2020年高考化学一轮复习 第六章 第二节 原电池 化学电源学案课件 新人教版

第二节原电池化学电源一、原电池1.概念把_______转化为_____的装置。化学能电能2.构成条件(1)有两个___________的电极(常为金属和石墨)。(2)将电极插入___________中。(3)两电极间构成闭合回路。(4)有自发的_________反应发生。活泼性不同电解质溶液氧化还原【微点拨】两电极构成闭合回路需三个条件:①电解质溶液②两电极直接或间接接触③两电极插入电解质溶液3.工作原理装置图电极名称负极正极电极材料___片___片电极反应____________________________锌铜Zn-2e-====Zn2+Cu2++2e-====Cu反应类型_____反应_____反应电子流向由___片沿导线流向___片离子迁移方向阴离子向_____迁移;阳离子向_____迁移电池反应方程式_________________氧化还原锌铜负极正极Zn+Cu2+====Cu+Zn2+两类装置的不同点还原剂Zn与氧化剂Cu2+直接接触,既有化学能转化为电能,又有化学能转化为热能,造成能量损耗Zn与氧化剂Cu2+不直接接触,仅有化学能转化为电能,避免了能量损耗,故电流稳定,持续时间长【微点拨】1.在原电池中,活泼性强的不一定作负极,如镁铝氢氧化钠电池,活泼性MgAl,但Al作负极发生氧化反应。2.盐桥作用: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。二、化学电源的种类及其工作原理1.一次电池:只能使用一次,不能充电复原继续使用。(1)干电池。a.正极反应:4+2e-+MnO2+2H2O====Mn2++4NH3·H2Ob.负极反应:______________c.总反应:Zn+4+MnO2+2H2O====Mn2++4NH3·H2O+Zn2+4NH4NHZn-2e-====Zn2+(2)碱性锌锰电池。a.正极反应:2MnO2+2H2O+2e-====2MnOOH+2OH-b.负极反应:______________________c.总反应:Zn+2MnO2+2H2O====2MnOOH+Zn(OH)2Zn+2OH--2e-====Zn(OH)22.二次电池:放电后能充电复原继续使用。铅蓄电池是最常见的二次电池,负极材料是___,正极材料是____。(1)放电时的反应。a.负极反应:_____________________b.正极反应:_______________________________PbPbO2Pb+-2e-====PbSO4PbO2+4H+++2e-====PbSO4+2H2O24SO24SOc.总反应:Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)====2PbSO4(s)+2H2O(l)(2)充电时的反应。a.阴极反应:_____________________b.阳极反应:_______________________________c.总反应:2PbSO4+2H2O====Pb+PbO2+2H2SO4注:可逆电池的充、放电不能理解为可逆反应。PbSO4+2e-====Pb+PbSO4+2H2O-2e-====PbO2+4H++24SO24SO3.燃料电池:将燃料燃烧的化学能直接转化为电能的装置。(1)氢氧燃料电池。①酸性条件:a.负极反应:______________b.正极反应:_________________c.总反应式:2H2+O2====2H2O2H2-4e-====4H+O2+4H++4e-====2H2O②碱性条件:a.负极反应:___________________b.正极反应:__________________c.总反应式:2H2+O2====2H2O2H2+4OH--4e-====4H2OO2+2H2O+4e-====4OH-(2)以甲烷燃料电池为例来分析不同的环境下电极反应式的书写①酸性介质(如H2SO4):a.负极反应:______________________b.正极反应:__________________c.总反应式:CH4+2O2====CO2+2H2OCH4-8e-+2H2O====CO2+8H+2O2+8e-+8H+====4H2O②碱性介质(如KOH):a.负极反应:__________________________b.正极反应:___________________c.总反应式:CH4+2O2+2OH-====+3H2OCH4-8e-+10OH-====+7H2O2O2+8e-+4H2O====8OH-23CO23CO③固体电解质(高温下能传导O2-):a.负极反应:_______________________b.正极反应:______________c.总反应式:CH4+2O2====CO2+2H2OCH4-8e-+4O2-====CO2+2H2O2O2+8e-====4O2-④熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境下:a.负极反应:__________________________b.正极反应:_______________________c.总反应式:CH4+2O2====CO2+2H2OCH4-8e-+4====5CO2+2H2O2O2+8e-+4CO2====423CO23CO【微点拨】(1)原电池反应中,两极材料本身不一定参加反应,如燃料电池;(2)燃料电池中,可燃物在负极发生氧化反应,氧气在正极发生还原反应,书写电极反应式时要注意电解质溶液酸碱性。1.(RJ必修2·P45改编题)关于原电池的叙述中正确的是()A.构成原电池正极和负极的材料必须是两种不同金属B.原电池是把化学能转变为电能的装置C.原电池电解质溶液中阳离子向负极移动D.原电池工作时,正极和负极上发生的都是氧化还原反应【解析】选B。A项,原电池的两极可以是导电的非金属,如石墨;C项,电解质溶液中的阳离子向着发生还原反应的一极即正极移动;D项,正极发生还原反应,负极发生氧化反应。2.(RJ必修2·P45改编题)下列关于如图所示装置的叙述正确的是()A.铜作正极,铜片上有气泡产生B.铜片质量逐渐减少C.电流从锌片经导线流向铜片D.铜离子在铜片表面被还原【解析】选D。该电池是由盐桥连接的锌铜原电池,锌作负极,铜作正极,溶液中的铜离子在铜片上获得电子生成单质铜,质量增加,电流由正极(铜)流向负极(锌),综上,D正确。3.(RJ必修2·P45改编)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Fe和碳棒,则X为碳棒,Y为FeC.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:XY【解析】选D。由图示电子流向知X为负极,Y为正极,则电流方向为:Y→外电路→X,故A错;若两电极分别为Fe和碳棒,则X为Fe,Y为碳棒,B错;负极上失去电子发生氧化反应,正极上得到电子发生还原反应,C错;若两电极均为金属,活泼金属作负极,故有活动性XY,D正确。4.(RJ选修4·P78改编题)镉镍可充电电池的充、放电反应按下式进行:Cd+2NiO(OH)+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2,由此判断错误的是()A.放电时,Cd作负极B.放电时,NiO(OH)作负极C.电解质溶液为碱性溶液D.放电时,负极反应为:Cd+2OH--2e-====Cd(OH)2【解析】选B。该原电池放电时,镉元素化合价由0变为+2,Cd失电子发生氧化反应而作负极,故A正确;放电时,镉元素化合价由0变为+2,镍元素化合价由+3变为+2,所以NiO(OH)得电子发生还原反应而作正极,故B错误;放电时,正负极上电极反应式分别为:NiO(OH)+e-+H2O====Ni(OH)2+OH-、Cd-2e-+2OH-====Cd(OH)2,根据电极反应式知,电解质溶液为碱性溶液,故C正确;放电时,Cd失电子发生氧化反应而作负极,电极反应式为:Cd+2OH--2e-====Cd(OH)2,故D正确。5.(RJ选修4·P77改编题)酸性氢氧燃料电池的原理装置图如图所示,下列说法不正确的是()A.A极发生氧化反应B.电子由A极通过导线流向B极C.若电解质为稀硫酸,则电解质溶液的pH会变小D.产物为无污染的水,属于环境友好电池【解析】选C。氢氧燃料电池中,通入氢气的电极是负极,负极上氢气失电子发生氧化反应,正极上氧气得电子发生还原反应,故A正确;电子从负极A沿导线流向正极B,故B正确;氢氧燃料电池中通入氢气的一极为原电池的负极,发生氧化反应,酸性溶液中负极反应为:2H2-4e-====4H+,通入氧气的一极为原电池的正极,发生还原反应,酸性溶液中正极反应为:O2+4e-+4H+====2H2O,电池总反应为2H2+O2====2H2O,反应生成水,溶液氢离子浓度降低,pH增大,故C错误;氢氧燃料电池的总反应式为2H2+O2====2H2O,水对环境无污染,所以属于环境友好电池,故D正确。