-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考查角度一 原电池的工作原理 例1控制适合的条件,将反应Fe3+Ag Fe2+Ag+设计成如图所示的原电池(盐桥装有琼脂-硝酸钾溶液;灵敏电流计的0刻度居中,左右均有刻
3、度)。已知接通后,观察到电流计指针向右偏转。下列判断正确的是 ( ) A.在外电路中,电子从石墨电极流向银电极 B.盐桥中的K+移向乙烧杯 C.一段时间后,电流计指针反向偏转,越过0 刻度,向左边偏转 D.电流计指针居中后,往甲烧杯中加入一定 量的铁粉,电流计指针将向左偏转,答案,解析,-8-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,互动探究(1)把A选项改为“在内电路中,电子从石墨电极流向银电极”是否正确?改为“电流从石墨电极通过灵敏电流计到银电极,然后通过盐桥到石墨电极”是否正确? (2)把B选项中的“K+”改为“ ”是否正确?撤掉盐桥是否还能构成原电池? (3)开始时,乙烧杯中发生的反应是
4、(填“氧化反应”或“还原反应”)。,答案: (1)不正确;正确。 (2)正确;不能。 (3)氧化反应。,-9-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,方法指导 我们在复习原电池的工作原理时要从两个方面进行分析。 (1)闭合回路。 闭合回路包含两部分:导线中电子的流向和电解质溶液中阴、阳离子的流向,两部分共同构成一个完整的闭合回路。 注意:无论在原电池还是在电解池中,电子均不能通过电解质溶液。 导线中的电子(带负电荷)是从负极流向正极,而原电池内溶液中阴离子(带负电荷)是从正极流向负极,这样才能形成闭合回路。 (2)氧化还原反应。 负极:发生失电子的氧化反应;正极:发生得电子的还原反应。 (3)原
5、电池的负极失去电子的总数等于正极得到电子的总数。,-10-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考查角度二 原电池正、负极的判断 例2看图回答下列问题。,-11-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,(1)上述四种原电池的装置中正极分别为 、 、 、 。 (2)B装置中a孔通入的气体为 (填“SO2”或“O2”)。 (3)D装置中发生氧化反应的一极为 (填“a”或“b”)。,答案,解析,-12-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,互动探究C装置中的NaOH溶液如果换成稀硫酸,则正极为 。 方法指导 判断原电池的正、负极需抓住闭合回路和氧化还原反应进行分析,如图 注意:原电池的正、负极与电极材
6、料的性质有关,也与电解质溶液性质有关,不要形成思维定式活泼金属一定作负极。,Al,-13-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,1.(2018全国)我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na-CO2二次电池。将NaClO4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:3CO2+4Na 2Na2CO3+C,下列说法错误的是( ),答案,解析,-14-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,2.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S8材料,电池反应为: 16Li+xS8=8Li2Sx(2x8)。下列说法错误的是 ( ) A
7、.电池工作时,正极可发生反应:2Li2S6+2Li+2e-=3Li2S4 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Li2S2的量越多,答案,解析,-15-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,3.锂-二硫化亚铁电池是一种高容量电池,用途广泛,该电池放电时的总反应为4Li+FeS2=Fe+2Li2S。下列说法正确的是( ) A.放电时,Li作电源负极,负极反应为Li-e-=Li+ B.放电时,正极发生氧化反应 C.硫酸、羧酸及醇类物质都可以用作该锂电池的电解质 D.充电时,阳极只有Fe参与放
8、电,答案,解析,-16-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,4.中科院宁波材料所在金属空气电池的研发中获得重大突破。该电池的工作原理如图所示: 下列有关说法正确的是( ) A.电池工作时,负极附近溶液的pH升高 B.电路中转移2 mol电子,理论上约消耗标准状况下空气56 L C.电池工作时,电流由M极经外电路流向N极 D.电池总反应为4Al+3O2=2Al2O3、2Mg+O2=2MgO,答案,解析,-17-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,5.微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置,其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是( ) A.正极反应中有CO2生成
9、B.微生物促进了反应中电子的转移 C.质子通过交换膜从负极区移向正极区 D.电池总反应为C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O,答案,解析,-18-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,原电池原理的应用 导学诱思 (1)用稀硫酸与锌粒反应制取氢气,加入少量硫酸铜可以加快化学反应速率的原因: 。 (2)A、B两种金属用导线连接,放入稀硫酸中,B的质量逐渐减小,则两种金属的活动性:A B(填“”“”或“=”)。,答案: (1)Zn与CuSO4反应生成Cu,在稀硫酸中形成铜锌原电池,可以增大反应速率 (2),-19-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,落实基础 原电池在化工、农业生产及科学研究
10、中的应用 1.加快氧化还原反应速率 一个自发的氧化还原反应,设计成原电池时反应速率 ,例如Zn与稀硫酸反应时加入少量的CuSO4溶液能使产生氢气的速率增大。 2.比较金属活动性强弱 金属分别作原电池的两极时,一般作负极的金属活动性比正极的 。 3.用于金属的防护 使被保护的金属制品作原电池的 极而得到保护。例如,保护铁制输水管或钢铁桥梁,可用导线将其和一块锌块相连,使Zn作原电池的 极。,增大,强,正,负,-20-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考查角度一 原电池原理的应用 例1已知电极材料:铁、铜、银、石墨、锌、铝;电解质溶液:CuCl2溶液、NaOH溶液、盐酸,按要求回答下列问题。
11、(1)电工经常说的一句口头禅:“铜接铝,瞎糊弄”,所以电工操作上规定不能把铜导线与铝导线连接在一起使用,说明原因: 。 (2)通常说的燃料电池都以铂为电极,将燃烧反应的化学能转化为电能,在燃料电池中,可燃物在 极反应, 在另一极反应。 (3)请运用原电池原理设计实验,验证Cu2+、Fe3+氧化性的强弱。请写出电极反应,负极 ,正极 ,并在方框内画出实验装置图。,-21-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,-22-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,方法指导 设计制作化学电源 (1)首先将氧化还原反应分成两个半反应。 (2)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。电
12、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(如溶解于溶液中的氧气)。但如果两个半反应分别在两个容器中进行(中间连接盐桥),则两个容器中的电解质溶液选择含有电极材料金属对应的金属阳离子的电解质溶液。如在Cu-Zn-硫酸盐溶液构成的原电池中,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。,-23-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考查角度二 判断金属活动性 例2四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池:相连时,外电路电流从流向;相连时,为正极;相连时,上有气泡逸出;相连时,的质量减少。据此判断这四种金属活动性由强
13、到弱的顺序是( ) A. B. C. D.,答案,解析,-24-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考查角度三 新型化学电源 例3LiFePO4电池广泛用于电动车。电池反应:FePO4+Li LiFePO4,电池的正极材料是LiFePO4,负极材料是石墨,含Li+导电固体为电解质。下列说法正确的是( ),答案,解析,-25-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,方法指导 (1)原电池反应中,两极材料本身不一定发生反应。如氢氧燃料电池中两极本身不参与反应,参与反应的是H2和O2。 (2)可充电电池充电时应将可充电电池的负极接外电源的负极,正极接外电源的正极。 (3)原电池放电时,正负极质量有可
14、能均增大,如铅蓄电池放电时正极PbO2转化成PbSO4、负极Pb转化成PbSO4,正、负极质量均增大。,-26-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,跟踪训练 1.被称为“软电池”的纸质电池总反应为Zn+2MnO2+H2O=ZnO+2MnOOH。下列说法正确的是( ) A.该电池中Zn作负极,发生还原反应 B.该电池反应中MnO2起催化作用 C.该电池工作时电流由Zn经导线流向MnO2 D.该电池正极反应式为MnO2+e-+H2O=MnOOH+OH-,答案,解析,-27-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,2.银质器皿长期使用表面会逐渐变黑,这是生成了Ag2S的缘故。根据电化学原理可进行如下
15、处理:在铝质容器中加入食盐溶液,再将变黑的银器浸入该溶液中,一段时间后发现黑色会褪去。下列说法正确的是( ) A.处理过程中银器一直保持恒重 B.银器为正极,Ag2S被还原生成单质银 C.该过程中总反应为2Al+3Ag2S=6Ag+Al2S3 D.黑色褪去的原因是黑色Ag2S转化为白色AgCl,答案,解析,-28-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,3.能量之间可相互转化:电解食盐水制备Cl2是将电能转化为化学能,而原电池可将化学能转化为电能。设计两种类型的原电池,探究其能量转化效率。 限选材料:ZnSO4(aq),FeSO4(aq),CuSO4(aq);铜片,铁片,锌片和导线。,(1)完成
16、原电池甲的装置示意图(如图),并作相应标注。要求:在同一烧杯中,电极与溶液含相同的金属元素。,-29-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,(2)以铜片为电极之一,CuSO4(aq)为电解质溶液,只在一个烧杯中组装原电池乙,工作一段时间后,可观察到负极 。 (3)甲、乙两种原电池中可更有效地将化学能转化为电能的是 ,其原因是 。 (4)根据牺牲阳极的阴极保护法原理,为减缓电解质溶液中铁片的腐蚀,在限选材料中应选 作阳极。,-30-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,答案: (1) (2)金属逐渐溶解 (3)甲 甲电池(使用盐桥)可以避免锌和铜离子的接触,从而避免能量损失,提高电池效率,提供稳定的电流 (4)Zn,-3
