2021版高考化学一轮复习 第6章 化学反应与能量 第20讲 原电池 化学电源课件 新人教版

化学第6章化学反应与能量第20讲原电池化学电源01练真题·明考向02课后达标检测考点一原电池的工作原理及其应用[知识梳理]一、原电池的概念和构成条件1．概念：原电池是把化学能转化为电能的装置。2．构成条件电极两电极为导体，且存在活动性差异，一般活动性_____的金属做负极，活动性_____的金属或非金属导体做正极溶液有__________溶液回路形成闭合回路，即满足：(1)两电极直接接触(靠在一起)或间接接触(用导线相连)；(2)两电极插入电解质溶液中本质_________________________反应较强较弱电解质自发的氧化还原构成条件可概括为“两极一液一线一反应”。二、原电池的工作原理(以锌铜原电池为例)电极名称负极正极电极材料________电极反应________________________________________反应类型________________电子流向(外电路)由_____沿导线流向_____ZnCuZn－2e－===Zn2＋Cu2＋＋2e－===Cu氧化反应还原反应负极正极电极名称负极正极离子流向(内电路)阴离子向_____极移动，阳离子向_____极移动；盐桥(含饱和KCl溶液)中离子流向：K＋移向_____极，Cl－移向_____极电池反应(离子方程式)Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu两类装置的不同点装置Ⅰ：还原剂Zn与氧化剂Cu2＋直接接触，化学能既转化为电能，又转化为热能，造成能量损耗装置Ⅱ：还原剂Zn与氧化剂Cu2＋不直接接触，化学能仅转化为电能，避免能量损耗，故电流稳定，持续时间长负正正负（1）盐桥原电池中半电池的构成条件：电极金属和其对应的盐溶液。一般不要任意替换成其他阳离子盐溶液，否则可能影响效果。盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻。（2）盐桥的作用①连接内电路，形成闭合回路；②平衡电荷，使原电池不断产生电流。三、原电池工作原理的四个应用应用化学原理比较金属的活动性强弱原电池中，一般活动性较强的金属做负极，而活动性较弱的金属(或能导电的非金属)做正极，如有两种金属A和B，用导线将A和B连接后，插入稀硫酸中，一段时间后，若观察到A溶解，而B上有气泡逸出，则说明A做负极，B做正极，则一般情况下金属活动性：A＞B应用化学原理加快化学反应速率由于形成了原电池，导致化学反应速率加快，如Zn与稀硫酸反应制氢气时，可向溶液中滴加少量CuSO4溶液，形成Cu­Zn­稀硫酸原电池，加快反应速率用于金属的防护使需要保护的金属制品做原电池的正极而受到保护，如要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁，可用导线将其与一块锌块相连，形成原电池，使锌做原电池的负极被损耗，铁做正极而受到保护应用化学原理设计制作化学电源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[自主检测]1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)理论上说，任何自发的氧化还原反应都可设计成原电池。()(2)在原电池中，发生氧化反应的一极一定是负极。()(3)用Mg、Al分别做电极，用NaOH溶液做电解质溶液，构成原电池，Mg为正极。()(4)在锌铜原电池中，因为有电子通过电解质溶液形成闭合回路，所以有电流产生。()√√√×(5)原电池工作时，溶液中的阳离子向负极移动，盐桥中的阳离子向正极移动。()(6)一般来说，带有盐桥的原电池比不带盐桥的原电池能量转换效率高。()(7)在原电池中，正极材料本身一定不参与电极反应，负极材料本身一定要发生氧化反应。()(8)实验室制备H2时，用粗锌(含Cu、Fe等)代替纯锌与盐酸反应效果更佳。()×√×√2．在如图所示的8个装置中，属于原电池的是________。解析：①中缺1个电极，且没有形成闭合回路；③没有形成闭合回路；⑤酒精为非电解质；⑧电极相同，且没有形成闭合回路。答案：②④⑥⑦演练一原电池的工作原理1．(经典题)课堂学习中，同学们利用铝条、锌片、铜片、导线、电流计、橙汁、烧杯等用品探究原电池的组成。下列结论错误的是()A．原电池是将化学能转化成电能的装置B．原电池由电极、电解质溶液和导线等组成C．图中电极a为铝条、电极b为锌片时，导线中会产生电流D．图中电极a为锌片、电极b为铜片时，电子由铜片通过导线流向锌片解析：选D。原电池是将化学能转化成电能的装置，A正确；原电池由电极、电解质溶液和导线等组成，B正确；图中电极a为铝条、电极b为锌片时，构成原电池，导线中会产生电流，C正确；图中电极a为锌片、电极b为铜片时，锌片做负极，电子由锌片通过导线流向铜片，D错误。2．下图中四种电池装置是依据原电池原理设计的，下列有关叙述错误的是()A．①中锌电极发生氧化反应B．②中电子由a电极经导线流向b电极C．③中外电路中电流由A电极流向B电极D．④中LixC6做负极解析：选C。在原电池中阴离子移向负极，所以③中A电极为负极，则外电路中电流应由B电极流向A电极。3．分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是()A．①②中Mg做负极，③④中Fe做负极B．②中Mg做正极，电极反应式为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑C．③中Fe做负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋D．④中Cu做正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑解析：选B。②中Mg不与NaOH溶液反应，而Al能和NaOH溶液反应失去电子，故Al做负极；③中Fe在冷的浓硝酸中钝化，Cu和浓HNO3反应失去电子，故Cu做负极，A、C错；②中电池总反应为2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，负极反应式为2Al＋8OH－－6e－===2AlO－2＋4H2O，二者相减得到正极反应式为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑，B正确；④中Cu做正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D错。判断原电池正、负极的五种方法[提示]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，不要认为活泼金属一定做负极。演练二原电池工作原理的应用4．(金属的防护)为保护地下钢管不受腐蚀，可采取的措施有()A．与石墨棒相连B．与铜板相连C．埋在潮湿、疏松的土壤中D．与锌板相连解析：选D。A项，石墨棒与铁构成原电池，铁活泼，失电子做负极，被腐蚀；B项，铜板与铁构成原电池，铁比铜活泼，铁失电子做负极，被腐蚀；C项，在潮湿、疏松的土壤中，铁与土壤中的碳、水、空气构成原电池，铁失电子做负极，被腐蚀；D项，锌板与铁构成原电池，锌比铁活泼，锌失电子做负极，锌被腐蚀，铁被保护。5．(加快化学反应速率)等质量的两份锌粉a、b，分别加入过量的稀H2SO4中，同时向a中滴入少量的CuSO4溶液，如图表示产生H2的体积(V)与时间(t)的关系，其中正确的是()解析：选D。a中Zn与CuSO4溶液反应置换出Cu，Zn的量减少，产生H2的量减少，但Zn、Cu和稀H2SO4形成原电池，加快了反应速率，D项图示符合要求。6．(比较金属活动性)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：实验装置部分实验现象a极质量减少；b极质量增加b极有气体产生；c极无变化d极溶解；c极有气体产生外电路中电流从a极流向d极由此可判断这四种金属的活动性顺序是()A．abcdB．bcdaC．dabcD．abdc解析：选C。把四个实验从左到右分别编号为①②③④，则由实验①可知，a极质量减少，b极质量增加，则a做原电池负极，b做原电池正极，金属活动性：ab；由实验②可知，b极有气体产生，c极无变化，金属的活动性：bc；由实验③可知，d极溶解，c极有气体产生，则d做原电池负极，c做原电池正极，金属的活动性：dc；由实验④可知，外电路中电流从a极流向d极，则d做原电池负极，a做原电池正极，金属的活动性：da。综上所述，四种金属的活动性：dabc。7．(设计原电池)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。回答下列问题：(1)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，则此时该溶液中的电极变为________(填“正”或“负”)极。解析：(1)先分析氧化还原反应，找出正、负极反应，即可确定电极材料和正、负极区的电解质溶液。(2)发生氧化反应的电极是负极，负极上I－失电子变成I2。(3)反应达到平衡时，无电子移动，故无电流产生。(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，该溶液中的电极变成负极。答案：(1)如下图(答案合理即可)(2)2I－－2e－===I2(3)无(4)负考点二化学电源及其工作原理[知识梳理]一、一次电池1．碱性锌锰电池(1)构造(2)工作原理电解质：KOH。负极材料：_____；电极反应：______________________________。正极材料：MnO2；电极反应：________________________________________。总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2。ZnZn＋2OH－－2e－===Zn(OH)22MnO2＋2H2O＋2e－===2MnO(OH)＋2OH－2．纽扣式锌银电池(1)构造(2)工作原理电解质：__________。负极材料：__________；电极反应：______________________________。正极材料：__________；电极反应：___________________________________。总反应：_____________________________________________。KOHZnZn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2Ag2OAg2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag3．锂电池Li­SOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4­SOCl2。电池的总反应可表示为8Li＋3SOCl2===6LiCl＋Li2SO3＋2S。(1)负极材料为_____，电极反应为_________________________。(2)正极材料为_____，电极反应为___________________________________。锂8Li－8e－===8Li＋碳3SOCl2＋8e－===2S＋SO2－3＋6Cl－二、二次电池(又叫充电电池或蓄电池)1．铅蓄电池(1)构造(2)工作原理①总反应：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)放电充电2PbSO4(s)＋2H2O(l)②放电时——原电池负极反应：___________________________________；正极反应：______________________________________________________。③充电时——电解池阴极反应：___________________________________；阳极反应：_______________________________________________________。Pb(s)＋SO2－4(aq)－2e－===PbSO4(s)PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO2－4(aq)＋2e－===PbSO4(s)＋2H2O(l)PbSO4(s)＋2e－===Pb(s)＋SO2－4(aq)PbSO4(s)＋2H2O(l)－2e－===PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO2－4(aq)2．二次电池的充放电规律(1)