2021高考化学考点原电池和化学电源(提高)

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高考化学大一轮复习 第二单元 原电池和化学电源习题详解课件

高考化学大一轮复习 第二单元 原电池和化学电源习题详解课件

3.提示:(1)两电极要和电解质溶液中的金属阳离子尽可能保 持相同,以提高效率;(2)两电极的金属活泼性相差尽量大 一些,现象明显,速率较快。 [高考载体·巧妙利用] (1)负 正 (2)CH4+10OH--8e-===CO23-+7H2O 2O2+4H2O+8e-===8OH- (3)OH-向负极移动 K-向正极移动 (4)4NA (5)负极:CH4+2H2O-8e-===CO2+8H+ 正极:2O2+8H++8e-===4H2O (6)H2
2.提示:粗锌快,因为粗锌中含有杂质金属,可以和锌形成原 电池,反应速率较快。
3.(1)Cu AgNO3 (2)正 Ag++e-===Ag Cu-2e-===Cu2+ (3)Cu Ag
4.解析:(1)Fe3+具有强氧化性,可以把一些金属单质如铁、铜 等氧化成相应的离子,离子方程式是: 2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+。 (2)由反应 2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+可以判断出铜发生氧化 反应,铜作负极,Fe3+发生还原反应,正极可以选用石墨棒, 电解质溶液可以选用氯化铁溶液,仿照教材上的铜锌原电池 装置,可以画出此原电池的装置图。

3e


4H2O===Fe(OH)3+5OH-;书写总反应的离子方程式时,关键是抓
住 Fe 和 Zn 的存在形式分别是 Fe(OH)3 和 Zn(OH)2。
(3)由普通锌锰电池放电时的总反应可知,Zn 作负极,NH4Cl 为电解 质,正极上发生还原反应:MnO2+NH+4 +e-===MnOOH+NH3。 (4)负极实际上是稀土储氢合金吸附的 H2 失去电子生成 H+,H+再与 OH-结合生成 H2O,所以负极的电极反应式为 MH-e-+OH-===M +H2O 答案:(1)CH3OCH3+3H2O-12e-===2CO2+12H+ (2)2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-===2FeO42-+5H2O+3Cl- FeO24-+3e-+4H2O===Fe(OH)3+5OH- 2FeO24-+8H2O+3Zn===2Fe(OH)3+3Zn(OH)2+4OH- (3)Zn NH4Cl MnO2+NH+4 +e-===MnOOH+NH3 (4)MH-e-+OH-===M+H2O

高一化学考生必看全新知识点2021

高一化学考生必看全新知识点2021

高一化学考生必看全新知识点2021高考尽自己最大的努力,进更理想大学,铸更辉煌人生,让自己的以后的人生更加的精彩。

以下是小编整理的有关高考考生必看的知识点的梳理,希望对您有所帮助,望各位考生能够喜欢。

高一化学考生必看全新知识点11、化学能转化为电能的方式:电能(电力)火电(火力发电)化学能→热能→机械能→电能缺点:环境污染、低效原电池将化学能直接转化为电能优点:清洁、高效2、原电池原理(1)概念:把化学能直接转化为电能的装置叫做原电池。

(2)原电池的工作原理:通过氧化还原反应(有电子的转移)把化学能转变为电能。

(3)构成原电池的条件:(1)有活泼性不同的两个电极;(2)电解质溶液(3)闭合回路(4)自发的氧化还原反应(4)电极名称及发生的反应:负极:较活泼的金属作负极,负极发生氧化反应,电极反应式:较活泼金属-ne-=金属阳离子负极现象:负极溶解,负极质量减少。

正极:较不活泼的金属或石墨作正极,正极发生还原反应,电极反应式:溶液中阳离子+ne-=单质正极的现象:一般有气体放出或正极质量增加。

(5)原电池正负极的判断方法:①依据原电池两极的材料:较活泼的金属作负极(K、Ca、Na太活泼,不能作电极);较不活泼金属或可导电非金属(石墨)、氧化物(MnO2)等作正极。

②根据电流方向或电子流向:(外电路)的电流由正极流向负极;电子则由负极经外电路流向原电池的正极。

③根据内电路离子的迁移方向:阳离子流向原电池正极,阴离子流向原电池负极。

④根据原电池中的反应类型:负极:失电子,发生氧化反应,现象通常是电极本身消耗,质量减小。

正极:得电子,发生还原反应,现象是常伴随金属的析出或H2的放出。

(6)原电池电极反应的书写方法:(i)原电池反应所依托的化学反应原理是氧化还原反应,负极反应是氧化反应,正极反应是还原反应。

因此书写电极反应的方法归纳如下:①写出总反应方程式。

②把总反应根据电子得失情况,分成氧化反应、还原反应。

2021新高考化学一轮复习(山东专用):6-2 原电池 化学电源

2021新高考化学一轮复习(山东专用):6-2 原电池 化学电源
4.在原电池中,电极可能与电解质反应,也可能与电解质 不反应;不发生反应的可看作金属发生吸氧腐蚀,如图所示。
5.闭合回路的形成也有多种方式,可以是导线连接两个电 极,也可以,较活泼的金属材料作负极,失去电子,电 子经外电路流向正极,再通过溶液中的离子形成的内电路构成回 路。但 Mg、Al 和 NaOH 溶液构成原电池时,Al 作负极;Fe、 Cu 和浓 HNO3 构成原电池时,Cu 作负极。规律为:与电解质溶 液能发生氧化还原反应的金属作负极。
5.铁-铜原电池中,负极反应式为 Fe-3e-===Fe3+( × )
提示:铁参与原电池反应时一般生成 Fe2+。
6.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( × )
提示:原电池工作时,电解质溶液中的阴离子向负极移动。
7.原电池工作时,电子从负极流出经导线流入正极,然后 通过溶液流回负极( × )
同 转化为电能,又 电能,避免了能
点 有化学能转化为 量损耗,故电流
热能,造成能量 稳定,持续时间
损耗

5.原电池原理的应用 (1)加快氧化还原反应的速率 一个自发进行的氧化还原反应,形成原电池时会使反应速率加快。 例如,在 Zn 与稀 H2SO4 反应时加入少量 CuSO4 溶液,置换出的 Cu 能与 Zn 形成原电池,使产生 H2 的反应速率加快。 (2)比较金属活动性强弱 如有两种金属 A 和 B,用导线将 A 和 B 连接后,插入到稀硫酸中, 一段时间后,若观察到 A 溶解,而 B 上有气体放出,则说明 A 作负极,
(2)电子定向移动方向和电流方向
①电子从____负__极_____流出经外电路流入___正___极_____; ②电流从___正__极______流出经外电路流入___负___极_____;

高考原电池相关知识点

高考原电池相关知识点

高考原电池相关知识点高考是每个学生的重要里程碑,而化学作为其中的一门科目,也是高考中不可或缺的一部分。

在高考化学中,有一项常见且重要的考点就是关于原电池的知识。

原电池是一种将化学能转化为电能的装置,广泛应用于各个领域。

接下来,我们将会介绍一些与高考相关的原电池知识点。

一、原电池的基本概念原电池又被称为化学电池,指利用化学反应产生电能的装置。

它由两个半电池构成,其中一个半电池为负极或阴极,另一个半电池为正极或阳极。

这两个半电池通过导电物质连接起来,并通过电解质溶液传递离子,完成电流的流动。

二、原电池的电化学方程式高考中常见的原电池种类有锌-铜电池、铝-铜电池、镉-镍电池等。

这些不同种类的原电池中,化学反应代表了正极和负极的电极反应。

以锌-铜电池为例,其电化学方程式为:Zn(s)+ Cu2+(aq)→ Zn2+(aq)+ Cu(s)在此电池中,锌极溶解产生锌离子,并释放出电子,电子从锌极流向铜极,沿外部电路完成电流的传输。

而在铜极,铜离子被还原沉积,恢复为固体铜。

三、原电池的标准电动势高考中,常常需要求解不同原电池的标准电动势。

标准电动势是指在标准状态下,正极和负极连接时的电动势差,可以通过实验测量或间接计算得出。

标准电动势的数值在化学参考书中有详细的数据表格,学生们可以通过查表获取。

在计算不同原电池的标准电动势时,需要注意各种电池的化学反应方程式和相应的电动势。

四、原电池的电池方程式在化学电池中,离子的传输是通过电解质溶液完成的。

电解质溶液中的离子在反应中扮演了重要的角色。

在高考中,也会涉及到求解不同种类原电池的电池方程式。

电池方程式是指原电池中正极和负极的反应方程式,并且其中应符合电子守恒和离子守恒的原则。

五、原电池的工作原理原电池通过化学反应将化学能转化为电能,其工作原理是电池内外原子的电荷重新分布。

正极发生氧化反应,负极发生还原反应,使得正负极间形成电势差。

这个电势差越大,则原电池储存和释放的电能也就越多。

高三化学总复习 原电池 化学电源

高三化学总复习 原电池 化学电源

第2讲原电池化学电源复习目标知识建构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。

一、原电池1.概念和反应本质原电池是把化学能转化为电能的装置,其反应本质是氧化还原反应。

2.形成条件(1)能自发进行的氧化还原反应,一般是活泼性强的金属与电解质反应。

(2)电极,一般是活泼性不同的两电极。

(3)电解质溶液或熔融电解质。

(4)形成闭合回路。

3.工作原理(以铜锌原电池为例)。

(1)两种装置①装置Ⅰ中Zn与Cu2+直接接触,会有部分Zn与Cu2+直接反应,部分化学能转化为热能;②装置Ⅱ中不存在Zn与Cu2+的直接反应而造成能量损耗,电流稳定,且持续时间长。

(2)反应原理电极名称负极正极电极材料锌片铜片Cu2++2e-电极反应Zn-2e-===Zn2+===Cu 反应类型氧化反应还原反应盐桥中离盐桥含饱和KCl溶液,K+移向正极,Cl-移向负极子移向(3)带电粒子移动方向及闭合回路的形成(4)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。

③盐桥中离子移向与电解液中离子流向保持一致。

4.原电池原理的应用(1)比较金属的活动性强弱:原电池中,负极一般是活动性较强的金属,正极一般是活动性较弱的金属(或非金属导体)。

(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。

【判一判】判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。

(1)NaOH溶液与稀硫酸的反应是自发进行的放热反应,此反应可以设计成原电池()(2)在原电池中,发生氧化反应的是正极()(3)Mg—Al形成的原电池,Mg一定作负极()(4)原电池工作时,电子从负极流出经导线流入正极,再通过电解质溶液流回负极()(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)带有“盐桥”的原电池一般比不带“盐桥”的原电池效率高()答案(1)×(2)×(3)×(4) ×(5)×(6)√二、化学电源1.一次电池碱性锌锰电负极材料:Zn。

原电池和化学电源

原电池和化学电源

c > d > b
c、d相连时,电流由d到c;
练习:1、把a、b、c、d四块金属浸入稀硫酸中,用导线两两相连组成原电池。 若a、b相连时,a为负极;
c相连时,c极产生大量气泡,
d相连时,溶液中的阳离子向b极移动。 则四种金属的活泼性顺序为:
判断下列原电池的正负极
答案:负 正
思 考 题
请根据反应 2Fe3+ + Fe = 3 Fe 2+ 设计原电池,你有哪些可行方案?
Fe-Cu FeCl3
Fe-C Fe(NO3)3
Fe-Ag Fe(SO4)3
正极: 碳棒
负极: 锌筒
电解质:糊状NH4Cl
NH4Cl显酸性,会腐蚀锌筒
Zn-2e-=Zn2+
2MnO2+2NH4+ +2e=Mn2O3+2NH3+H2O
2.充电电池(又称二次电池)
充电电池又称二次电池,它在放电时所进行的氧化还原反应,在充电时又逆向进行,使生成物恢复原状,如此充放电可循环进行,至一定周期后终止。充电电池是两极都参加反应的电池。它们的负极是较活泼的金属,正极一般是金属氧化物。
经外电路
负极
流入铜极
内电路
判断下列哪些装置构成了原电池?
盐桥中通常装 有含琼胶的 KCl饱和溶液
维持溶液电中性 形成闭合回路
盐桥的作用:
电解质溶液发生还原反应且起导电作用
负极液只起导电作用正极液发生还原反应且起导电作用
双液原电池
电解质溶 液的作用
单液原电池
电极
电极反应
负极----锌片 正极---铜片
A
Ag
Cu
Cu(NO3)2
AgNO3
Ag

专题12 原电池及化学电源(新高考地区)(解析版)

专题12 原电池及化学电源(新高考地区)(解析版)

备战2023年高考化学精选考点专项突题集(新高考地区)专题12 原电池及化学电源【基础题】1.(2022·山东淄博·二模)利用垃圾假单胞菌株分解有机物的电化学原理如图所示。

下列说法错误的是A.电流方向:B电极→用电器→A电极B.B电极反应式为O2+4H++4e-=2H2OC.A电极反应式为:-4e-→+4H+D.若有机物为葡萄糖C6H12O6,处理0.25mol时,会有6molH+透过质子交换膜迁移【答案】C【解析】A.由图分析可知:A电极为负极,B为正极,故电流由B电极→用电器→A电极,A项正确;B.由图示知,B极反应物为氧气,电极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O,B项正确;C.由A选项分析知,A是负极,结合图示,电极反应式为-2e-=+2H+,C项错误;D.由反应C6H12O6+6O2→6CO2↑+6H2O可知1mol葡萄糖反应,转移24mol电子,电极反应也要转移24mol电子,处理0.25mol C6H12O6时,电解质溶液中转移6molH+,D项正确;答案选C。

2.(2022·上海徐汇·二模)在硫酸盐还原细菌的作用下,深埋地下的铁管道与土壤中的硫酸根离子会发生电化学腐蚀,其原理如图所示。

下列说法正确的是A.铁管道发生的是吸氧腐蚀B.铁管道附近土壤的pH会减小C.铁管道上镀锌可以延缓管道的腐蚀D .输送高温水蒸汽的铁管道也会发生该类型腐蚀【答案】C【解析】根据图示可知该电化学腐蚀中,硫酸根离子得电子生成硫离子,电极反应式为:2--2--42SO +8e +4H O=S +8OH ,铁管道做负极,发生失电子的氧化反应生成亚铁离子,据此结合电化学腐蚀原理分析解答。

A .根据上述分析可知,铁管道正极不是氧气得电子,发生的不是吸氧腐蚀,A 错误;B .根据铁管道的正极反应:2--2--42SO +8e +4H O=S +8OH 可知,该腐蚀会使铁管道附近土壤的pH 会增大,B 错误;C .锌的金属活动性大于铁的,所以铁管道上镀锌,锌隔绝了铁与外界的接触,既使锌破损,锌做负极,铁做正极,被保护,可以延缓管道的腐蚀,C 正确;D .高温下,水蒸气与铁发生氧化还原反应生成四氧化三铁和氢气,与上述类型腐蚀不同,D 错误;答案选C 。

高考原电池知识点总结

高考原电池知识点总结

高考原电池知识点总结在高考化学考试中,电池是一个重要的知识点。

电池作为一种常见的化学电源,对于学生来说是一个必须要掌握的内容。

本文将从原电池的定义、原电池的类别和原电池的应用等方面总结高考涉及到的原电池知识点。

一、原电池的定义原电池是一种将化学能转化为电能的装置,由两个电极和电解质溶液组成。

其中一个电极被腐蚀(氧化),称为阳极;另一个电极被还原,称为阴极。

当两个电极通过电解质溶液相连时,电解质溶液中会产生电池反应,产生电流。

二、原电池的类别原电池按照电源材料和电解质的不同,可以分为多种类型。

以下是高考中常见的原电池类别:1. 锌铜原电池锌铜原电池是最简单的一种原电池,在高考中经常出现。

它由一个锌电极和一个铜电极组成,电解质溶液通常是硫酸或鹽酸,其中硫酸溶液常用于高考中。

2. 铅蓄电池铅蓄电池是一种重要的储能设备,广泛应用于汽车、UPS电源等领域。

它由铅电极和氧化铅电极组成,电解质通常是硫酸铅溶液。

3. 锂电池锂电池是一种目前广泛使用的充电电池,具有高能量密度和较长的使用寿命。

它由锂阳极和氧化物阴极组成,电解质通常是有机溶剂。

4. 碱性电池碱性电池是一种常见的一次性电池,适用于智能手机、手提音响等。

它由锌阳极和二氧化锰阴极组成,电解质通常是氢氧化钾溶液。

三、原电池的应用原电池在日常生活和各行各业中有着广泛的应用。

以下是一些常见的应用领域:1. 用于供电原电池可以作为便携式电源供电,比如移动电话、手电筒等,方便携带和使用。

2. 用于储能铅蓄电池和锂电池等原电池广泛用于储能系统,如太阳能电池板发电系统和UPS系统等。

3. 用于交通工具锂电池在电动汽车、电动自行车等交通工具中得到广泛应用,推动了清洁能源的发展。

4. 用于科学研究原电池在科学研究和实验中也具有重要的应用,用于提供电流和电势差等。

总结起来,原电池作为常见的化学电源,在高考中是一个常见的考点。

学生们需要掌握原电池的定义、分类和应用等知识点。

通过对原电池的深入了解,学生将更好地理解电池的工作原理和应用范围,提高化学考试的得分。

高中化学 原电池、化学电源(含燃料电池)

高中化学  原电池、化学电源(含燃料电池)

课时28原电池、化学电源(含燃料电池)知识点一原电池的工作原理及应用【考必备·清单】1.原电池(1)概念:原电池是把化学能转化为电能的装置。

(2)构成条件电极两极为导体,且存在活动性差异溶液两极插入电解质溶液中回路形成闭合回路或两极直接接触本质看能否自发地发生氧化还原反应(3)工作原理(以锌、铜原电池为例)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 电极质量变化减小增大反应类型氧化反应还原反应电子流向由Zn沿导线流向Cu盐桥中离子移向盐桥含饱和KCl溶液,K+移向正极,Cl-移向负极a.连接内电路形成闭合回路。

盐桥作用b.维持两电极电势差(中和电荷),使电池能持续提供电流。

(4)负极与正极①负极:发生氧化反应或电子流出的电极。

②正极:发生还原反应或电子流入的电极。

(5)两个移动方向①电子定向移动方向和电流方向a.电子从负极流出经外电路流入正极;b.电流从正极流出经外电路流入负极;故电子定向移动方向与电流方向正好相反。

②离子移动方向阴离子向负极移动(如SO2-4),阳离子向正极移动(如Zn2+和H+,溶液中H+在正极上得电子形成氢气在铜片上冒出)。

[名师点拨]①自发发生的氧化还原反应并不一定是电极与电解质溶液反应,也可以是电极与溶解的O2等发生反应,如将铁与石墨相连插入食盐水中。

②无论是原电池还是电解池,电子均不能通过电解质溶液。

③双液铜、锌原电池(带盐桥)比单液原电池的最大优点是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,放电时间长。

2.原电池原理的四大应用(1)加快氧化还原反应的速率一个自发进行的氧化还原反应,形成原电池时会使反应速率加快。

例如,在Zn与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液置换出的Cu能与Zn形成原电池使产生H2的反应速率加快。

(2)比较金属活动性强弱如有两种金属A和B,用导线将A和B连接后,插入到稀硫酸中,一段时间后,若观察到A溶解,而B上有气体放出,则说明A作负极,B作正极,即可以断定金属活动性:A>B。

2021高考化学一轮复习 第六章 2021高考化学一轮复习 第22讲 原电池 化学电源

2021高考化学一轮复习 第六章 2021高考化学一轮复习 第22讲 原电池 化学电源

5.控制合适的条件,将反应2Fe3++2I- 2Fe2++I2设计成如下图所示的原电 池。下列判断不正确的是 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,在甲中加入FeCl2固体,
乙中的石墨电极为负极
题组二 聚焦“盐桥”原电池 4.(2019·河北高三模拟)根据右图,下列判断中正确的是 A.烧杯a中的溶液pH降低
√B.烧杯b中发生氧化反应
C.烧杯a中发生的反应为2H++2e-===H2↑ D.烧杯b中发生的反应为2Cl--2e-===Cl2↑
解析 由题给原电池装置可知,电子经过导线,由Zn电极流向Fe电极,则O2 在Fe电极发生还原反应:O2+2H2O+4e-===4OH-,烧杯a中c(OH-)增大, 溶液的pH升高;烧杯b中,Zn发生氧化反应:Zn-2e-===Zn2+。
2.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作负极,③④中Fe作负极
√B.②中Mg作正极,电极反应式为6H2O+6e-===6OH-+3H2↑
C.③中Fe作负极,电极反应式为Fe-2e-===Fe2+
√D.④中Cu作正极,电极反应式为O2+2H2O+4e-===4OH-
解析 ②中MgBiblioteka 与NaOH溶液反应,而Al能和NaOH溶液反应失去电子,故Al
√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 A项,由锌的活泼性大于铜,可知铜电极 为正极,在正极上Cu2+得电子发生还原反应生 成Cu,错误; B 项,由于阳离子交换膜只允许阳离子和水分子 通过,故甲池的 c(SO24-)不变,错误;

高中化学原电池和化学电源

高中化学原电池和化学电源

高考总复习原电池和化学电源【考点梳理】考点一、原电池的概念1.能量的转化原电池:将化学能转变为电能的装置。

电能是现代社会应用最广泛、使用最方便、污染最小的一种二次能源,又称电力。

2.工作原理设计一种装置,使氧化还原反应所释放的能量直接转变为电能,即将氧化反应和还原反应分别在两个不同的区域进行,并使电子转移经过导线,在一定条件下形成电流。

电子从负极(较活泼金属)流向正极(较不活泼金属或碳棒),负极发生氧化反应,正极发生还原反应。

电极电极材料反应类型电子流动方向负极还原性较强的金属氧化反应负极向外电路提供电子正极还原性较弱的金属还原反应正极从外电路得到电子以下是锌铜原电池装置示意图:3.原电池的组成条件(1)两个活泼性不同的电极(材料可以是金属或导电的非金属),分别发生氧化和还原反应。

原电池中两极活泼性相差越大,电池电动势就越高。

(2)电解质溶液,电解质中阴离子向负极方向移动,阳离子向正极方向移动,阴阳离子定向移动成内电路。

(3)导线将两电极连接,形成闭合回路。

(4)有能自发进行的氧化还原反应。

4.原电池的判断方法(1)先分析有无外接电池,有外接电源的为电解池,无外接电源的可能为原电池。

(2)多池相连,但无外电源时,两极活泼性差异最大的一池为原电池,其他各池可看做电解池。

5判断依据负极正极电极材料活泼性较强的金属活泼性较弱的金属或能导电的非金属电子流动方向电子流出极电子流入极电解质溶液中离子定阴离子移向的负极阳离子移向的正极向移动方向发生的反应氧化反应还原反应反应现象溶解的极增重或有气泡放出的极6在原电池构成的闭合电路中,有带电粒子的定向移动。

在外电路上电子从负极经导线上流入正极;在内电路上即在电解质溶液中阴离子移向负极,阳离子移向正极。

具体情况见图:考点二、原电池原理的应用1.加快氧化还原反应的速率例如:在锌与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液能使产生H2的速率加快。

2.比较金属活动性强弱例如:有两种金属a和b,用导线连接后插入到稀H2SO4中,观察到a极溶解,b极上有气泡产生。

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高考总复习原电池和化学电源【考纲要求】1.了解原电池的工作原理。

2.能写出原电池的电极反应式和反应的总方程式。

3.能根据氧化还原反应方程式设计简单的原电池。

4.能根据原电池原理进行简单计算。

5.熟悉常见的化学电源(一次电池、二次电池和燃料电池),能分析常见化学电池工作原理,了解废旧电池回收的意义。

【考点梳理】考点一、原电池的概念1.能量的转化原电池:将化学能转变为电能的装置。

电能是现代社会应用最广泛、使用最方便、污染最小的一种二次能源,又称电力。

2.工作原理设计一种装置,使氧化还原反应所释放的能量直接转变为电能,即将氧化反应和还原反应分别在两个不同的区域进行,并使电子转移经过导线,在一定条件下形成电流。

电子从负极(较活泼金属)流向正极(较不活泼金属或碳棒),负极发生氧化反应,正极发生还原反应。

电极电极材料反应类型电子流动方向负极还原性较强的金属氧化反应负极向外电路提供电子正极还原性较弱的金属还原反应正极从外电路得到电子以下是锌铜原电池装置示意图:要点诠释:盐桥的作用a.组成:将热的饱和KCl或NH4NO3琼胶溶液倒入U形管中(不能产生裂隙),即可得到盐桥。

将冷却后的U形管浸泡在KCl饱和溶液或NH4NO3饱和溶液中备用。

b.作用:(1)使整个装置构成通路,代替两溶液直接接触。

(2)平衡电荷。

在整个装置的电流回路中,溶液中的电流通路是靠离子迁移完成的。

Zn失去电子形成的Zn2+进入ZnSO4溶液,ZnSO4溶液因Zn2+增多而带正电荷。

同时,CuSO4则由于Cu2+变为Cu,使得SO42-相对较多而带负电荷。

溶液不保持电中性,这两种因素均会阻止电子从锌片流向铜片,造成电流中断。

由于盐桥(如KCl)的存在,其中阴离子Cl-向ZnSO4溶液扩散和迁移,阳离子K+则向CuSO4溶液扩散和迁移,分别中和过剩的电荷,保持溶液的电中性,因而放电作用不间断地进行,一直到锌片全部溶解或CuSO4溶液中的Cu2+几乎完全沉淀下来。

若电解质溶液与KCl溶液反应产生沉淀,可用NH4NO3代替KCl作盐桥。

3.原电池的组成条件(1)两个活泼性不同的电极(材料可以是金属或导电的非金属),分别发生氧化和还原反应。

原电池中两极活泼性相差越大,电池电动势就越高。

(2)电解质溶液,电解质中阴离子向负极方向移动,阳离子向正极方向移动,阴阳离子定向移动成内电路。

(3)导线将两电极连接,形成闭合回路。

(4)有能自发进行的氧化还原反应。

4.原电池的判断方法(1)先分析有无外接电池,有外接电源的为电解池,无外接电源的可能为原电池。

(2)多池相连,但无外电源时,两极活泼性差异最大的一池为原电池,其他各池可看做电解池。

5.原电池的正负极的判断方法判断依据负极正极电极材料活泼性较强的金属活泼性较弱的金属或能导电的非金属电子流动方向电子流出极电子流入极电解质溶液中离子定阴离子移向的负极阳离子移向的正极向移动方向发生的反应氧化反应还原反应反应现象溶解的极增重或有气泡放出的极6.原电池中带电粒子的移动方向在原电池构成的闭合电路中,有带电粒子的定向移动。

在外电路上电子从负极经导线上流入正极;在内电路上即在电解质溶液中阴离子移向负极,阳离子移向正极。

具体情况见图:考点二、原电池原理的应用1.加快氧化还原反应的速率例如:在锌与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液能使产生H2的速率加快。

2.比较金属活动性强弱例如:有两种金属a和b,用导线连接后插入到稀H2SO4中,观察到a极溶解,b极上有气泡产生。

根据现象判断出a是负极,b是正极,由原电池原理可知,金属活动性a>b。

3.用于金属的防护将要保护的金属设计成原电池的正极,得到保护。

例如:在钢(铁)闸门上连接上锌块,由于锌比铁活泼,可使钢闸门受到保护。

4.原电池的设计设计原电池时要紧扣原电池的构成条件。

具体方法是:(1)首先将已知的氧化还原反应拆分为两个半反应;(2)根据原电池的电极反应特点,结合两个半反应找出正、负极材料及电解质溶液。

①电极材料的选择在原电池中,选择还原性较强的物质作为负极;氧化性较强的物质作为正极。

并且,原电池的电极必须导电。

电池中的负极必须能够与电解质溶液或其中溶解的物质反应。

②电解质溶液的选择电解质溶液一般要能够与负极发生反应,或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反应(如空气中的氧气)。

但如果两个半反应分别在两个容器中进行(中间连接盐桥),则左右两个容器中的电解质溶液应选择与电极材料相同的阳离子。

如在铜—锌—硫酸铜构成的原电池中,负极金属锌浸泡在含有Zn2+的电解质溶液中,而正极铜浸泡在含有Cu2+的电解质溶液中。

(3)按要求画出原电池装置图。

考点三、几种常见的电池(一)电池的评价比能量:电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少。

比功率:电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小。

质量轻、体积小而输出电能多、功率大、可储存时间长的电池,更适合使用者的需要。

(二)实用电池的特点(1)能产生比较稳定而且较高电压的电流;(2)安全、耐用且便于携带,易于维护;(3)能够适用于各种环境;(4)便于回收处理,不污染环境或对环境的污染影响较小;(5)能量转换率高。

(三)几种常见的电池1、一次电池:放电之后不能充电,内部的氧化还原反应是不可逆的。

干电池:一次电池中电解质溶液制成胶状,不流动。

碱性锌锰电池构成:负极是锌,正极是MnO2,电解质是KOH负极:Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2;正极:2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-总反应式:Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2特点:比能量较高,储存时间较长,可适用于大电流和连续放电。

2、二次电池①铅蓄电池放电电极反应:负极:Pb(s)+SO42-(aq)-2e-=PbSO4(s);正极:PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq)+2e-=PbSO4(s)+2H2O(l)总反应式:Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)+2H2O(l)充电电极反应:阳极:PbSO4(s)+2H2O(l)-2e-=PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq);阴极:PbSO4(s)+2e-=Pb(s)+SO42-(aq)总反应:2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)总反应方程式:Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)2PbSO4(s)+2H2O(l)说明:a负极阴极正极阳极b K1K2电池的正负极分别和电源的正负极相连c各极的pH变化看各电极反应,电池的pH变化看电池总反应②镍一镉碱性蓄电池负极:Cd+2OH--2e-=Cd(OH)2;正极:2NiO(OH)+2H2O+2e-=2Ni(OH)2+2OH-总反应式:Cd+2NiO(OH)+2H2O2Ni(OH)2+Cd(OH)2 3、燃料电池电池电极反应酸性电解质碱性电解质氢氧燃料电池负极2H2-4e-=4H+2H2+4OH--4e-=4H2O 正极O2+4H++4e-=2H2O O2+2H2O+4e-=4OH-总反应2H2+O2=2H2O2H2+O2=2H2O甲烷燃料电池负极CH4+2H2O-8e-=CO2+8H+CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O 正极2O2+8H++8e-=4H2O2O2+4H2O+8e-=8OH-总反应CH4+2O2=CO2+2H2O CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O甲醇燃料电池负极2CH3OH+2H2O-12e-=2CO2+12H+2CH3OH+16OH--12e-=2CO32-+12H2O正极3O2+12H++12e-=6H2O3O2+6H2O+12e-=12OH-总反应2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O外,空气中的氧气也可作氧化剂。

燃料电池的能量转化率高于80%,远高于燃烧过程(仅30%左右),有利于节约能源。

燃料电池有广阔的发展前途。

(四)正确书写电极反应式(1)列出正、负电极上的反应物质,在等式的两边分别写出反应物和生成物。

(2)标明电子的得失。

(3)使质量守恒。

电极反应式书写时注意:①负极反应生成物的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存。

若不共存,则该电解质溶液中的阴离子应该写入负极反应式;②若正极上的反应物质是O2,且电解质溶液为中性或碱性,则H2O必须写入正极反应式,且生成物为OH-;若电解液为酸性,则H+必须写入反应式中,生成物为H2O。

③电极反应式的书写必须遵循离子方程式的书写要求。

(4)正负极反应式相加得到电池反应的总的化学方程式。

若能写出总反应式,可以减去较易写出的电极反应式,从而写出较难书写的电极方程式。

注意相加减时电子得失数目要相等。

【典型例题】类型一:原电池原理例1.铜锌原电池(如图)工作时,下列叙述正确的是A.正极反应为:Zn—2e-=Zn2+B.电池反应为:Zn+Cu2+=Zn2++CuC.在外电路中,电子从负极流向正极D.盐桥中的K+移向ZnSO4溶液【答案】BC【解析】Zn是负极,故A错;电池总反应和没有形成原电池的氧化还原反应相同,故B正确;根据闭合回路的电流方向,在外电路中,电子由负极流向正极,故C正确;在溶液中,阳离子往正极移动,故D错误。

【总结升华】一定要记住:原电池工作时,电子沿导线从负极流向正极,在溶液中阴离子向负极移动。

举一反三:【变式1】用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥(装有琼脂-KNO3的U型管)构成一个原电池。

以下有关该原电池的叙述正确的是①在外电路中,电流由铜电极流向银电极②正极反应为:Ag++e-=Ag③实验过程中取出盐桥,原电池仍继续工作④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同A.①②B.②③C.②④D.③④【答案】C【高清课堂:399158例2】【变式2】右图是一种航天器能量储存系统原理示意图。

下列说法正确的是A.该系统中只存在3种形式的能量转化B.装置Y中负极的电极反应式为:O2+2H2O+4e-=4OH-C.装置X能实现燃料电池的燃料和氧化剂再生D.装置X、Y形成的子系统能实现物质的零排放,并能实现化学能与电能间的完全转化【答案】C【解析】本题主要考查的是电化学知识。

A项,在该装置系统中,有四种能量转化的关系,即太阳能、电能、化学能和机械能之间的相互转化;B项,装置Y为氢氧燃料电池,负极电极反应为H2-2e-+2OH-=2H2O;C项,相当于用光能电解水,产生H2和O2,实现燃料(H2)和氧化剂(O2)的再生;D项,在反应过程中,有能量的损耗和热效应的产生,不可能实现化学能和电能的完全转化。

综上分析可知,本题选C项。

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