2023屆高三化學(xué)一輪復(fù)習(xí)電化學(xué)課件

第19講電化學(xué)一輪復(fù)習(xí)原電池化學(xué)電池是當(dāng)今世界廣泛用于供能的重要裝置，屬于考生應(yīng)該掌握的知識(shí)。高考有關(guān)原電池的考查一直是?？汲Ｐ?，設(shè)題背景新、設(shè)問(wèn)角度新、解答方式新。雖電池的種類(lèi)多樣，但主要考查原電池的基本工作原理，著重考查考生對(duì)原理的遷移應(yīng)用能力。命題在選擇題中，常以新型電池的形式對(duì)原電池的工作原理進(jìn)行考查；在非選擇題中，常結(jié)合元素化合物、物質(zhì)的分離和提純等知識(shí)，考查電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)，以及利用電子守恒進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。預(yù)測(cè)2023年高考仍然會(huì)以新型電池為切入點(diǎn)，考查原電池的工作原理及應(yīng)用、電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)及判斷、溶液中離子的遷移及濃度變化、二次電池的充放電過(guò)程分析以及其他有關(guān)問(wèn)題。備考時(shí)注重實(shí)物圖分析、新型電池分析，從氧化還原反應(yīng)的角度認(rèn)識(shí)電化學(xué)，注重與元素化合物、有機(jī)化學(xué)、電解質(zhì)溶液、化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、新能源等知識(shí)的聯(lián)系。通過(guò)原電池裝置的應(yīng)用，能對(duì)與化學(xué)有關(guān)的熱點(diǎn)問(wèn)題作出正確的價(jià)值判斷，能參與有關(guān)化學(xué)問(wèn)題的社會(huì)實(shí)踐?！局R(shí)網(wǎng)絡(luò)】原電池的工作原理1．概念和反應(yīng)本質(zhì)原電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其反應(yīng)本質(zhì)是氧化還原反應(yīng)。2．構(gòu)成條件（1）一看反應(yīng)：看是否有能自發(fā)進(jìn)行放熱的氧化還原反應(yīng)（2）二看兩電極：一般是活潑性不同的兩電極（兩種金屬或一種金屬和一種能導(dǎo)電的非金屬）。（3）三看是否形成閉合回路①有電解質(zhì)溶液或熔融的電解質(zhì)②兩電極直接或間接接觸③兩電極插入電解質(zhì)溶液中。3．工作原理（以鋅銅原電池為例）氧化反應(yīng)Zn－2e＝Zn2+

銅鋅原電池電解質(zhì)溶液失e，沿導(dǎo)線傳遞，有電流產(chǎn)生還原反應(yīng)Cu2+＋2e-＝Cu陰離子陽(yáng)離子總反應(yīng)：負(fù)極正極Cu2+＋2e-＝CuZn－2e-＝Zn2+Zn＋Cu2+＝Zn2+＋CuZn＋CuSO4＝ZnSO4＋Cu（離子方程式）（化學(xué)方程式）電極反應(yīng)正極：負(fù)極：（氧化反應(yīng)）（還原反應(yīng)）陽(yáng)離子外電路內(nèi)電路（1）電極反應(yīng)①負(fù)極：電子流出的一極，發(fā)生氧化反應(yīng)；電勢(shì)低②正極：電子流入的一極，發(fā)生還原反應(yīng)。電勢(shì)高（2）三個(gè)“流向”（3）鹽橋作用①導(dǎo)電：鹽橋中離子的定向遷移構(gòu)成了電流通路②平衡電荷：使由它連接的兩溶液保持電中性③隔離：使相互反應(yīng)的物質(zhì)不接觸④溫度不變，化學(xué)能只轉(zhuǎn)化為_(kāi)_______，兩極反應(yīng)在不同區(qū)域，Zn與Cu2＋隔離，電池效率提高，電流穩(wěn)定4．根據(jù)經(jīng)驗(yàn)規(guī)律判斷電池的正負(fù)極（1）根據(jù)電極材料判斷正負(fù)極①金屬單質(zhì)和非金屬形成的電池，金屬單質(zhì)為負(fù)極②金屬單質(zhì)和化合物形成的電池，金屬單質(zhì)為負(fù)極③電極材料相同的原電池，還原劑為負(fù)極（2）根據(jù)電解質(zhì)溶液的酸堿性及氧化性判斷正負(fù)極①能夠和電解質(zhì)溶液反應(yīng)的電極為負(fù)極②容易和電解質(zhì)溶液反應(yīng)的電極為負(fù)極（3）燃料電池中，可燃物作負(fù)極，助燃物作正極請(qǐng)判斷下列說(shuō)法的正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)(1)理論上，任何自發(fā)的氧化還原反應(yīng)都可設(shè)計(jì)成原電池()(2)在原電池中，發(fā)生氧化反應(yīng)的一極一定是負(fù)極()(3)在鋅銅原電池中，因?yàn)橛须娮油ㄟ^(guò)電解質(zhì)溶液形成閉合回路，所以有電流產(chǎn)生()(4)在原電池中，負(fù)極材料的活潑性一定比正極材料強(qiáng)()(5)在原電池中，正極本身一定不參與電極反應(yīng)，負(fù)極本身一定要發(fā)生氧化反應(yīng)()(1)√

(2)√

(3)×

(4)×

(5)×

(6)在鋅銅原電池中，因?yàn)橛须娮油ㄟ^(guò)電解質(zhì)溶液形成閉合回路，所以有電流產(chǎn)生()(7)兩種活潑性不同的金屬組成原電池的兩極，活潑金屬一定作負(fù)極()(8)原電池工作時(shí)，溶液中的陽(yáng)離子向負(fù)極移動(dòng)，鹽橋中的陽(yáng)離子向正極移動(dòng)()(9)兩種活潑性不同的金屬組成原電池的兩極，活潑金屬一定做負(fù)極()(10)一般來(lái)說(shuō)，帶有“鹽橋”的原電池比不帶“鹽橋”的原電池效率高()(6)×(7)×

(8)×

(9)×

(10)√

如圖所示，在盛有稀H2SO4的燒杯中放入用導(dǎo)線連接的電極X、Y，外電路中電子流向如圖所示，關(guān)于該裝置的下列說(shuō)法正確的是(

)A．外電路的電流方向?yàn)椋篨→外電路→YB．若兩電極分別為Fe和碳棒，則X為碳棒，Y為FeC．X極上發(fā)生的是還原反應(yīng)，Y極上發(fā)生的是氧化反應(yīng)D．若兩電極都是金屬，則它們的活動(dòng)性順序?yàn)閄>YD二、原電池工作原理的應(yīng)用1．比較金屬活潑性（1）基本規(guī)律：一般負(fù)極金屬活潑（2）特殊情況①?gòu)?qiáng)堿性溶液中，Mg-NaOH溶液-Al原電池中，Al負(fù)極②氧化性溶液中，Cu-濃硝酸-Fe原電池中，Cu是負(fù)極③鉛蓄電池，負(fù)極質(zhì)量增加，正極質(zhì)量增加

分析下圖所示的四個(gè)原電池裝置，其中結(jié)論正確的是(

)A．①②中Mg為負(fù)極，③④中Fe為負(fù)極B．②中Mg為正極，電極反應(yīng)式為6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑C．③中Fe為負(fù)極，電極反應(yīng)式為Fe－2e－===Fe2＋D．④中Cu為正極，電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－===H2↑√2．加快氧化還原反應(yīng)的速率（1）一個(gè)自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，設(shè)計(jì)成原電池時(shí)反應(yīng)速率增大。①向反應(yīng)中加入少量不活潑金屬的鹽溶液②不純的金屬腐蝕速率快（2）金屬腐蝕速率：電解原理引起的腐蝕＞原電池原理引起的腐蝕（3）利用原電池原理可加快制氫氣的速率，但可能影響生成氫氣的量。需注意生成氫氣的總量是取決于金屬的量還是取決于酸的量①足量的鋅和一定量的稀硫酸反應(yīng)，加入少量硫酸銅，產(chǎn)生氫氣的量不變②一定量的鋅和足量的稀硫酸反應(yīng)，加入少量硫酸銅，產(chǎn)生氫氣的量減少3．設(shè)計(jì)原電池

分析原電池反應(yīng)，判斷正負(fù)極和溶液①能設(shè)計(jì)成原電池的反應(yīng)一定是自發(fā)的、放熱的氧化還原反應(yīng)②負(fù)極材料確定之后，正極材料的選擇范圍較廣，只要合理都可以

將鎘(Cd)浸在氯化鈷(CoCl2)溶液中，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Co2＋(aq)＋Cd(s)===Co(s)＋Cd2＋(aq)，如將該反應(yīng)設(shè)計(jì)為如圖的原電池，則下列說(shuō)法一定錯(cuò)誤的是

(

)C

A．Cd作負(fù)極，Co作正極B．原電池工作時(shí)，電子從負(fù)極沿導(dǎo)線流向正極C．根據(jù)陰陽(yáng)相吸原理，鹽橋中的陽(yáng)離子向負(fù)極(甲池)移動(dòng)D．甲池中盛放的是CdCl2溶液，乙池中盛放的是CoCl2溶液D(1)在Fe、Cu和稀硫酸組成的原電池中，負(fù)極反應(yīng)為_(kāi)______________________，正極反應(yīng)為_(kāi)_____________________，電池總反應(yīng)為_(kāi)____________________________。(2)由Pb、Cu與氯化鐵溶液組成的原電池，其正極反應(yīng)為_(kāi)________________________，負(fù)極反應(yīng)為于______________________。Fe－2e－===Fe2＋

2H＋＋2e－===H2↑

Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑

2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋

Pb－2e－===Pb2＋

(3)由Al、Cu與濃硝酸組成的原電池，其負(fù)極反應(yīng)為_(kāi)______________________。(4)與MnO2－Zn電池類(lèi)似，K2FeO4－Zn也可以組成堿性電池，K2FeO4在電池中作為正極材料，其電極反應(yīng)為_(kāi)______________________________________________，該電池總反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)____________________________________________________。Cu－2e－===Cu2＋

三、化學(xué)電源1．化學(xué)電源的分類(lèi)2．一次電池（1）特點(diǎn)：只能使用一次，不能充電復(fù)原繼續(xù)使用堿性鋅錳干電池總反應(yīng)：。負(fù)極材料：_______________。電極反應(yīng)：_______________________________。正極材料：碳棒。電極反應(yīng)：________________________________________。ZnZn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－Zn＋2MnO2＋H2O===2MnOOH＋ZnO2．紐扣式鋅銀電池總反應(yīng)式：________________________________。電解質(zhì)是___________。負(fù)極材料：___________。電極反應(yīng)：_____________________________。正極材料：_____________。電極反應(yīng)：_______________________________________。Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2AgKOHZnZn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2Ag2OAg2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－鋰電池Li－SOCl2

（鋰亞硫酰氯）電池可用于心臟起搏器。該電池的電極材料分別為鋰和碳，電解液是LiAlCl4－SOCl2。鋰亞硫酰氯電池是實(shí)際應(yīng)用電池系列中比能量最高的一種電池，不可充電電池的總反應(yīng)8Li＋3SOCl2===6LiCl＋Li2SO3＋2S。8Li－8e－===8Li＋

鋰3．二次電池：又稱(chēng)可逆電池、蓄電池、可充電電池（1）特點(diǎn)：放電后能充電復(fù)原繼續(xù)使用（2）代表：鉛蓄電池（1）放電時(shí)為原電池，電極屬性為正負(fù)極；充電時(shí)為電解池，電極屬性為陰陽(yáng)極（2）陽(yáng)極連正極，陰極連負(fù)極，電極反應(yīng)和電極反應(yīng)式相反，充放電時(shí)電極互變①充電時(shí)，陽(yáng)極變成正極，陰極變成負(fù)極②放電時(shí)，正極變成陽(yáng)極，負(fù)極變成陰極鋰/鈉電池均為鋰/鈉作為負(fù)極。常見(jiàn)模型：LiX1+X2=LiX2+X1(X1為基體)(-)：LiX1-e-=Li++X1(+)X2+e-+Li+=LiX2(Li+在正極并沒(méi)有得電子，而是X2中的某種元素得電子)（儲(chǔ)氫合金和儲(chǔ)氫物質(zhì)中各元素的化合價(jià)均為0價(jià)）高鐵電池(Zn-K2FeO4-KOH)總反應(yīng)：鎳基電池(鎳相關(guān)作正極)鎳鉻電池Ni-Cd(Cd-NiOOH-KOH)鎳氫電池Ni-MH(M作為基體)MH-NiOOH-KOH負(fù)極通式：MH-e-=M+H+(失多少電子取決于有幾個(gè)氫)4．燃料電池（1）代表：氫氧燃料電池（2）電極：石墨電極材料（3）特點(diǎn)：燃料電池沒(méi)有燃燒現(xiàn)象。（4）優(yōu)點(diǎn)：能量利用效率高、可連續(xù)使用、排放污染物少。四、原電池電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)1．書(shū)寫(xiě)步驟（1）確定反應(yīng)物和最終產(chǎn)物（2）確定得失電子的數(shù)目（3）電荷守恒配離子①優(yōu)先選擇原電解質(zhì)溶液中所含的離子②再選擇水中的H+或OH－，原則“左水右離子”（4）元素守恒配平其他物質(zhì)，一般缺H或O，用水補(bǔ)2．典型電池電極反應(yīng)的產(chǎn)物（1）含碳燃料的氧化產(chǎn)物正常產(chǎn)物酸性堿性碳酸鹽溶液熔融碳酸鹽O2－CO2CO2CO32－HCO3－CO2CO32－（2）含氮燃料的氧化產(chǎn)物：與環(huán)境無(wú)關(guān)，都是氮?dú)猓?）氫氣的氧化產(chǎn)物正常產(chǎn)物酸性堿性中性CO32－O2－H+H+H2OH+CO2+H2OH2O（4）氧氣的還原產(chǎn)物正常產(chǎn)物酸性堿性中性CO2O2－H2OOH－OH－CO32－常見(jiàn)燃料電池（1）燃料電池的電極材料①可燃物在負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)，如氫氣、甲烷、乙醇等還原劑②助燃物在正極上發(fā)生還原反應(yīng)，如氧氣、氯氣等氧化劑（2）燃料電池的總反應(yīng)：可燃物的燃燒反應(yīng)兼顧產(chǎn)物和溶液的反應(yīng)（3）燃料電池的正極反應(yīng)式氧氣、氮?dú)庠谡龢O上的反應(yīng)式（4）燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式請(qǐng)判斷下列說(shuō)法的正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)(1)最早使用的化學(xué)電池是鋅錳電池()(2)在干電池中，碳棒只起導(dǎo)電作用，并不參加化學(xué)反應(yīng)()(3)干電池根據(jù)電池內(nèi)的電解質(zhì)分為酸性電池和堿性電池()(4)干電池中碳棒為正極()(5)鉛蓄電池是可充電電池()(6)鉛蓄電池中的PbO2為負(fù)極()(7)太陽(yáng)能電池不屬于原電池()(8)手機(jī)、電腦中使用的鋰電池屬于一次電池()(1)√

(2)√

(3)√

(4)√

(5)√

(6)×(7)√

(8)×(9)鉛蓄電池放電時(shí)，正極與負(fù)極質(zhì)量均增加()(10)燃料電池是一種高效、環(huán)保的新型化學(xué)電源()(11)燃料電池工作時(shí)燃料在電池中燃燒，然后熱能轉(zhuǎn)化為電能()(12)以葡萄糖為燃料的微生物燃料電池，放電過(guò)程中，H＋從正極區(qū)向負(fù)極區(qū)遷移()(13)二次電池的充、放電為可逆反應(yīng)()(14)堿性鋅錳干電池是一次電池，其中MnO2是催化劑，可使鋅錳干電池的比能量高、可儲(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)()(15)鉛蓄電池工作過(guò)程中，每通過(guò)2mol電子，負(fù)極質(zhì)量減輕207g()(16)鎳鎘電池不能隨意丟棄的主要原因是鎳、鎘的資源有限，價(jià)格昂貴()

(9)√

(10)√

(11)×

(12)×

(13)×

(14)×

(15)×

(16)×下列選項(xiàng)描述的過(guò)程能實(shí)現(xiàn)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的是(

)C我國(guó)科學(xué)家最近發(fā)明了一種Zn—PbO2電池，該電池由a和b兩種離子交換膜隔成A、B、C三個(gè)區(qū)域，電解質(zhì)分別為KOH、K2SO4和H2SO4，裝置如下圖。已知放電時(shí)，B室中電解質(zhì)濃度不斷增大。下列說(shuō)法不正確的是()A．PbO2電極電勢(shì)比Zn電極電勢(shì)高B．a(chǎn)為陰離子交換膜C．正極反應(yīng)式為：PbO2+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2OD．電池工作時(shí)，每消耗6.5gZn，理論上A區(qū)域溶液質(zhì)量減少1.3gB科學(xué)家利用垃圾滲透液研發(fā)出新型環(huán)保電池，實(shí)現(xiàn)發(fā)電、環(huán)保二位一體化結(jié)合的裝置如圖。當(dāng)該裝置工作時(shí)，鹽橋中K+向X極移動(dòng)，Cl-向Y極移動(dòng)。(

)錯(cuò)誤某種熔融碳酸鹽燃料電池以Li2CO3、K2CO3為電解質(zhì)、以CH4為燃料時(shí)，該電池工作原理見(jiàn)如圖。下列說(shuō)法正確的是B“碳呼吸電池”是一種新型能源裝置，其工作原理如圖所示。下列有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．通入CO2的一極電極反應(yīng)式為：2CO2+2e?=C2O42-B．金屬鋁電極發(fā)生氧化反應(yīng)C．每得到1molAl2(C2O4)3，電路中轉(zhuǎn)移3mol電子D．以該裝置為電源進(jìn)行粗銅的電解精煉，金屬鋁質(zhì)量減少27g時(shí)，理論上陰極質(zhì)量增加96gCA．LiPON薄膜在充放電過(guò)程中質(zhì)量發(fā)生變化B．導(dǎo)電介質(zhì)C可為L(zhǎng)i2SO4溶液C．放電時(shí)b極為正極，發(fā)生反應(yīng)：Li1-xCoO2+xLi++xe-═LiCoO2D．充電時(shí)，當(dāng)外電路通過(guò)電子時(shí)，非晶硅薄膜上質(zhì)量減少C

磷酸鐵鋰鋰離子電池是目前電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池的主要材料，其特點(diǎn)是放電容量大，價(jià)格低廉，無(wú)毒性。放電時(shí)的反應(yīng)為：xFePO4+(1-x)LiFePO4+LixC6=C6+LiFePO4。放電時(shí)工作原理如圖所示。下列敘述正確的是A.充電時(shí)，Li+通過(guò)隔膜向左移動(dòng)B.放電時(shí)，銅箔所在電極是負(fù)極C.充電時(shí)，陽(yáng)極反應(yīng)式為：LiFePO4+xe-=xFePO4+(1-x)LiFePO4+xLi+D.放電時(shí)電子由正極經(jīng)導(dǎo)線、用電器、導(dǎo)線到負(fù)極A我國(guó)科研人員以二硫化鉬(MoS2)作為電極催化劑，研發(fā)出一種Zn-NO電池系統(tǒng)，該電池同時(shí)具備合成氨和對(duì)外供電的功能，其工作原理如圖所示(雙極膜可將水解離成H+和OH-，并實(shí)現(xiàn)其定向通過(guò))。下列說(shuō)法正確的是()A．外電路中電子從MoS2電極流向Zn/ZnO電極B．雙極膜右側(cè)為陰離子交換膜C．當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.2mol電子時(shí)負(fù)極質(zhì)量減小6.5gD．使用MoS2電極能加快合成氨的速率D肼(N2H4)