新高考一轮复习苏教版专题6第18讲原电池化学电源课件(81张)

3－ 4
＋H2O，电子沿导线到C1棒，I2＋2e－
===2I－，所以C2为负极，C1为正极。
考点2 化学电源
一、一次电池：只能使用一次，不能充电复原继续使用 1．碱性锌锰干电池 总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2。 负极材料： Zn 。 电极反应： Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2 。 正极材料：碳棒。 电极反应：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH。－
解析： (1)根据酸性锌锰干电池的构造可知，放电时，负极Zn失去电子生 成Zn2＋，正极MnO2得到电子生成MnOOH，从而可写出正极和负极的电极 反应式，然后在遵循得失电子守恒的前提下，将两极反应式加合可得电池
总反应的离子方程式。(2)电池工作5分钟，通过的电量Q＝0.5 A×5 min×
60
s·min－1＝150
4．原电池原理的应用
(1)比较金属的活动性强弱：原电池中，负极一般是活动性 属，正极一般是活动性较弱的金属(或非金属)。
较强
的金
(2)加快化学反应速率：氧化还原反应形成原电池时，反应速率加快。
(3)用于金属的防护：将需要保护的金属制品作原电池的 正极 而受到 保护。
(4)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。
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：
题组一 传统一次电池 1．酸性锌锰干电池是一种一次性电池，外壳为金属锌，中间是碳棒， 其周围是由碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等组成的糊状填充物。该电池 放电过程中产生MnOOH。 (1)该电池的正极反应式为______________________________________， 电池总反应的离子方程式为_____________________________________。 (2)维持电流强度为0.5 A，电池工作5分钟，理论上消耗锌________g (已 知F＝96 500 C·mol－1)。
解析：由图示结合原电池原理分析可知，Fe3＋得电子变成Fe2＋被还原，I －失去电子变成I2被氧化，所以A、B正确；电流表读数为零时，Fe3＋得电 子速率等于Fe2＋失电子速率，反应达到平衡状态，C正确；D项，在甲中 溶入FeCl2固体，平衡2Fe3＋＋2I－⇌2Fe2＋＋I2向左移动，I2被还原为I－，乙 中石墨为正极，D不正确。
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 锂 ，电极反应为 8Li－8e－===8Li＋
。
(2)正极的电极反应为 3SOCl2＋8e－===2S＋SO2－3＋6Cl－
。
二、二次电池：放电后能充电复原继续使用 铅蓄电池总反应：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)
2PbSO4(s)＋2H2O(l)
(1)放电时——原电池
负极反应： Pb＋SO24－ －2e－===PbSO4
；
正极反应：PbO2＋4H＋＋SO24－ ＋2e－===PbSO4＋2H2O 。
(2)充电时——电解池
阴极反应： PbSO4＋2e－===Pb＋SO24－
；
阳极反应：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO24－
3．常温下，将除去表面氧化膜的Baidu Nhomakorabeal、Cu片插入浓HNO3中组成原电池 (图1)，测得原电池的电流强度(I)随时间(t)的变化如图2所示，反应过程 中有红棕色气体产生。
0～t1时，原电池的负极是Al片，此时，正极的电极反应式是_______， 溶液中的H＋向________极移动。t1时，原电池中电子流动方向发生改 变，其原因是__________________________________________________ _____________________________________________________________。
总反 应式
2H2＋O2===2H2O
燃料电池的电极不参与反应，有很强的催化活性，起导电 备注
作用
2.解答燃料电池题目的思维模型
(1)铅蓄电池放电时，正极与负极质量均增加。( √ ) (2)手机、电脑中使用的锂电池属于一次电池。( × ) (3)若使反应Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋以原电池方式进行，可用锌铁做电极材 料。( × ) (4)碱性锌锰干电池是一次电池，其中MnO2是催化剂，可使锌锰干电池 的比能量高、可储存时间长。( × ) (5)燃料电池工作时燃料在电池中燃烧，然后热能转化为电能。( × ) (6)铅蓄电池工作时，当电路中转移0.2 mol电子时，消耗0.1 mol H2SO4。 (×)
C，则理论上消耗Zn的质量m(Zn)＝2×96
150 C 500 C·mol－1
×65 g·mol－1≈0.05 g。
答案：(1)MnO2＋e－＋H＋===MnOOH
Zn＋2MnO2＋2H＋===Zn2＋＋2MnOOH
答案：
(1)
(2)
(3)
5．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。 请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。
答案：
画原电池装置图常见失分点 失分点1.不注明电极材料名称或元素符号。 失分点2.不画出电解质溶液(或画出但不标注)。 失分点3.误把盐桥画成导线。 失分点4.不能连成闭合回路。
2．锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子
通过。下列有关叙述正确的是( C )
A.铜电极上发生氧化反应 B．电池工作一段时间后，甲池的 c(SO24－ )减小 C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加 D．阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡
解析：Zn作负极，Cu作正极，铜电极上发生还原反应，A项错误；负极 发生的反应为Zn－2e－===Zn2＋，正极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，而该离 子交换膜是阳离子交换膜，因此Zn2＋由甲池交换到乙池，故甲池中硫酸 根离子浓度几乎不变，B、D项错误；铜电极上Cu2＋放电，Zn2＋通过阳 离子交换膜进入乙池，C项正确。
②根据原电池的工作原理，结合两个半反应，选择正、负电极材料以及 电解质溶液。
1．下面装置中，能构成原电池的是________(填序号)。 答案：②④⑥⑦⑨
2．原电池正负极的判断方法
(1)由组成原电池的电极材料判断。一般是活动性较强的金属为________ 极，活动性较弱的金属或能导电的非金属为________极。
答案：2H＋＋NO
－
3
＋e－===NO2↑＋H2O
正
Al在浓HNO3中发生钝
化，氧化膜阻止了Al的进一步反应
原电池工作原理简图
题组二 原电池原理的应用 4．(1)将过量的两份锌粉a、b分别加入一定量的稀硫酸，同时向a中加入少 量的CuSO4溶液，请画出产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系图像。 (2)将等质量的两份锌粉a、b分别加入过量的稀硫酸，同时向a中加入少量的 CuSO4溶液。请画出产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系图像。 (3)将第(2)题中的CuSO4溶液改成CH3COONa溶液，其他条件不变，请画出 产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系图像。
题组三 聚焦“盐桥”原电池 6．控制适合的条件，将反应2Fe3＋＋2I－⇌2Fe2＋＋I2设计成如图所示的原 电池。下列判断不正确的是( D ) A．反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应 B．反应开始时，甲中石墨电极上Fe3＋被还原 C．电流表读数为零时，反应达到化学平衡状态 D．电流表读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中的石墨电极为负极
3．工作原理(以铜锌原电池为例)
(1)工作原理 电极名称 电极材料
负极 锌片
正极 铜片
电极反应 Zn—－—2e—－—==—=Z—n—2＋
C—u2—＋＋—2—e－—=—==—C— u
反应类型
氧化反应
——————
还原反应
——————
电子流向
由Zn沿导线流向Cu
盐桥中 盐桥含饱和KCl溶液，K＋移向正 极，Cl－移向 负 极
离子移向
(2)盐桥的组成和作用 ①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：a.连接内电路，形成闭合回路；b.平衡电荷，使原电池不 断产生电流。
[提醒] ①电解质溶液中阴、阳离子的定向移动，与导线中电子的定向移 动共同组成了一个完整的闭合回路。
②无论在原电池中还是在电解池中，电子均不能通过电解质溶液。
(2)根据电流方向或电子流动方向判断。电流由________极流向________ 极；电子由________极流向________极。
(3)根据原电池中电解质溶液内离子的移动方向判断。在原电池的电解质 溶液内，阳离子移向________极，阴离子移向________极。
(4)根据原电池两极发生的变化来判断。原电池的________极失电子发生 氧化反应，其________极得电子发生还原反应。
其中可以成立的是( C )
MN
P
A Zn Cu B Cu Fe
稀H2SO4 稀HCl
C Ag Zn AgNO3溶液 D Zn Fe Fe(NO3)3溶液
解析：在装置中电流计指针发生偏转，说明该装置构成了原电池，根据正 负极的判断方法，溶解的一极为负极，增重的一极为正极，所以M棒为正 极，N棒为负极，且电解质溶液能析出固体，则只有C项正确。
解析：装置Ⅰ中的反应，AsO
3－ 4
＋2I－＋2H＋⇌AsO
3－ 3
＋I2＋H2O，当加
入适量浓盐酸时，平衡向右移动，有电子转移，但电子不会沿导线通
过，所以甲组操作时，电流表(A)指针不会发生偏转，但由于I2浓度增
大，所以溶液颜色变深；向装置ⅡB烧杯中加入NaOH溶液，C2上发生：
AsO
3－ 3
－2e－＋2OH－===AsO
7．(双选)如图Ⅰ、Ⅱ分别是甲、乙两组同学将反应“AsO
3－ 4
＋2I－＋2H＋
⇌AsO
3－ 3
＋I2＋H2O”设计成的原电池装置，其中C1、C2均为碳棒。甲组
向图Ⅰ烧杯中逐滴加入适量浓盐酸；乙组向图ⅡB烧杯中逐滴加入适量
40% NaOH溶液。
下列叙述中正确的是( CD ) A．甲组操作时，电流表(A)指针发生偏转 B．甲组操作时，溶液颜色变浅 C．乙组操作时，C1做正极 D．乙组操作时，C1上发生的电极反应为I2＋2e－===2I－
2．纽扣式锌银电池
总反应式： Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2A。g
电解质是 KOH
。
负极材料：
Zn
。
电极反应： Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2
。
正极材料：
Ag2O
。
电极反应：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－ 。
3．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
。
三、“高效、环境友好”的燃料电池
1．氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，分为酸性和碱性两种。
电池
酸性
碱性或中性
负极反 应式
2H2－4e－===4H＋
2—H—2－—4—e－—＋—4O—H—－—==—=4—H—2O
正极反 应式
— O2—＋—4e—－＋—4—H—＋=—=— =2—H2—O
O2＋4e－＋2H2O===4OH－
第18讲 原电池 化学电源
【课标要求】 1.理解原电池的构成、工作原理及应用，能书写电极反 应式和总反应方程式。2.了解常见化学电源的种类及其工作原理。
考点1 原电池的工作原理及应用
1．概念：把化学能转化为电能的装置。 2．构成条件 (1)有两个电极(大多数不同，也可能相同，如氢氧燃料电池等)； (2)有电解质(电解质通常是溶液，也可能是熔融状态或固体电解质)； (3)有闭合回路(首尾连通，教学时展示各种闭合回路)； (4)有自发的氧化还原反应。
(5)根据现象判断。一般情况下，溶解的一极为________极，增重或有气 体逸出的一极为________极。
答案：(1)负 正 (2)正 负 负 正 (3)正 负 (4)负 正 (5)负 正
原电池正、负极的判断
题组一 原电池的工作原理
1．如图所示装置中，观察到电流计指针偏转，M棒
变粗，N棒变细，由此判断表中所列M、N、P物质，