2023學(xué)年完整公開課版第21講原電池

第21講原電池1了解原電池的工作原理。2能寫出電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式。直擊考綱1能量變化：化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能2形成條件：一．基礎(chǔ)知識(shí)——原電池原理①兩個(gè)電極：②電解質(zhì)溶液：③導(dǎo)線形成回路④電極上有自發(fā)的氧化還原反應(yīng)發(fā)生4微粒流向：3原理：外電路：電子從負(fù)極流向正極內(nèi)電路：溶液中陽離子移向正極，陰離子移向負(fù)極負(fù)極：Al4OH－—3e-=AlO2－2H2O正極：2H2O2e-=H2↑2OH－總：2Al2OH－2H2O=2AlO2－3H2↑負(fù)極：Cu—2e-=Cu2正極：2HNO3－e-=NO2↑H2O總：Cu4H2NO3－=2NO2↑Cu22H2O1一般方法？重要考點(diǎn)1原電池正負(fù)電極的判斷方法2是否金屬越活潑，一定作負(fù)極？二．考點(diǎn)詳析練習(xí)[2012·全國大綱理綜化學(xué)卷11］①②③④四種金屬片兩兩相連浸入稀硫酸中都可組成原電池，①②相連時(shí)，外電路電流從②流向①；①③相連時(shí)，③為正極，②④相連時(shí)，②有氣泡逸出；③④相連時(shí)，③的質(zhì)量減少，據(jù)此判斷這四種金屬活動(dòng)性由大到小的順序是A①③②④B①③④②C③④②①D③①②④B重要考點(diǎn)2原電池電極反應(yīng)式的書寫負(fù)極失電子所得氧化產(chǎn)物和正極得電子所得還原產(chǎn)物，與溶液的酸堿性有關(guān)（如＋4價(jià)的C在酸性溶液中以CO2形式存在，在堿性溶液中以CO32－形式存在）；練習(xí)2008寧夏）一種燃料電池中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為：在酸性溶液中甲醇與氧作用生成水和二氧化碳。該電池負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)是。CH3OHH2O-6e-=CO26H練習(xí)：乙醇燃料電池中采用磺酸類質(zhì)子溶劑，電池總反應(yīng)為C2H5OH＋3O2＝2CO2＋3H2O，下列說法錯(cuò)誤的是A．電池工作時(shí)，質(zhì)子向電池的正極遷移B．電池工作時(shí)，電流由b極沿導(dǎo)體流向a極C．a(chǎn)為負(fù)極，電極反應(yīng)式是C2H5OH3H2O12e-=2CO212HD．b為正極，電極反應(yīng)式是4HO24e-=2H2OCAlNaOHCuH2(C)NaClCl2(C)FeNaClO2(C)負(fù)極及負(fù)極反應(yīng)正極及正極反應(yīng)總反應(yīng)Al4OH--3e-=AlO2-2H2OH2-2e-=2HCl22e-=2Cl-2H2O2e-=H2↑2OH-Fe-2e-=Fe2O22H2O4e-=4OH-練習(xí)：寫出下列幾組電池中的正負(fù)極反應(yīng)及總反應(yīng)。2Al2OH-2H2O=2AlO2-3H2↑H2Cl2=2HCl2FeO22H2O=2FeOH2重要考點(diǎn)3鹽橋兩種銅鋅原電池比較普通銅鋅原電池用鹽橋的銅鋅原電池電極表面變化溫度變化能量變化鋅片溶解，銅片上有紅色物質(zhì)析出鋅片溶解，銅片上有紅色物質(zhì)析出溶液溫度升高溶液溫度基本不變化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能和熱能化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能鹽橋的作用：（1）形成閉合回路。（2）平衡電荷。（3）能產(chǎn)生持續(xù)、穩(wěn)定的電流。重要考點(diǎn)4原電池原理的綜合應(yīng)用1．原電池反應(yīng)可加快化學(xué)反應(yīng)速率2．判斷金屬的活動(dòng)性順序一般情況下負(fù)極金屬的活動(dòng)性強(qiáng)于正極。3．設(shè)計(jì)原電池練習(xí)：利用反應(yīng)n2FeCl3=2FeCl2nCl2，設(shè)計(jì)一個(gè)雙液原電池（使用鹽橋），畫出原電池的示意圖，并寫出電極反應(yīng)。參考答案：負(fù)極（n）：n-2e-=n2（氧化反應(yīng)）正極（Pt或C）：2Fe32e-=2Fe2（還原反應(yīng)）-鹽橋ZnCZnCl2溶液FeCl3溶液

G

練習(xí)［2012·福建理綜化學(xué)卷9］將下圖所示實(shí)驗(yàn)裝置的閉合，下列判斷正確的是A．Cu電極上發(fā)生還原反應(yīng)B．電子沿n→a→b→Cu路徑流動(dòng)C．片刻后甲池中cSO42—增大D．片刻后可觀察到濾紙b點(diǎn)變紅色A練習(xí)根據(jù)圖20－5可判斷出下列離子方程式中錯(cuò)誤的是A例：判斷下列化學(xué)電池的正負(fù)極、電極反應(yīng)及溶液中pH值變化情況。ZnH2SO4CuAlNaOHCuH2(C)NaClCl2(C)FeNaClO2(C)pH變化情況正極pH增大溶液pH增大負(fù)極pH減小正極pH增大溶液pH減小負(fù)極pH減小溶液pH減小正極pH增大溶液pH增大重要考點(diǎn)5原電池的pH變化和有關(guān)計(jì)算【基礎(chǔ)題三】湖南長沙周南中學(xué)2010屆高三第四次月考1將鋅片和銀片浸入稀硫酸中組成原電池，兩電極間連接一個(gè)電流計(jì)。鋅片上發(fā)生的電極反應(yīng)：；銀片上發(fā)生的電極反應(yīng)：。2若該電池中兩電極的總質(zhì)量為60g，工作一段時(shí)間后，取出鋅片和銀片洗凈干燥后稱重，總質(zhì)量為47g，試計(jì)算：①產(chǎn)生氫氣的體積標(biāo)準(zhǔn)狀況；②通過導(dǎo)線的電量。已知NA＝602×1023/mol，電子電荷為160×10－19Cn－2e－=n2＋2H＋＋2e－=H2↑電子守恒法VH2＝448LQ＝385×104C【解析】1n－2e－===n2＋；2H＋＋2e－===H2↑。2①鋅片與銀片減輕，是因與酸反應(yīng)：n＋2H＋===n2＋＋H2↑～轉(zhuǎn)移2e－＝得VH2＝448L；Q＝385×104C。練習(xí)：高鐵電池是一種新型可充電電池，與普通高能電池相比，該電池長時(shí)間保持穩(wěn)定的放電電壓。高鐵電池的總反應(yīng)為：3n＋22FeO4＋8H2O3nOH2＋2FeOH3＋4OH，下列敘述不正確的是A．放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為：n－2e－＋2OH－=nOH2B．充電時(shí)陽極反應(yīng)為：FeOH3－3e－＋5OH－=FeO42-＋4H2OC．放電時(shí)每轉(zhuǎn)移3mol電子，正極有1mol2FeO4被氧化D．放電時(shí)正極附近溶液的堿性增強(qiáng)C［2012·四川理綜化學(xué)卷11］一種基于酸性燃料電池原理設(shè)計(jì)的酒精檢測儀，負(fù)極上的反應(yīng)為CH3CH2OH－4e－H2O=CH3COOH4H＋。下列有關(guān)說法正確的是檢測時(shí)，電解質(zhì)溶液中的H＋向負(fù)極移動(dòng)電子轉(zhuǎn)移，氧氣電池反應(yīng)的化學(xué)方程式為：CH3CHOO2=CH3COOHH2O正極上發(fā)生的反應(yīng)是：O24e－2H2O=4OH－C直擊高考§6-2第二課時(shí)化學(xué)電源了解常見的化學(xué)電源的種類及其工作原理。直擊考綱1概念:將化學(xué)能變成電能的裝置2分類:①一次電池又稱不可充電電池——如：干電池②二次電池又稱充電電池——蓄電池③燃料電池3優(yōu)點(diǎn):①能量轉(zhuǎn)換效率高，供能穩(wěn)定可靠。②可以制成各種形狀和大小、不同容量和電壓的電池和電池組，使用方便。③易維護(hù)，可在各種環(huán)境下工作。二、化學(xué)電源n2OH--2e-=nOH22MnO２2H２O2e-=2MnOOH2OH-n2MnO２2H２O=nOH22MnOOH負(fù)極正極總反應(yīng)1、堿性鋅錳電池二、一次電池及其電極反應(yīng)式2、銀鋅電池（電解質(zhì)為OH）n2OH-－2e-=nOH2Ag2OH2O2e-=2Ag2OH-3、鋁--空氣海水電池（電解質(zhì)溶液為海水）負(fù)極：4Al-12e-=4Al3，正極：3O26H2O12e-=12OH-總反應(yīng)：4Al3O26H2O=4AlOH3總反應(yīng)：nAg2OH2O=nOH22Ag負(fù)極：正極：1、鉛蓄電池PbO24HSO42-2e-=PbSO42H2OPbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O總反應(yīng)式為：PbSO42--2e-=PbSO4負(fù)極：正極：（放電）電子時(shí)，消耗硫酸的物質(zhì)的量為三、二次電池2PbSO42H2O=PbPbO22H2SO4

PbSO42H2O-2e-=PbO24HSO42-

PbSO42e-=PbSO42-

陽極陰極總反應(yīng)（充電）1、鉛蓄電池2、鋰電池（非水電解液）（08廣東卷）LiFePO4電池具有穩(wěn)定性高、安全、對環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，可用于電動(dòng)汽車。電池反應(yīng)為：FePO4Li=LiFePO4，電池的正極材料是LiFePO4，負(fù)極材料是石墨，含Li導(dǎo)電固體為電解質(zhì)。下列有關(guān)LiFePO4電池說法正確的是（）A．可加入硫酸以提高電解質(zhì)的導(dǎo)電性B放電時(shí)電池內(nèi)部Li向負(fù)極移動(dòng)C．充電過程中，電池正極材料的質(zhì)量減少D．放電時(shí)電池正極反應(yīng)為：FePO4Lie-=LiFePO4跟相同質(zhì)量的其它金屬作負(fù)極相比，使用壽命延長，高能、質(zhì)輕、電壓高、工作效率高、儲(chǔ)存壽命長。CD三．燃料電池1氫氧燃料電池當(dāng)用堿性電解質(zhì)時(shí)，電極反應(yīng)為2甲烷燃料電池該電池用金屬鉑片插入OH溶液中作電極，在兩極上分別通甲烷和氧氣。負(fù)極：2H2＋4OH－－4e－=4H2O正極：O2＋2H2O＋4e－=4OH－總反應(yīng)：2H2＋O2=2H2O負(fù)極：CH4＋10OH－－8e－=CO32-＋7H2O正極：2O2＋4H2O＋8e－=8OH－總反應(yīng)方程式為CH4＋2O2＋2OH=2CO3＋3H2O3CH3OH燃料電池用導(dǎo)線相連的兩個(gè)鉑電極插入OH溶液中，然后向兩極分別通入CH3OH和O2負(fù)極：2CH3OH＋16OH－－12e－=2CO32-＋12H2O正極：3O2＋6H2O＋12e－=12OH－總反應(yīng)方程式為2CH3OH＋3O2＋4OH=22CO3＋6H2O有氧氣參加的燃料電池正極反應(yīng)式的書寫1酸性條件如硫酸：O2＋4H＋＋4e－=2H2O2堿性條件如OH溶液：O2＋2H2O＋4e－=4OH－3熔融的鹽如2CO3并在通O2的一極通CO2：O2＋2CO2＋4e－=2CO32-4熔融的氧化物有O2－遷移O2＋4e－=2O2－若已知燃料電池總反應(yīng)和正極反應(yīng)式將很容易書寫負(fù)極反應(yīng)式。練習(xí)1一種新型燃料電池，一極通入空氣，另一極通入丁烷氣體，電解質(zhì)是摻雜氧化釔Y2O3的氧化鋯rO2晶體，在熔融狀態(tài)下能傳導(dǎo)O2－。下列對該燃料的說法正確的是雙選A．在熔融電解質(zhì)中，O2－由負(fù)極移向正極B．電池的總反應(yīng)是：2C4H10＋13O2→8CO2＋10H2OC．通入空氣的一極是正極，電極反應(yīng)為：O2＋4e－=2O2－D．通入丁烷的一極是正極，電極反應(yīng)為：C4H10＋26e－＋13O2－=4CO2↑＋5H2OBC練習(xí)2湖南雅禮中學(xué)2010屆高三12月質(zhì)量檢測以葡萄糖為燃料的微生物燃料電池結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。關(guān)于該電池的敘述正確的是A．該電池能夠在高溫下工作B．電池的負(fù)極反應(yīng)為：C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2↑＋24H＋C．放電過程中，H＋從正極區(qū)向負(fù)極區(qū)遷移D．在電池反應(yīng)中，每消耗1mol氧氣，理論上能生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下CO2氣體B【解析】由于是微生物燃料電池，則不可能在高溫下工作，所以A錯(cuò)誤；放電過程中，H＋從負(fù)極區(qū)向正極區(qū)遷移，結(jié)合O2－形成H2O，所以C錯(cuò)誤；消耗1mol氧氣則轉(zhuǎn)移4mole－，由C6H12O6＋6H2O－24e－=6CO2＋24H＋計(jì)算出：轉(zhuǎn)移4mole－則生成1molCO2，即224L，所以D錯(cuò)誤。答案：B練習(xí)3鉛蓄電池的工作原理為：ol電子時(shí)，Ⅰ中消耗的H2SO4為02molC．閉合時(shí)，Ⅱ中SO42-向c電極遷移D．閉合一段時(shí)間后，Ⅱ可單獨(dú)作為原電池，d電極為正極C練習(xí)4：下圖為氫氧燃料電池原理示意圖，按照此圖的提示，下列敘述不正確的是 A．a(chǎn)電極是負(fù)極 B．b電極的電極反應(yīng)為：4OH—－4e-→2H2OO2 C．氫氧燃料電池是一種具有應(yīng)用前景的綠色電源 D．氫氧燃料電池是一種只能將氧化劑和燃料全部儲(chǔ)藏在電池內(nèi)的發(fā)電裝置BD練習(xí)5多選）：一種新型的燃料電池，它以多孔鎳板為電極插入OH溶液中，然后分別向兩極通入乙烷和氧氣，其總反應(yīng)為：2C2H67O28OH=42CO310H2O，有關(guān)此電池的推斷正確的是A．負(fù)極反應(yīng)為14H2O7O228e-=28OH-B．放電一段時(shí)間后，負(fù)極周圍的olC2H6，則電路上轉(zhuǎn)移的電子為14molD．放電過程中OH的物質(zhì)的量濃度不變BC練習(xí)6：日本茨城大學(xué)研制了一種新型的質(zhì)子交換膜二甲醚燃料電池DDFC，該電池有較高的安全性。電池總反應(yīng)為：CH3OCH3＋3O2=2CO2＋3H2O，電池示意如圖，下列說法不正確的是A．a(chǎn)極為電池的負(fù)極B．電池工作時(shí)電流由b極沿導(dǎo)線經(jīng)燈泡再到a極C．電池正極的電極反應(yīng)為：4H＋＋O2＋4e－=2H2OD．電池工作時(shí)，1mol二甲醚被氧化時(shí)就有6mol電子轉(zhuǎn)移D【解析】由電池總反應(yīng)式可知：二甲醚發(fā)生氧化反應(yīng)，為負(fù)極反應(yīng)物，氧氣發(fā)生還原反應(yīng)，為正極反應(yīng)物，所以a為負(fù)極，b為正極；工作時(shí)，電子由a極沿導(dǎo)線經(jīng)燈泡再到b極，電流由b極沿導(dǎo)線經(jīng)燈泡再到a極；負(fù)極反應(yīng)為：CH3OCH3－12e－＋3H2O===2CO2＋1