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【易错警示】 (1)可充电电池的充、放电不能理解为可逆反应。 (2)燃料电池的电极不参与反应,有很强的催化活性,起导电作用。 (3)可充电电池在充电时,其负极连接外接电源的负极,正极连接外接电源的正 极。
2
N
H
4
+2e-
====
2NH3↑+H2↑
MnO2+2H2O+2e- ==== Mn(OH)2+2OH-
Zn+2NH4Cl ==== ZnCl2+2NH3↑+H2↑
Zn+MnO2+H2O ==== ZnO+Mn(OH)2
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(4)10 mL浓度为1 mol·L-1的盐酸与过量的锌粉反应,若加入适量的CuSO4溶液 能减慢反应速率但又不影响氢气生成量 ( )
提示:×。加入CuSO4溶液与Zn发生置换反应:CuSO4+Zn ==== Cu+ZnSO4,生成的 Cu与Zn和盐酸构成原电池,会加快反应速率。
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【基础小题诊断】 判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)太阳能电池不属于原电池。 ( ) 提示:√。太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应把光能转化成电能的装 置。 (2)二次电池充电时,充电器的正极接二次电池的正极。 ( ) 提示:√。二次电池的正极接外接电源正极作阳极发生氧化反应。 (3)铅蓄电池放电时的负极和充电时的阳极均发生氧化反应。 ( ) 提示:√。 “负阳失氧,正阴得还”,负极和阳极,失电子,并发生氧化反应。
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(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。 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。 如根据反应2FeCl3+Cu ==== 2FeCl2+CuCl2设计的原电池为
•
5.严格控制好单位工程的垂直度、轴 线和各 楼层标 高，并 按要求 进行沉 降观测 。
•
6.各专业施工员、质安员对本工程要 害部位 和质量 通病， 重点交 待和重 点检查 ，如屋 面防水 、地面 防水、 内抹灰 的边角 平直、 预埋管 件和预 留孔洞 的设置 等。
(2)充电时——电解池
①阴极反应:_P_b_S_O_4_(_s_)_+_2_e_- _=_=_=_=__P_b_(_s_)_+__S_O_24__(_a_q_); ②阳极反应:_P_b_S_O_4_(_s_)_+_2_H_2O_(_l_)_-_2_e_-__=_=_=_=__P_b_O_2_(_s_)_+_4_H_+(_a_q_)_+__S _O_24_ (_a_q_); 放电时原电池的负极作充电时电解池的_阴__极。
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3.原电池原理的应用 (1)加快化学反应速率 一个自发进行的氧化还原反应,形成原电池时会使化学反应速率_加__快__。如在 Zn与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液构成原电池,化学反应速率加快。 (2)金属的防护 使被保护的金属制品作原电池_正__极__而得到保护。如要保护一个铁质的输水管 道或钢铁桥梁等,可用导线将其与一块锌块相连,使锌作原电池的负极。 (3)比较金属活动性强弱 两种金属分别作原电池的两极时,一般作_负__极__的金属比作_正__极__的金属活泼。
电极 溶液 回路 本质
两极为导体,且存在活动性差异 两极插入_电__解__质__溶液中
形成闭合回路或两极直接接触 看能否自发地发生_氧__化__还__原__反应
(3)以铜锌原电池为例构建原电池的认知模型
2.原电池的工作原理(以铜锌原电池为例) (1)图解原电池工作原理
(2)以锌铜原电池为例,精析原电池工作原理
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【基础小题诊断】 判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”) (1)原电池装置中,溶液中的阴离子移向正极,阳离子移向负极 ( ) 提示:×。原电池装置中,溶液中的阴离子移向负极,阳离子移向正极。 (2)CaO+H2O ==== Ca(OH)2,可以放出大量的热,故可把该反应设计成原电池,把其 中的化学能转化为电能 ( ) 提示:×。该反应不是氧化还原反应,不能设计成原电池。 (3)由Fe、Cu、FeCl3溶液组成的原电池中,正极反应为Cu-2e- ==== Cu2+ ( ) 提示:×。负极反应为Cu-2e- ==== Cu2+。
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【题组训练过关】
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考点2:常见化学电源 【核心知识自查】 1.化学电源的分类
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第3节 原电池 化学电源
内容索引
考点1：原电池原理及应用 考点2：常见化学电源 高考新风向·命题新情境 课时精归纳·素养速提升 核心素养测评
考点1:原电池原理及应用 【核心知识自查】 1.原电池的概念、构成及反应本质 (1)把_化__学__能__转化为_电__能__的装置,其本质是发生了_氧__化__还__原__反应。 (2)原电池的构成条件
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4.燃料电池 (1)氢氧燃料电池 总反应:_2_H_2_+_O_2 _=_=_=_=__2_H_2_O__; ①酸性介质 负极:_H_2_-_2_e_-_=_=_=_=__2_H_+___; 正极:_O_2_+_4_e_-+_4_H_+__=_=_=_=__2_H_2_O。
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(4)Zn具有还原性和导电性,可用作锌锰干电池的负极材料。 ( ) 提示:√。电池的电极应能导电,负极上发生氧化反应,在锌锰干电池中Zn作负 极材料。 (5)碘可用作锂碘电池的材料,该电池反应为2Li(s)+I2(s) ==== 2LiI(s),则碘 电极作该电池的负极。 ( ) 提示:×。碘在反应中的化合价降低,发生还原反应,碘作正极。
_减__小__
_增__大__
_氧__化__反应
_还__原__反应
由Zn沿导线流向Cu
盐桥含饱和KCl溶液,K+移向_正__极,Cl-移向_负__极
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电极名称 盐桥作用
装置差异 比较
负极
正极
①连接内电路形成闭合回路。 ②维持两电极电势差(中和电荷),使电池能持续提供电流。
原电池Ⅰ:温度升高,化学能转化为电能和热能,两极反应 在相同区域,部分Zn与Cu2+直接反应,使电池效率降低; 原电池Ⅱ:温度不变,化学能只转化为_电__能__,两极反应在不 同区域,Zn与Cu2+隔离,电池效率提高,电流稳定。
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•
1.卷材应从流水坡度的下坡开始,按卷 材规格 弹出基 准线铺 贴,并使 卷材的 长向与 流水坡 向垂直 。注意 卷材配 制应减 少阴阳 角处的 接头。
•
2.铺贴平面与立面相连接的卷材,应由 下向上 进行,使 卷材紧 贴阴阳 角,铺展 时对卷 材不可 拉得过 紧,且 不得有 皱褶、 空鼓等 现象。
•
3.钢筋对焊前必须先做原材料和对焊 试验， 试验合 格后， 方可进 行批量 焊接， 并按规 定取样 检查。
•
4.现浇构件和预埋管、预留洞、预埋 件及墙 体拉结 筋等要 求位置 正确， 固定牢 靠，严 禁错埋 、漏埋 以及事 后打洞 。
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(2)甲烷-氧气燃料电池(正极反应式与氢氧燃料电池正极反应式相同,下面只 需写出负极反应式即可) ①_C_H_4-_8_e_-_+_1_0_O_H_-___=_=_=_=__C_O_32_ _+_7_H_2O_(碱性介质) ②_C_H_4-_8__e_-+_2_H_2_O__=_=_=_=___C_O_2_+_8_H_+ (酸性介质) ③_C_H_4-_8_e_-_+_4__C_O_32_ _=_=_=_=___5_C_O_2_+_2_H_2O_(碳酸盐作介质) ④_C_H_4_-_8_e_-+_4_O_2_-__=_=_=_=___C_O_2+_2_H_2_O_(熔融的金属氧化物作介质)
【易错警示】规避原电池工作原理的3个失分点 (1)原电池闭合回路的形成有多种方式,可以是导线连接两个电极,也可以是两 电极相接触。 (2)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。 (3)无论在原电池还是在电解池中,电子均不能通过电解质溶液。
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②碱性介质 负极:_H_2-_2_e_-_+_2_O_H_-___=_=_=_=__2_H_2O_; 正极:_O_2+_4_e_-_+_2_H_2_O__=_=_=_=___4_O_H_- 。 ③熔融的金属氧化物作介质 负极:_H_2-_2_e_-_+_O_2_-_=_=_=_=___H_2_O_; 正极:_O_2+_4_e_-___=_=_=_=__2_O_2_- 。 ④碳酸盐作介质 负极:_H_2_-_2_e_-_+_C_O__32 _=_=_=_=___H_2_O_+_C_O_2_; 正极:__O_2+_4_e_-_+_2_C_O_2__=_=_=_=__2__C_O_32_ 。
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2.锌锰干电池—— 一次电池
项目
电极
电解质
电 负极 极 反 正电池
_锌__筒__作负极,_石__墨__作正极
氯化铵和氯化锌
氢氧化钾
Zn-2e- ==== Zn2+
Zn+2OH--2e- ==== ZnO+H2O
(5)按照同一原理设计原电池,带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电
池电流持续时间长
()
提示:√。有盐桥的原电池中,还原剂在负极区,而氧化剂在正极区,化学能转化
为电能,电流稳定。
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(6)把锌片和铜片用导线连起来,浸入食盐水中,不能形成原电池 ( ) 提示:×。发生了吸氧腐蚀形成原电池。
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(3)无论在原电池还是在电解池中,电子均不能通过电解质溶液。
电极名称 电极材料 电极反应 电极质量
变化 反应类型 电子流向 盐桥中离 子移向
负极 _锌__片__ _Z_n_-_2_e_-__=_=_=_=__Z_n_2+_
正极 _铜__片__ _C_u_2_++_2_e_-__=_=_=_=__C_u_
3.铅蓄电池——二次电池
铅蓄电池总反应:Pb+PbO2+2H2SO4 (1)放电时——原电池
2PbSO4+2H2O
①负极反应:_P_b_(_s_)_+_S_O__24 _(_a_q_)_-_2_e_-_=_=_=_=__P_b_S_O__4(_s_)_; ②正极反应:P_b_O_2_(_s_)_+_4_H_+_(_a_q_)_+_S_O_24_ _(_a_q_)_+_2_e_- _=_=_=_=__P_b_S_O_4_(_s_)_+_2_H_2_O_(_l_);
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【易错警示】 (1)可充电电池的充、放电不能理解为可逆反应。 (2)燃料电池的电极不参与反应,有很强的催化活性,起导电作用。 (3)可充电电池在充电时,其负极连接外接电源的负极,正极连接外接电源的正 极。
2
N
H
4
+2e-
====
2NH3↑+H2↑
MnO2+2H2O+2e- ==== Mn(OH)2+2OH-
Zn+2NH4Cl ==== ZnCl2+2NH3↑+H2↑
Zn+MnO2+H2O ==== ZnO+Mn(OH)2
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(4)10 mL浓度为1 mol·L-1的盐酸与过量的锌粉反应,若加入适量的CuSO4溶液 能减慢反应速率但又不影响氢气生成量 ( )
提示:×。加入CuSO4溶液与Zn发生置换反应:CuSO4+Zn ==== Cu+ZnSO4,生成的 Cu与Zn和盐酸构成原电池,会加快反应速率。
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【基础小题诊断】 判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)太阳能电池不属于原电池。 ( ) 提示:√。太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应把光能转化成电能的装 置。 (2)二次电池充电时,充电器的正极接二次电池的正极。 ( ) 提示:√。二次电池的正极接外接电源正极作阳极发生氧化反应。 (3)铅蓄电池放电时的负极和充电时的阳极均发生氧化反应。 ( ) 提示:√。 “负阳失氧,正阴得还”,负极和阳极,失电子,并发生氧化反应。
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(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。 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。 如根据反应2FeCl3+Cu ==== 2FeCl2+CuCl2设计的原电池为
•
5.严格控制好单位工程的垂直度、轴 线和各 楼层标 高，并 按要求 进行沉 降观测 。
•
6.各专业施工员、质安员对本工程要 害部位 和质量 通病， 重点交 待和重 点检查 ，如屋 面防水 、地面 防水、 内抹灰 的边角 平直、 预埋管 件和预 留孔洞 的设置 等。
(2)充电时——电解池
①阴极反应:_P_b_S_O_4_(_s_)_+_2_e_- _=_=_=_=__P_b_(_s_)_+__S_O_24__(_a_q_); ②阳极反应:_P_b_S_O_4_(_s_)_+_2_H_2O_(_l_)_-_2_e_-__=_=_=_=__P_b_O_2_(_s_)_+_4_H_+(_a_q_)_+__S _O_24_ (_a_q_); 放电时原电池的负极作充电时电解池的_阴__极。
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3.原电池原理的应用 (1)加快化学反应速率 一个自发进行的氧化还原反应,形成原电池时会使化学反应速率_加__快__。如在 Zn与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液构成原电池,化学反应速率加快。 (2)金属的防护 使被保护的金属制品作原电池_正__极__而得到保护。如要保护一个铁质的输水管 道或钢铁桥梁等,可用导线将其与一块锌块相连,使锌作原电池的负极。 (3)比较金属活动性强弱 两种金属分别作原电池的两极时,一般作_负__极__的金属比作_正__极__的金属活泼。
电极 溶液 回路 本质
两极为导体,且存在活动性差异 两极插入_电__解__质__溶液中
形成闭合回路或两极直接接触 看能否自发地发生_氧__化__还__原__反应
(3)以铜锌原电池为例构建原电池的认知模型
2.原电池的工作原理(以铜锌原电池为例) (1)图解原电池工作原理
(2)以锌铜原电池为例,精析原电池工作原理
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【基础小题诊断】 判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”) (1)原电池装置中,溶液中的阴离子移向正极,阳离子移向负极 ( ) 提示:×。原电池装置中,溶液中的阴离子移向负极,阳离子移向正极。 (2)CaO+H2O ==== Ca(OH)2,可以放出大量的热,故可把该反应设计成原电池,把其 中的化学能转化为电能 ( ) 提示:×。该反应不是氧化还原反应,不能设计成原电池。 (3)由Fe、Cu、FeCl3溶液组成的原电池中,正极反应为Cu-2e- ==== Cu2+ ( ) 提示:×。负极反应为Cu-2e- ==== Cu2+。
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考点2:常见化学电源 【核心知识自查】 1.化学电源的分类
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第3节 原电池 化学电源
内容索引
考点1：原电池原理及应用 考点2：常见化学电源 高考新风向·命题新情境 课时精归纳·素养速提升 核心素养测评
考点1:原电池原理及应用 【核心知识自查】 1.原电池的概念、构成及反应本质 (1)把_化__学__能__转化为_电__能__的装置,其本质是发生了_氧__化__还__原__反应。 (2)原电池的构成条件
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4.燃料电池 (1)氢氧燃料电池 总反应:_2_H_2_+_O_2 _=_=_=_=__2_H_2_O__; ①酸性介质 负极:_H_2_-_2_e_-_=_=_=_=__2_H_+___; 正极:_O_2_+_4_e_-+_4_H_+__=_=_=_=__2_H_2_O。
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(4)Zn具有还原性和导电性,可用作锌锰干电池的负极材料。 ( ) 提示:√。电池的电极应能导电,负极上发生氧化反应,在锌锰干电池中Zn作负 极材料。 (5)碘可用作锂碘电池的材料,该电池反应为2Li(s)+I2(s) ==== 2LiI(s),则碘 电极作该电池的负极。 ( ) 提示:×。碘在反应中的化合价降低,发生还原反应,碘作正极。
_减__小__
_增__大__
_氧__化__反应
_还__原__反应
由Zn沿导线流向Cu
盐桥含饱和KCl溶液,K+移向_正__极,Cl-移向_负__极
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电极名称 盐桥作用
装置差异 比较
负极
正极
①连接内电路形成闭合回路。 ②维持两电极电势差(中和电荷),使电池能持续提供电流。
原电池Ⅰ:温度升高,化学能转化为电能和热能,两极反应 在相同区域,部分Zn与Cu2+直接反应,使电池效率降低; 原电池Ⅱ:温度不变,化学能只转化为_电__能__,两极反应在不 同区域,Zn与Cu2+隔离,电池效率提高,电流稳定。
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1.卷材应从流水坡度的下坡开始,按卷 材规格 弹出基 准线铺 贴,并使 卷材的 长向与 流水坡 向垂直 。注意 卷材配 制应减 少阴阳 角处的 接头。
•
2.铺贴平面与立面相连接的卷材,应由 下向上 进行,使 卷材紧 贴阴阳 角,铺展 时对卷 材不可 拉得过 紧,且 不得有 皱褶、 空鼓等 现象。
•
3.钢筋对焊前必须先做原材料和对焊 试验， 试验合 格后， 方可进 行批量 焊接， 并按规 定取样 检查。
•
4.现浇构件和预埋管、预留洞、预埋 件及墙 体拉结 筋等要 求位置 正确， 固定牢 靠，严 禁错埋 、漏埋 以及事 后打洞 。
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(2)甲烷-氧气燃料电池(正极反应式与氢氧燃料电池正极反应式相同,下面只 需写出负极反应式即可) ①_C_H_4-_8_e_-_+_1_0_O_H_-___=_=_=_=__C_O_32_ _+_7_H_2O_(碱性介质) ②_C_H_4-_8__e_-+_2_H_2_O__=_=_=_=___C_O_2_+_8_H_+ (酸性介质) ③_C_H_4-_8_e_-_+_4__C_O_32_ _=_=_=_=___5_C_O_2_+_2_H_2O_(碳酸盐作介质) ④_C_H_4_-_8_e_-+_4_O_2_-__=_=_=_=___C_O_2+_2_H_2_O_(熔融的金属氧化物作介质)
【易错警示】规避原电池工作原理的3个失分点 (1)原电池闭合回路的形成有多种方式,可以是导线连接两个电极,也可以是两 电极相接触。 (2)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。 (3)无论在原电池还是在电解池中,电子均不能通过电解质溶液。
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②碱性介质 负极:_H_2-_2_e_-_+_2_O_H_-___=_=_=_=__2_H_2O_; 正极:_O_2+_4_e_-_+_2_H_2_O__=_=_=_=___4_O_H_- 。 ③熔融的金属氧化物作介质 负极:_H_2-_2_e_-_+_O_2_-_=_=_=_=___H_2_O_; 正极:_O_2+_4_e_-___=_=_=_=__2_O_2_- 。 ④碳酸盐作介质 负极:_H_2_-_2_e_-_+_C_O__32 _=_=_=_=___H_2_O_+_C_O_2_; 正极:__O_2+_4_e_-_+_2_C_O_2__=_=_=_=__2__C_O_32_ 。
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2.锌锰干电池—— 一次电池
项目
电极
电解质
电 负极 极 反 正电池
_锌__筒__作负极,_石__墨__作正极
氯化铵和氯化锌
氢氧化钾
Zn-2e- ==== Zn2+
Zn+2OH--2e- ==== ZnO+H2O
(5)按照同一原理设计原电池,带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电
池电流持续时间长
()
提示:√。有盐桥的原电池中,还原剂在负极区,而氧化剂在正极区,化学能转化
为电能,电流稳定。
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(6)把锌片和铜片用导线连起来,浸入食盐水中,不能形成原电池 ( ) 提示:×。发生了吸氧腐蚀形成原电池。
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(3)无论在原电池还是在电解池中,电子均不能通过电解质溶液。
电极名称 电极材料 电极反应 电极质量
变化 反应类型 电子流向 盐桥中离 子移向
负极 _锌__片__ _Z_n_-_2_e_-__=_=_=_=__Z_n_2+_
正极 _铜__片__ _C_u_2_++_2_e_-__=_=_=_=__C_u_
3.铅蓄电池——二次电池
铅蓄电池总反应:Pb+PbO2+2H2SO4 (1)放电时——原电池
2PbSO4+2H2O
①负极反应:_P_b_(_s_)_+_S_O__24 _(_a_q_)_-_2_e_-_=_=_=_=__P_b_S_O__4(_s_)_; ②正极反应:P_b_O_2_(_s_)_+_4_H_+_(_a_q_)_+_S_O_24_ _(_a_q_)_+_2_e_- _=_=_=_=__P_b_S_O_4_(_s_)_+_2_H_2_O_(_l_);