2021届高三化学一轮复习《原电池原理》

古迪纳夫有史以来年龄最大的诺奖得主。
30岁，开始研究锂电池。
58岁，找到钴酸锂，使得他一跃成 为炙手可热的化学家。
75岁，他又做出了新的材料磷酸铁 锂，常用于电动工具里。
90岁，他开始研究固态电池，还有
古迪纳夫曾说： 我们有些人一直像只乌龟，爬得缓
如何用更廉价易得的钠来取 代锂。 慢，但最终会到终点。开始或许有先有
锂离子电池
干电池
锂离子电池
课题二 电池史话：电池材料演变史
锂离子电池的优势十分明显：工作电压高、体积小、 质量轻、能量高、无记忆效应、无污染、自放电小、 循环寿命长，成为最适用于电动汽车的电池之一。 锂离子电池通过锂离子在正负极之间跑来跑去来充 电和放电。这个领域最牛的技术是“层叠电池结 构”，也就是把好多个电池做成很薄的层然后叠在 一起，这样可以用很小的体积达到很高的效率。
课题二 电池史话：电池材料演变史
【典例4】一种可充电锂-空气电池如图所示。当电池 放电时，O2与Li+在多孔碳材料电极处生成Li2O2-x（x=0或1）。 下列说法正确的是：
A．放电时，多孔碳材料电极为负极 B．放电时，外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极 C．放电时，电解质溶液中Li+向多孔碳材料区迁移 D．充电时，电解质溶液中Li+向多孔碳材料区迁移
课题二 电池史话：电池材料演变史
【变式3】[双选]2019年10月9日，诺贝尔化学奖授予约翰·古迪纳夫、斯坦利·惠 廷厄姆和吉野彰三位科学家，以表彰他们在锂离子电池研发领域作出的贡献。 高能LiFePO4电池，多应用于公共交通。电池中间是聚合物的隔膜， 主要作用 是在反应过程中只让Li＋通过。结构如图所示。
原理：(1－x)LiFePO4＋xFePO4＋LixCn LiFePO4＋nC下列说法不正确的是( ) A．放电时，正极电极反应式：xFePO4＋xLi＋＋xe－ ===xLiFePO4 B．放电时，电子由正极经导线、用电器、导线到负极 C．充电时，阴极电极反应式：xLi＋＋xe－＋nC===LixCn D．充电时，Li＋向左移动
A．采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积，并有利于氧气扩散至电极 表面 B．比较Mg、Al、Zn三种金属－空气电池，Al－空气电池的理论比能量最高 C．M－空气电池放电过程的正极反应式：4Mn＋＋nO2＋2nH2O＋4ne－===4M(OH)n D．在Mg－空气电池中，为防止负极区沉积Mg(OH)2，宜采用中性电解质及阳离子交换膜
意大利物理学家伏特(Alessandro Volta)在多次实验后则认为：伽伐尼 的“生物电”之说并不正确，青蛙的 肌肉之所以能产生电流，大概是肌肉 中某种液体在起作用。
意大利伏特制作 出世界上第一个 电池“伏特电堆”
课题一 电池史话：电池形式的演变史 演示实验
模拟伏特电堆： 实验用品：稀硫酸、锌片、铜片、厨房纸、导线、电流计、表面皿。
问题组一
1、如何判断正负极？
2、盐桥的作用有哪些？
3、电池电极反应式书写步骤及注意事项有哪些？
原电池原理
——万变不离其宗
[变式1] 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( )
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(SO42—)减小 C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增大 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
2020山东析高考
2020省一模
2020省二模
单选T10.
多选T11.
T8.
膜的判断、电极反应 电极反应式的书写、电极 锂离子电池
式、原理分析
判断
多选T13. 电解法制备双氧水
多选T13.
T12.
电极反应的判断、转移电 镀铬
子分析、速率判断
考察方向：选择题为主，一般是两道，约6-8分，难度中等。 主要考察原电池和电解池的基本原理、电极反应式、电子转 移计算、交换膜等知识。
(3)K闭合一段时间后，Ⅱ可单独作为原电池，c电极为电源的 正极还是负极？
思维模型建立
可充电电池的思维模型
课题二 电池史话：电池材料演变史
1887年，英国人赫勒森(Wilhelm Hellesen)发明了最早的 干电池。整个电池的发展史也可以说是一个“试试各种金属 或材料能不能造电池”的历史。“锂”是电池界最红的金属。 锂是所有金属里最轻的，比水还轻，而且特别活泼，需要保 存在石蜡里。实际上，当初爱迪生就曾经发明过锂电池，但 是由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保 存、使用，对环境要求非常高，所以锂电池长期没有得到应 用。但是在近30年中锂电池取得了巨大发展。我们用的计算 机、计算器、照相机、手表中的电池都是锂电池。
作业： 见pad推送。
后，胜利却没有先后，它永远只属于坚
97岁，他获得2019诺贝尔奖化学奖 持到最后的人。
课题二 电池史话：电池材料演变史
为了提高使用便捷度，目前很多锂电汽车都可以使用普通家庭电压充电， 但充电时间长达数小时。日本研究人员已研发出一种新型“锂-空气”电池，无 需充电，只需更换正极的水性电解液，通过卡盒等方式更换负极的金属锂就可 以连续使用。也就是说，充电的设施更像添加物体的“加油站”，而不是带着 大插销的“充电站”。
越丰富，形式也越来越多样，从最早
的铅蓄电池，铅晶蓄电池，到铁镍蓄
电池以及银锌蓄电池，发展到铅酸蓄
电池、太阳能电池以及锂电池等等。
与此同时，蓄电池的应用领域越来越
广充，电电越容来越越来便越捷大。，性能越来越稳定，电 一解 个液 广电 泛池 应（ 用第 的
电池）
原电池原理
——万变不离其宗
【典例3】．(1)铅蓄电池的工作原理为： Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，
电池史话
——原电池的工作原理复习（第一课时）
电池史话
•
电池已经应用到生产生活的方方面面，今天，
我们循着200多年电池发展的轨迹，回顾电池发
展的过程，领悟科学家怎样从现象到本质，从原
理到实用，从简单到复杂，将电池发展到今天，
并感悟科学家们的科学精神、科学素养、科学方
法、科学成就。
2020山东高考及2020省模考电化学试题对比分
课题一 电池史话：电池形式的演变史
意大利伽 伐尼解剖 青蛙发现 电流
1780年的一天，意大利解剖学家伽伐 尼(Luigi Galvani)在做青蛙解剖时，两 手分别拿着不同的金属器械，无意中 同时碰在青蛙的大腿上，青蛙腿部的 肌肉立刻抽搐了一下，仿佛受到电流 的刺激。伽伐尼认为，出现这种现象 是因为动物躯体内部产生的一种电， 他称之为“生物电”。
1836年，英国的丹尼尔对“伏特电堆”进行了改 良。然而在当时，无论哪种电池都需在两个金属 板之间灌装液体，搬运很不方便，特别是蓄电池 所用液体是硫酸，在挪动时很危险。
双池双液蓄电池技术是将现今的铅酸蓄电池与碱 性蓄电池去劣存优，相互组合，使用范围更广、 寿命更长、充放电效率更高。从理论上讲，一个 充满电的桥式蓄电池若干年后接通桥路开关，其 电能不会有任何损耗。
除了锂离子电池，还有一种电池很有前途，就是“燃料电池”。其中最实 用的是使用氢或含富氢的气体燃料的燃料电池。
电池已经诞生了200多年，现在仍然在前进。无论是过去还是现在，电池的 目标都没有改变：随时随地让人享受电能的巨大恩惠。
课题二 电池史话：电池材料演变史
【变式4】金属(M)－空气电池(如图)具有原料易得、能量密度高等优点，有望成为新能源 汽车和移动设备的电源。该类电池放电的总反应方程式为： 4M＋nO2＋2nH2O===4M(OH)n。 已知：电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论 上能释放出的最大电能。下列说法不正确的是( )
课题二 电池史话：电池材料演变史
铅酸电池 （最早商 用可充电 电池）
由于以金属为原料容易造成原材
料浪费，废弃电池还会造成环境污染。 于是，能够经过多次充电放电循环， 可充电的铁 镍电池。如今，充电电池的种类越来
当然，如果想要 不间断电源，那 我们可以考虑燃 料电池（后续专 题复习）。
原电池原理：学习目标
知识与技能： 1、能分析、解释原电池的工作原理，能设计简单的原电池。 2、能列举常见的化学电源，并能利用相关信息分析化学电源的工作原理。
过程与方法： 1、通过建立原电池、二次电池的工作模型，学会基于证据判断电极，书
写电极反应式和总反应方程式的方法。 2、能综合考虑化学变化中的物质变化和能量变化来分析、解决实际问题，
如新型电池的开发等。 情感态度与价值观：
1、通过了解电池发展史，接触电池的变革，体会科学发现的过程，发现 科学家的可贵品质。能举例说明化学在解决能源危机中的重要作用，能分析 能源的利用对自然环境和社会发展的影响。
2、通过对电化学的学习，解决生产生活中的实际问题，感受化学对社会 发展的重大意义，关注与化学有关的社会热点问题。
当K闭合时，Ⅰ为________池，a为________极，b为____极， Ⅱ为________池，c为________极，d为________极。 此时a电极反应__________________________________， b电极反应___________________________________。 c电极反应_________________________________________， d电极的反应_______________________________________。 (2)根据d电极的反应，说明d区酸碱性的变化？
请同学们画出该原电池工作原理图。
原电池原理
——万变不离其宗
【小结】原电池工作原理：
【例题1】下图是根据原电池原理 设计的LED灯发光的装置：
(1)该装置中，存在怎样的能量转化 过程？
(2)如果将硫酸换成柠檬汁，导线中 会不会有电子流动？如果将锌片换
成铁片，电路中的电流方向是否改 变？
原电池原理
——万变不离其宗
双液盐桥电池示意图
课题一 电池史话：电池形式的演变史
分组实验设计 请将反应2Fe3+ + Cu =2 Fe2+ + Cu2+, 设计成双液电池。画出装置图， 组装实验。
实验用品：铜片、碳棒、FeCl3溶液、硫酸铜溶液、厨房纸、氯 化钾溶液，导线、烧杯、电流计。
原电池原理
——万变不离其宗
【典例2】如图所示原电池的盐桥中装有饱和K2SO4溶液，电池工作一段时间后， 甲烧杯中溶液颜色不断变浅。下列叙述中正确的是( ) A．b极是电池的正极 B．甲烧杯中K＋经盐桥流向乙烧杯 C．甲烧杯中溶液的pH逐渐减小 D．电池的总反应离子方程式为 MnO4—＋5Fe2＋＋8H＋===Mn2＋＋5Fe3＋＋4H2O
原电池原理
——万变不离其宗
【变式2】.[2020年山东新高考]微生物脱盐电池是一种高效、经济的能 源装置，利用微生物处理有机废水获得电能，同时可实现海水淡化。现 以NaCl溶液模拟海水，采用惰性电极，用下图装置处理有机废水(以含 CH3COO-的溶液为例)。下列说法错误的是
A．负极反应为 B ．隔膜1为阳离子交换膜，隔膜2为阴离子交换膜 C．当电路中转移1mol电子时，模拟海水理论上除 盐58.5g D．电池工作一段时间后，正、负极产生气体的物 质的量之比为2:1