高考化學(xué)一輪總復(fù)習(xí) 第八章第1節(jié) 原電池 化學(xué)電源課件（含高考真題）新人教版.ppt

第1節(jié)原電池化學(xué)電源 高考地位 3年18考預(yù)測指數(shù) 追本溯源拓認(rèn)知 1 概念和反應(yīng)本質(zhì)原電池是把轉(zhuǎn)化為的裝置 其反應(yīng)本質(zhì)是 2 構(gòu)成條件 1 有兩個的電極 常見的為金屬或石墨 2 將電極插入中 3 兩電極間構(gòu)成閉合回路 或在溶液中直接接觸 化學(xué)能 電能 氧化還原反應(yīng) 活潑性不同 電解質(zhì)溶液 3 工作原理如圖是cu zn原電池 請?zhí)羁?1 電極 負(fù)極為 正極為 2 電極反應(yīng) 負(fù)極 zn 2e zn2 正極 cu2 2e cu 3 原電池中的三個方向 電子方向 電子從流出經(jīng)外電路流入 電流方向 電流從流出經(jīng)外電路流入 離子的遷移方向 電解質(zhì)溶液中 陰離子向遷移 陽離子向遷移 鹽橋中陽離子向遷移 陰離子向遷移 zn cu 負(fù)極 正極 正極 負(fù)極 負(fù)極 正極 正極 負(fù)極 特別提醒 鹽橋的作用鹽橋中通常裝有含瓊膠的kcl飽和溶液 其作用是平衡兩個燒杯中的陰 陽離子而導(dǎo)電 電路接通后 k 移向正極 cl 移向負(fù)極 答案 b解析 該原電池總反應(yīng)為fe 2fecl3 3fecl2 故負(fù)極反應(yīng)為fe 2e fe2 b選項不正確 zn 碳棒 1 放電時的反應(yīng) 負(fù)極 正極 總反應(yīng) pb s pbo2 s 2h2so4 aq 2pbso4 s 2h2o l 2 充電時的反應(yīng) 陰極 pb s so42 aq 2e pbso4 s pbo2 s 4h aq so42 aq 2e pbso4 s 2h2o l pbso4 s 2e pb s so42 aq 陽極 總反應(yīng) 2pbso4 s 2h2o l pb s pbo2 s 2h2so4 aq pbso4 s 2h2o l 2e pbo2 s 4h aq so42 aq 3 燃料電池氫氧燃料電池是目前最成熟的燃料電池 可分為酸性和堿性兩種 2h2 4e 4h 2h2 4oh 4e 4h2o o2 4h 4e 2h2o o2 2h2o 4e 4oh 特別提醒 1 化學(xué)電源的電極反應(yīng)式一般較為復(fù)雜 正 負(fù)極反應(yīng)式的加和是總反應(yīng)式 總反應(yīng)式減一極反應(yīng)式可得另一極反應(yīng)式 2 可充電電池充電時 電池的正極接外接電源的正極 電池的負(fù)極接外接電源的負(fù)極 3 可充電電池的放電反應(yīng)和充電反應(yīng)不互為可逆反應(yīng) 4 書寫燃料電池的電極反應(yīng)式時 一定要注意溶液的酸堿性 固本自測 2 下列有關(guān)電池的敘述不正確的是 a 手機上用的鋰離子電池屬于二次電池b 銅鋅原電池工作時 電子沿外電路從銅電極流向鋅電極c 甲醇燃料電池可把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能d 鋅錳干電池中 鋅電極是負(fù)極答案 b解析 在外電路中電子由負(fù)極移向正極 即由鋅電極移向銅電極 b選項不正確 突破核心握動向 原電池的工作原理是歷年高考命題的熱點 多以選擇題為主 少部分以填空題及綜合題出現(xiàn) 內(nèi)容與生產(chǎn)生活 新科技及新技術(shù)等問題相聯(lián)系 主要考查內(nèi)容有 原電池的電極名稱 電極反應(yīng) 電子流向 從近幾年的高考試題來看 以新型電池 如燃料電池 為背景考查原電池的工作原理 越來越受重視 2 原電池的判斷方法 1 先分析有無外接電源 有外接電源的為電解池 無外接電源的可能為原電池 2 然后依據(jù)原電池的形成條件分析判斷 主要是 四看 3 多池相連 但無外接電源時 兩極活潑性差異最大的一池為原電池 其他各池可看做電解池 3 電解質(zhì)溶液中離子的移動規(guī)律 1 規(guī)律 陽離子向正極移動 陰離子向負(fù)極移動 2 實驗 cu zn原電池中 h2so4作電解質(zhì)溶液 h 向cu電極移動 so42 向zn電極移動 知能拓展 1 在原電池裝置中 電子由負(fù)極經(jīng)導(dǎo)線流向正極 陽離子在正極上獲得電子 通過電路中的電子和溶液中的離子的移動而形成回路 傳導(dǎo)電流 電子并不進(jìn)入溶液也不能在溶液中遷移 2 原電池將一個完整的氧化還原反應(yīng)分為兩個半反應(yīng) 負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng) 正極發(fā)生還原反應(yīng) 一般將兩個電極反應(yīng)中得失電子的數(shù)目寫為相同 相加便得到總反應(yīng)方程式 3 陰離子要移向負(fù)極 陽離子要移向正極 這是因為負(fù)極失電子 生成大量陽離子積聚在負(fù)極附近 致使該極附近有大量正電荷 所以溶液中的陰離子要移向負(fù)極 正極得電子 該極附近的陽離子因得電子生成電中性的物質(zhì)而使該極附近帶負(fù)電荷 所以溶液中的陽離子要移向正極 4 不參與電極反應(yīng)的離子從微觀上講發(fā)生移動 但從宏觀上講其在溶液中各區(qū)域的濃度基本不變 c 催化劑a附近酸性減弱 催化劑b附近酸性增強d 催化劑b表面的反應(yīng)是co2 2h 2e hcooh答案 c解析 催化劑a表面發(fā)生的反應(yīng)相當(dāng)于原電池的負(fù)極反應(yīng) 其電極反應(yīng)為2h2o 4e 4h o2 而催化劑b表面的反應(yīng)相當(dāng)于原電池的正極反應(yīng) 其電極反應(yīng)為co2 2h 2e hcooh 由于a附近生成了h 而b附近消耗了h 故c不正確 互動探究 1 該裝置如何判斷正負(fù)極 提示 可依據(jù)電子流動方向判斷 電子由負(fù)極流向正極 可判斷a為負(fù)極 b為正極 可依據(jù)h 的移動方向判斷 電解質(zhì)溶液為原電池的內(nèi)電路 電流方向為負(fù)極流向正極 可判斷a為負(fù)極 b為正極 2 吸熱的氧化還原反應(yīng)可以設(shè)計成原電池嗎 提示 理論上氧化還原反應(yīng)可以設(shè)計成原電池 但是吸熱的氧化還原反應(yīng)能持續(xù)發(fā)生 應(yīng)有外界提供能量 如本題裝置中需要太陽光提供能量 a cu電極上發(fā)生還原反應(yīng)b 電子沿zn a b cu路徑流動c 片刻后甲池中c so42 增大d 片刻后可觀察到濾紙b點變紅色答案 a 解析 a項中zn作原電池的負(fù)極 cu作原電池的正極 cu電極發(fā)生還原反應(yīng) b選項中電子流向是負(fù)極到正極 但a b這一環(huán)節(jié)是在溶液中導(dǎo)電 是離子導(dǎo)電 電子并沒沿此路徑流動 c選項中硫酸根離子濃度基本保持不變 d選項中濾紙a點是陰極 氫離子放電 溶液中氫氧根離子濃度大于氫離子濃度 顯堿性 試紙變紅色 電子不能在溶液中轉(zhuǎn)移 在原電池和電解池的串聯(lián)電路中 電子由負(fù)極流出到陰極 在陰極上有某種物質(zhì)得到這一部分電子發(fā)生還原反應(yīng) 陽極上有某物質(zhì)發(fā)生氧化反應(yīng) 失去一部分電子 這些電子再流回原電池的正極 鹽橋結(jié)構(gòu)的原電池 兩燒杯中的陰陽離子不能通過鹽橋轉(zhuǎn)移到另一個燒杯 鹽橋的本質(zhì)是向兩個燒杯中補充陰陽離子 即燒杯中正電荷增多則補充陰離子 反之補充陽離子 原電池正負(fù)極的判斷和電極反應(yīng)式的書寫 是歷年高考的必考點 主要考查正負(fù)極的判斷 電極反應(yīng)式的書寫及原電池總反應(yīng)式的書寫 題型以選擇題和填空題為主 預(yù)測今后高考仍會以新型電池為背景 考查電極反應(yīng)式及原電池總反應(yīng)式的書寫 考點2原電池正負(fù)極的判斷和電極反應(yīng)式的書寫 1 根據(jù)氧化還原反應(yīng)的原理來判斷正極 接受電子發(fā)生還原反應(yīng)的電極 負(fù)極 提供電子發(fā)生氧化反應(yīng)的電極 如銅鋅原電池中 鋅失去電子 所以鋅是負(fù)極 2 由兩極的相對活潑性判斷正極 一般為相對活潑性較差的金屬或?qū)щ姷姆墙饘?負(fù)極 一般為相對活潑性較強的金屬 能夠用這種方法判斷正負(fù)極的原電池 其負(fù)極材料要和電解質(zhì)溶液發(fā)生反應(yīng) 3 根據(jù)電子或離子的移動方向判斷根據(jù)外電路中自由電子的運動方向判定 電子流出的為負(fù)極 流入的為正極 根據(jù)內(nèi)電路中陰陽離子的運動方向判定 陽離子移向的為正極 陰離子移向的為負(fù)極 知能拓展 1 原電池正 負(fù)極的判斷基礎(chǔ)是氧化還原反應(yīng) 如果給出一個化學(xué)方程式判斷正 負(fù)極 可以直接根據(jù)化合價的升降來判斷 發(fā)生氧化反應(yīng)的一極為負(fù)極 發(fā)生還原反應(yīng)的一極為正極 2 當(dāng)兩電極都與電解質(zhì)溶液反應(yīng)時 活潑的電極作負(fù)極 不活潑的電極作正極 當(dāng)只有一極與電解質(zhì)溶液反應(yīng)時 與電解質(zhì)溶液反應(yīng)的電極作負(fù)極 另一極作正極 3 mg al hcl構(gòu)成的原電池中 負(fù)極為mg 但mg al naoh構(gòu)成的原電池中 負(fù)極為al 4 al fe在濃hno3中鈍化后 比cu等不活潑金屬更難失去電子 cu等不活潑金屬做負(fù)極 al fe做正極 答案 d解析 正極上氧化劑得e 發(fā)生還原反應(yīng) a選項正確 總反應(yīng)為2h2 o2 2h2o koh的物質(zhì)的量未發(fā)生變化 b c正確 放電時k 向正極移動 d錯誤 互動探究 1 若以h2so4為電解質(zhì)溶液 則正極反應(yīng)式如何書寫 你有哪些思考 提示 若以h2so4為電解質(zhì)溶液 則a選項中電極反應(yīng)產(chǎn)生的oh 不能存在 與溶液中的h 結(jié)合為h2o 電極反應(yīng)式為o2 4e 4h 2h2o 書寫電極反應(yīng)式時一定要注意電解質(zhì)溶液的酸堿性 電解質(zhì)溶液發(fā)生變化 電極方程式可能也要發(fā)生變化 2 原電池中離子移動方向如何判斷 提示 依據(jù)電流方向 電解質(zhì)溶液為原電池的內(nèi)電路 電流方向為負(fù)極 正極 故陽離子移向正極 陰離子移向負(fù)極 c 燒杯a中發(fā)生的反應(yīng)為2h 2e h2d 燒杯b中發(fā)生的反應(yīng)為2cl 2e cl2答案 ab解析 該裝置是一個原電池裝置 其中fe作正極 zn作負(fù)極 fe電極發(fā)生的反應(yīng)是o2 2h2o 4e 4oh zn電極發(fā)生的反應(yīng)是zn 2e zn2 故a b兩項正確 原電池原理的應(yīng)用 是高考的常考點 主要以原電池的設(shè)計 金屬活動性的強弱 金屬的腐蝕原理等為載體考查原電池原理的應(yīng)用 最常見的題型是選擇題 預(yù)計今后的高考仍會以原電池的設(shè)計 金屬的腐蝕和防護(hù)為主要考查方向 根據(jù)原電池原理可知 在原電池反應(yīng)過程中 一般活動性強的金屬作負(fù)極 而活動性弱的金屬 或碳棒 作正極 若有兩種金屬a和b 用導(dǎo)線將a和b連接后 插入到稀硫酸中 一段時間后 若觀察到a極溶解 而b極上有氣體放出 說明在原電池工作過程中 a被氧化成陽離子而失去電子作負(fù)極 b作正極 則金屬a的金屬活動性比b強 2 加快氧化還原反應(yīng)的速率因為形成原電池后 氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分別在兩個電極進(jìn)行 使溶液中的離子運動時相互間的干擾減小 使反應(yīng)速率增大 如zn與稀h2so4反應(yīng)制氫氣時 可向溶液中滴加少量cuso4溶液 形成cu zn原電池 加快反應(yīng)進(jìn)行 3 用于金屬的防護(hù)要保護(hù)一個鐵制閘門 可用導(dǎo)線將其與一鋅塊相連 使鋅作原電池的負(fù)極 鐵制閘門作正極 4 設(shè)計制作化學(xué)電源設(shè)計原電池時要緊扣構(gòu)成原電池的條件 1 首先要將已知氧化還原反應(yīng)拆分為兩個半反應(yīng) 2 根據(jù)原電池的電極反應(yīng)特點 結(jié)合兩個半反應(yīng)找出正負(fù)極材料 負(fù)極就是失電子的物質(zhì) 正極用比負(fù)極活潑性差的金屬或?qū)щ姷姆墙饘偃缡?及電解質(zhì)溶液 電解質(zhì)溶液的選擇電解質(zhì)是使負(fù)極放電的物質(zhì) 因此電解質(zhì)溶液一般要能夠與負(fù)極發(fā)生反應(yīng) 或者電解質(zhì)溶液中溶解的其他物質(zhì)能與負(fù)極發(fā)生反應(yīng) 如空氣中的氧氣 但如果兩個半反應(yīng)分別在兩個容器中進(jìn)行 中間連接鹽橋 左右兩個容器中的電解質(zhì)溶液應(yīng)選擇與電極材料相同的陽離子 如在銅 鋅 硫酸銅構(gòu)成的原電池中 負(fù)極金屬鋅浸泡在含有zn2 的電解質(zhì)溶液中 而正極銅浸泡在含有cu2 的溶液中 電極材料的選擇在原電池中 選擇還原性較強的物質(zhì)作為負(fù)極 氧化性較強的物質(zhì)作為正極 并且 原電池的電極必須導(dǎo)電 電池中的負(fù)極必須能夠與電解質(zhì)溶液反應(yīng) 容易失去電子 因此負(fù)極一般是活潑的金屬材料 也可以是還原性較強的非金屬材料如h2 ch4等 3 舉例根據(jù)以下反應(yīng)設(shè)計原電池 知能拓展 1 并不是所有的氧化還原反應(yīng)都能設(shè)計成原電池 如歧化反應(yīng) 屬于氧化還原反應(yīng) 但不能設(shè)計成原電池 2 電池的負(fù)極材料不一定參加反應(yīng) 如燃料電池的電極都是惰性電極 完成原電池甲的裝置示意圖 見下圖 并作相應(yīng)標(biāo)注 要求 在同一燒杯中 電極與溶液含相同的金屬元素 甲乙兩種原電池中可更有效地將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的是 其原因是 2 根據(jù)犧牲陽極的陰極保護(hù)法原理 為減緩電解質(zhì)溶液中鐵片的腐蝕 在 2 的材料中應(yīng)選 作陽極 答案 1 如圖所示 合理即可 逐漸溶解 質(zhì)量減少 甲甲使用了鹽橋 避免負(fù)極金屬直接與溶液中的銅離子反應(yīng)而造成能量損失 2 鋅 解析 1 根據(jù)電子的流向知 左燒杯中電極為負(fù)極 右燒杯中電極為正極 負(fù)極可以是zn或fe 可以觀察到負(fù)極逐漸溶解 甲電池能更有效地將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 2 利用犧牲陽極的陰極保護(hù)法原理 減緩鐵片的腐蝕時 選擇比fe活潑的zn作陽極 設(shè)計化學(xué)電源的一般思路理論上能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)都可以設(shè)計成原電池 1 將氧化還原反應(yīng)拆成氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)兩個半反應(yīng) 分別作原電池的負(fù)極和正極 2 確定電極材料 如發(fā)生氧化反應(yīng)的物質(zhì)為金屬單質(zhì) 可用該金屬直接作負(fù)極 如為氣體 如h2 或溶液中的還原性離子 可用惰性電極 如pt 碳棒 作負(fù)極 發(fā)生還原反應(yīng)的電極材料必須不如負(fù)極材料活潑 3 確定電解質(zhì)溶液 一般選用反應(yīng)物中的電解質(zhì)溶液即可 4 構(gòu)成閉合回路 2 2013 遵義模擬 某?；瘜W(xué)興趣小組進(jìn)行探究性活動 將氧化還原反應(yīng) 2fe3 2i 2fe2 i2 設(shè)計成帶鹽橋的原電池 提供的試劑 fecl3溶液 ki溶液 其他用品任選 請回答下列問題 1 請畫出設(shè)計的原電池裝置圖 并標(biāo)出電極材料 電極名稱及電解質(zhì)溶液 2 發(fā)生氧化反應(yīng)的電極反應(yīng)式為 3 反應(yīng)達(dá)到平衡時 外電路導(dǎo)線中 填 有 或 無 電流通過 4 平衡后向fecl3溶液中加入少量fecl2固體 當(dāng)固體全部溶解后 則此時該溶液中電極變?yōu)?填 正 或 負(fù) 極 互動探究 1 外電路電流為零時反應(yīng)是否停止 提示 反應(yīng)達(dá)到平衡時 電流為零 該平衡是動態(tài)平衡 反應(yīng)仍在進(jìn)行 2 該鹽橋原電池反應(yīng)達(dá)到平衡時 若向兩個半電池中加入淀粉溶液 溶液變藍(lán)的是正極區(qū) 還是負(fù)極區(qū) 提示 2i 2e i2 碘在負(fù)極區(qū)生成 負(fù)極區(qū)溶液變藍(lán) 特色培優(yōu)增素養(yǎng) 嘗試解題 解析 本題考查原電池原理 在原電池中活潑金屬作負(fù)極 a錯 h2o2具有強氧化性 在反應(yīng)過程中發(fā)生還原反應(yīng) b錯 石墨電極為原電池的正極 電極反應(yīng)式為h2o2 2e 2h 2h2o 電極附近溶液ph增大 c正確 原電池電解質(zhì)溶液中的陰離子向負(fù)極移動 d錯 答案 c 2 鎂鋁兩種電極組成的原電池一定是鎂做負(fù)極嗎 提示 由兩極的相對活潑性確定 活潑性相對較強的金屬為負(fù)極 一般來說 負(fù)極材料與電解質(zhì)溶液能發(fā)生反應(yīng) 活潑性相對較差的金屬或?qū)щ姷姆墙饘贋檎龢O 如mg al hcl溶液構(gòu)成的原電池中 負(fù)極為mg 但要注意的是 在mg al naoh溶液構(gòu)成的原電池中 負(fù)極為al 提示 在a b這一環(huán)節(jié) 是溶液中離子導(dǎo)電的過程 電子不能沿此路徑流動 二 相關(guān)實驗知識歸納原電池電極反應(yīng)式的書寫這是電化學(xué)知識學(xué)習(xí)的一個重點和難點 如果題目給定的是圖示裝置 先分析正 負(fù)極 再根據(jù)正 負(fù)極反應(yīng)規(guī)律去寫電極反應(yīng)式 如果題目給定的是總反應(yīng)式 可分析此反應(yīng)中的氧化反應(yīng)或還原反應(yīng) 即分析有關(guān)元素的化合價變化情況 再選擇一個簡單變化情況去寫電極反應(yīng)式 另一極的電極反應(yīng)式可直接寫或?qū)⒏鞣磻?yīng)式看做數(shù)學(xué)中的代數(shù)式 用總反應(yīng)式減去已寫出的電極反應(yīng)式 即得結(jié)果 正 負(fù)極發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)分別是一個氧化還原反應(yīng)的氧化劑和還