2016《创新设计》高考化学大一轮复习(江苏专用)配套课件6-3原电池原理及应用.

考点一考点二基础课时3原电池原理及应用考点一考点二[最新考纲]1．理解原电池的工作原理，能写出常见的简单电极反应和电池反应方程式。2.了解常见的化学电源，认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用。考点一考点二考点一原电池的工作原理及其应用考点一考点二1．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)。①负极：活泼性较强的金属。②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)。化学能转化为电能活泼性不同闭合回路考点一考点二3．工作原理以锌铜原电池为例考点一考点二电极名称负极正极电极材料锌片铜片电极反应Zn－2e－===Zn2＋Cu2＋＋2e－===Cu反应类型氧化反应还原反应电子流向由沿导线流向盐桥中离子移向盐桥中含饱和KCl溶液，移向正极，移向负极原电池反应方程式Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋CuZnCuK＋Cl－考点一考点二要点提取(1)原电池将一个完整的氧化还原反应分为两个半反应，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，一般将两个电极反应中得失电子的数目写为相同，相加便得到电池总反应方程式。(2)不参与电极反应的离子从微观上讲发生移动，但从宏观上讲其在溶液中的浓度基本不变(3)原电池反应速率一定比直接发生的氧化还原反应快。考点一考点二4．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。自发增大负极正极考点一考点二(3)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。如：根据反应2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2设计的原电池为：考点一考点二【互动思考】1．原电池内部阴、阳离子如何移动？为什么？答案阴离子移向负极、阳离子移向正极，这是因为负极失电子，生成大量阳离子聚集在负极附近，致使该极附近有大量正电荷，所以溶液中的阴离子要移向负极；正极得电子，该极附近的阳离子因得电子而使该极附近正电荷减少，所以溶液中阳离子要移向正极。考点一考点二2．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”(1)在原电池中，发生氧化反应的一极一定是负极()(2)在原电池中，负极材料的活泼性一定比正极材料强()(3)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()(4)带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池电流持续时间长()答案(1)√(2)×(3)×(4)√考点一考点二[示向题组]1．(2014·福建理综，11)某原电池装置如图所示，电池总反应为2Ag＋Cl2===2AgCl。下列说法正确的是()。考点一考点二A．正极反应为AgCl＋e－===Ag＋Cl－B．放电时，交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成C．若用NaCl溶液代替盐酸，则电池总反应随之改变D．当电路中转移0.01mole－时，交换膜左侧溶液中约减少0.02mol离子考点一考点二解析A项，Pt为正极发生还原反应：Cl2＋2e－===2Cl－，错误；B项，放电时，左侧的电极反应式Ag＋Cl－－e－===AgCl↓，有大量白色沉淀生成，错误；C项，由于H＋、Na＋均不参与电极反应，则用NaCl代替盐酸，电池总反应不变，错误；D项，当电路中转移0.01mole－时，左侧产生0.01molAg＋与Cl－结合为AgCl沉淀，右侧产生0.01molCl－，为保持溶液的电中性，左侧约有0.01molH＋通过阳离子交换膜转移到右侧，故左侧溶液中约减少0.02mol离子，正确。答案D考点一考点二2．(2013·江苏，9)MgH2O2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。该电池以海水为电解质溶液，示意图如图。该电池工作时，下列说法正确的是()。A．Mg电极是该电池的正极B．H2O2在石墨电极上发生氧化反应C．石墨电极附近溶液的pH增大D．溶液中Cl－向正极移动考点一考点二解析Mg­H2O2­海水电池，活泼金属(Mg)作负极，发生氧化反应：Mg－2e－===Mg2＋，H2O2在正极(石墨电极)发生还原反应：H2O2＋2e－===2OH－(由于电解质溶液为中性溶液，则生成OH－)，A、B项错误，C项正确；原电池电解质溶液中Cl－向负极移动，D项错误。答案C考点一考点二【考向揭示】由以上题组训练，可得出本考点的基本命题方向如下：1．原电池的构成条件2．原电池原理及应用3．以新型化学电池为载体，考查原电池正负极的判断，电极反应式的书写，电解质溶液的变化等考点一考点二[跟进题组]1．下列有关原电池的判断中正确的是()。A．工作中原电池的负极发生还原反应B．原电池的正、负极材料不一定都参与反应C．原电池的正极在放电后质量一定增加D．原电池的正极是电子流出的一极解析原电池的负极发生氧化反应，A错误；原电池的正、负极材料不一定都参与反应，B正确；原电池的正极在放电后质量不一定增加，C错误；原电池的负极是电子流出的一极，D错误。答案B考点一考点二2．用a、b、c、d四种金属按表中所示的装置进行实验，下列叙述中正确的是()。实验装置甲乙丙现象a不断溶解c的质量增加a上有气泡产生考点一考点二A.装置甲中的b金属是原电池的负极B．装置乙中的c金属是原电池的阴极C．装置丙中的d金属是原电池的正极D．四种金属的活泼性顺序：d＞a＞b＞c答案D考点一考点二3．利用反应2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2，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：____________________________。考点一考点二解析首先将已知的反应拆成两个半反应：Cu－2e－===Cu2＋、2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋，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的能导电的材料即可。(3)Cu－2e－===Cu2＋2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋考点一考点二【方法技巧】原电池正、负极判断方法说明原电池的正极和负极与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关，不要形成活泼电极一定作负极的思维定势。考点一考点二考点二化学电源考点一考点二1．一次电池(碱性锌锰干电池)。碱性锌锰干电池的工作原理如图：考点一考点二2．二次电池(以铅蓄电池为例)考点一考点二(1)放电时的反应①负极反应：Pb＋SO2－4－2e－===PbSO4；②正极反应：PbO2＋4H＋＋SO2－4＋2e－===PbSO4＋2H2O；③总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。(2)充电时的反应①阴极反应：PbSO4＋2e－===Pb＋SO2－4；②阳极反应：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO2－4；③总反应：2PbSO4＋2H2O===Pb＋PbO2＋2H2SO4。考点一考点二3．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。酸性碱性负极反应式2H2－4e－===4H＋2H2＋4OH－－4e－===4H2O正极反应式O2＋4H＋＋4e－===2H2OO2＋2H2O＋4e－===4OH－电池总反应式2H2＋O2===2H2O考点一考点二要点提取原电池中电极反应式的书写(1)如果题目给定的是图示装置，先分析正、负极，再根据正、负极反应规律写电极反应式。(2)如果题目给定的是总反应式，可分析此反应中的氧化反应或还原反应(即分析有关元素化合价的变化情况)，再选择一个简单变化情况写电极反应式，另一极的电极反应式可直接写或将各反应式看作数学中的代数式，用总反应式减去已写出的电极反应式即得结果。考点一考点二(3)需要特别指出，对于可逆电池的反应，需要看清楚“充电”、“放电”的方向，放电的过程应用原电池原理，充电的过程应用电解原理。(4)原电池电极反应式的书写一定要考虑介质的影响。考点一考点二【互动思考】1．可充电电池充电时电极与外接电源的正、负极如何连接？答案考点一考点二2．(1)氢氧燃料电池以KOH溶液作电解质溶液时，工作一段时间后，电解质溶液的浓度将______，溶液的pH将_______________。(填“减小”、“增大”或“不变”)(2)氢氧燃料电池以H2SO4溶液作电解质溶液时，工作一段时间后，电解质溶液的浓度将______，溶液的pH将___________________________。(填“减小”、“增大”或“不变”)答案(1)减小减小(2)减小增大考点一考点二[示向题组]1．(2014·北京理综，8)下列电池工作时，O2在正极放电的是()。A.锌锰电池B.氢燃料电池C.铅蓄电池D.镍镉电池考点一考点二解析氢燃料电池中，负极上H2放电，正极上O2放电，A、C、D中均不存在O2放电，故选B。答案B考点一考点二2．(高考题汇编)(1)(2012·江苏，20(3))铝电池性能优越，Al-AgO电池可用作水下动力电源，其原理如图所示。该电池反应的化学方程式为___________。(2)(2011·江苏，18(2))银锌碱性电池的电解质溶液为KOH溶液，电池放电时正极的Ag2O2转化为Ag，负极的Zn转化为K2Zn(OH)4，写出该电池反应方程式：_____________。考点一考点二(3)[2013·四川，11(4)]以Al和NiO(OH)为电极，NaOH溶液为电解液组成一种新型电池，放电时NiO(OH)转化为Ni(OH)2该电池反应的化学方程式是______________。(4)[2012·海南，13(4)]肼—空气燃料电池是一种碱性电池，该电池放电时，负极的反应式为___________________。(5)[2012·山东，28(5)]利用反应2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O可制备CuSO4，若将该反应设计为原电池，其正极电极反应式为__________________。考点一考点二解析电池中还原剂是铝，氧化剂是AgO，所以发生的电池反应是2Al＋3AgO＋2NaOH===2NaAlO2＋3Ag＋H2O。(2)放电时正极发生还原反应，负极发生氧化反应，反应的化学方程式为：Ag2O2＋2Zn＋4KOH＋2H2O===2K2Zn(OH)4＋2Ag。(3)由于NaOH溶液的存在，Al被氧化生成NaAlO2而不是生成Al(OH)3，故电池反应的化学方程式为：Al＋3NiO(OH)＋NaOH＋H2O===NaAlO2＋3Ni(OH)2。考点一考点二(4)该燃料电池中N2H4在负极发生氧化反应，其电极反应式为N2H4＋4OH－－4e－===4H2O＋N2↑。(5)电池反应的总方程式为2Cu＋O2＋4H＋===2Cu2＋＋2H2O，负极电极反应式为2Cu－4e－===2Cu2＋，将电池反应的总方程式与负极电极反应式相减得正极电极反应式：4H＋＋O2＋4e－===2H2O。考点一考点二答案(1)2Al＋3AgO＋2NaOH===2NaAlO2＋3Ag＋H2O(2)Ag2O2＋2Zn＋4KOH＋2H2O===2K2Zn(OH)4＋2Ag(3)Al＋3NiO(OH)＋NaOH＋H2O===NaAlO2＋3Ni(OH)2(4)N2H4＋4OH－－4e－===4H2O＋N2↑(5)4H＋＋O2＋4e－===2H2O考点一考点二【考向揭示】由以上题组训练，可得出本考点的基本命题方向如下：1．常见新型电池如燃料电池、可充电电池的判断2．原电池电极反应式和电池反应方程式的书写考点一考点二[跟进题组]1．某新型氢氧燃料充电电池采用了特殊金