2022年高考总复习 化学 模块2 第四单元 第2节 原电池的工作原理及其应用课件PPT

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原电池的工作原理及其应用
原电池是把________转化为________的装置，其反应本质是______________。
(1)一看反应：看是否有能自发进行的____________反应发生(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)。(2)二看两电极：一般是____________不同的两电极。
(3)三看是否形成闭合回路，形成闭合回路需三个条件：
①____________溶液；
②两电极直接或间接接触；③两电极插入____________溶液中。
3.工作原理(以锌铜原电池为例)
发生_______反应。
流出经外电路流入______。(3)离子移动方向
总反应离子方程式为Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu
①负极：_____电子，发生_____反应；②正极：_____电子，
(2)电子定向移动方向和电流方向①电子从_____流出经外电路流入_______；②电流从_____
4.单液原电池(无盐桥)和双液原电池(有盐桥)对比
5.原电池在化工、农业生产及科学研究中的应用(1)加快氧化还原反应速率一个自发的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率________，例如，Zn 与稀硫酸反应时加入少量的 CuSO4 溶液能
使产生氢气的速率加快。
(2)比较金属活动性强弱两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属活动性比正极的______。
被保护的金属制品作原电池的______极而得到保护。例如，保护铁制输水管或钢铁桥梁，可用导线将其和一锌块相连，使Zn 作原电池的____极。(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
[ 自主测评 ]1.易错易混辨析(正确的画“√”，错误的画“×”)。(1)因为铁的活泼性强于铜，所以将铁、铜用导线连接后放
入浓硝酸中组成原电池，必是铁作负极、铜作正极(
(2)在原电池中，正极本身一定不参与电极反应，负极本身
(3)一般来说，带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原
4OH－===AlO2 ＋2H2O(
(4)将自发的氧化还原反应设计成原电池，可以把物质内部
的能量全部转化为电能(
(5)某原电池反应为 Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag，装置
中的盐桥内可以是含 KCl 饱和溶液的琼胶(
(6)在 Mg-NaOH(aq)-Al 电池中，负极反应为 Al－3e－＋
2.【深度思考】依据氧化还原反应：2Ag＋(aq)＋Cu(s)===
(aq) ＋2Ag(s) 设计的原电池如图所示 ( 盐桥为盛有饱 和
KNO3 溶液琼胶的 U 形管)。请回答下列问题：
(1)电极 X 的材料是________；电解质溶液 Y 是________(填化学式)。(2)银电极为电池的________极，其电极反__________。
　　答案：(1)Cu　AgNO3溶液　　　(2)正　Ag＋＋e－===Ag　　(3)Cu(NO3)2
(1)原电池中盐桥的三个作用：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；③单液原电池(无盐桥)中有部分Zn 与Cu2＋直接反应，使电池效率降低；双液原电池(有盐桥)中使Zn 与Cu2＋隔离，电池效率提
(2)原电池中微粒移动的三个方向
　　解析：金属M失去电子，作电池负极，A正确；OH－向负极移动，因为电解质传递OH－，所以电解质不可能是熔融的MO，B错误；氧气在正极发生得到电子的还原反应，正极的电极反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，C正确；根据以上分析可知电池反应：2M＋O2＋2H2O===2M(OH)2，D正确。　　答案：B
原电池正、负极的判断方法
含盐桥的原电池与电极反应书写
3.(2020 年菏泽模拟)根据下图，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＋。　　答案：B
解析：根据氧化还原反应方程式可知，氧化剂是 KMnO4，故 a 为正极，b 为负极，A 错误；a 为正极，b 为负极，电子沿外电路从负极流向正极，即电子从 b 流向 a，B 错误；原电池工作时，阴离子流向负极，即乙烧杯，C 错误；a 电极为正极，
5.(2020 年淄博模拟)有 a、b、c、d 四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下：
由此可判断这四种金属的活动性顺序是(
A.a＞b＞c＞dC.d＞a＞b＞c
B.b＞c＞d＞aD.a＞b＞d＞c
解析：把四个实验从左到右分别编号为①、②、③、④，则由实验①可知，a 作原电池负极，b 作原电池正极，金属活动性：a＞b；由实验②可知，b 极有气体产生，c 极无变化，则金属活动性：b＞c；由实验③可知，d 极溶解，则 d 作原电池负极，c 作正极，金属活动性：d＞c；由实验④可知，电流从 a极流向 d 极，则 d 极为原电池负极，a 极为原电池正极，金属活动性：d＞a。综上所述可知金属活动性：d＞a＞b＞c。答案：C
2Fe2+ ＋I2，设计成盐桥原电池。提供的试剂：
6. 某校化学兴趣小组进行探究性活动，将氧化还原反应
FeCl3 溶液，KI 溶液；其他用品任选。请回答下列问题：(1)请在下方虚线框中画出设计的原电池装置图，并标出电极材料、电极名称及电解质溶液。
(2) 发生氧化反应的电极反应式为________________________________________________________________________。(3)反应达到平衡时，外电路导线中________(填“有”或
(4)平衡后向 FeCl3 溶液中加入少量 FeCl2 固体，当固体全部溶解后，则此时该溶液中电极变为______(填“正”或“负”)极。
解析：(1)先分析氧化还原反应，找出正、负极反应，即可确定正、负极区电解质溶液。(2)发生氧化反应的电极是负极，I－失电子。(3)反应达到平衡时，无电子流动，故无电流产生。(4)平衡后向 FeCl3 溶液中加入少量 FeCl2 固体，平衡逆向移动，此时 Fe2＋失电子，正极变成负极。答案：(1)
(2)2I－－2e－===I2　(3)无　(4)负
2.二次电池(以铅蓄电池为例)铅蓄电池是最常见的二次电池，总反应为
Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)
2PbSO4(s)＋2H2O(l)
－2e===PbSO4(s)
PbSO4(s)＋2e－===
(1)氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池。
(2)燃料电池的电极本身不参与反应，燃料和氧化剂连续地
2H2－4e－===4H＋
2H2＋4OH－－4e－===4H2O
O2＋4H＋＋4e－=== 2H2O
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
[ 自主测评 ]1.易错易混辨析(正确的画“√”，错误的画“×”)。(1)碱性锌锰电池是一次电池，其中 MnO2 是催化剂，可使
锌锰电池的比能量提高、可储存时间延长(
(2)铅蓄电池放电时，正极与负极质量均增加(
(3)铅蓄电池放电时，当电路中转移 0.1 ml 电子时，负极
(4)燃料电池工作时燃料在电池中燃烧，然后热能转化为电
2.【深度思考】Li-SOCl2 电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是 LiAlCl4-SOCl2。电池的总反应可表示为 4Li＋2SOCl2===4LiCl＋S＋SO2↑。
(1)电池的负极材料为________(填化学名称)，发生的电极
反应为____________________________。
(2)电池正极发生的电极反应为____________________。
　　解析：分析反应的化合价变化，可知Li失电子，被氧化，为还原剂，SOCl2得电子，被还原，为氧化剂。(1)负极材料为Li(还原剂)，发生的电极反应为4Li－4e－===4Li＋。(2)正极反应式可由总反应式减去负极反应式得到：2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S↓＋SO2↑。　　答案：(1)锂　4Li－4e－===4Li＋　　(2)2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2↑
解液。下列叙述错误的是(
1.(2020 年青岛一模)水系锌离子电池是一种新型二次电池，工作原理如下图。该电池以粉末多孔锌电极(锌粉、活性炭及粘结剂等)为负极，V2O5 为正极，三氟甲磺酸锌[Zn(CF3SO3)2]为电
A.放电时，Zn2＋向 V2O5 电极移动B.充电时，阳极区电解液的浓度变大
C.充电时，粉末多孔锌电极发生还原反应
D.放电时，V2O5 电极上的电极反应式为 V2O5＋xZn2＋＋
2xe－===ZnxV2O5
解析：放电时，阳离子向正极移动，所以Zn2+向V2O5电
极移动，A 正确；充电时，阳极区发生氧化反应，锌离子通过阳离子交换膜向左移动，所以阳极区电解液的浓度变小，B错误；充电时，粉末多孔锌电极为阴极，发生还原反应，C正确；放电时 ， V2O5 电极上的电极反应式为V2O5 ＋ xZn2＋ ＋2xe－===ZnxV2O5，D 正确。
2.(2019 年抚顺一模)有一种新型二次电池，其放电时的工作原理如图所示，电池两极区用阳离子交换膜隔开，下列说法
示，下列说法错误的是(
3.(2020 年宁阳一中期中)直接煤-空气燃料电池原理如图所
A.随着反应的进行，氧化物电解质的量不断减少
C.电极 X 为负极，O2－向 X 极迁移
D.直接煤—空气燃料电池的能量效率比煤燃烧发电的能量
列关于电池工作时的相关分析不正确的是(
4.(2020 年南宁第二次适应性测试)DBFC 燃料电池的结构如图，该电池的总反应为 NaBH4＋4H2O2===NaBO2＋6H2O。下
B.Y 极发生的还原反应为 H2O2＋2e ===2OH
A.X 极为正极，电流经 X 流向外电路
C.X 极区溶液的 pH 逐渐减小D.每消耗 1.0 L 0.50 ml·L－1 的 H2O2，电路中转移 1.0 ml e－
燃料电池解题模板及审题关键
1.(2020 年新课标Ⅰ卷)科学家近年发明了一种新型 Zn-CO2水介质电池。电池示意图如图，电极为金属锌和选择性催化材料，放电时，温室气体 CO2 被转化为储氢物质甲酸等，为解决环境和能源问题提供了一种新途径。
3.(2020 年山东卷)微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置，利用微生物处理有机废水获得电能，同时可实现海水淡化。现以 NaCl 溶液模拟海水，采用惰性电极，用图中装置处
A.负极反应为 CH3COO－＋2H2O－8e－===2CO2↑＋7H＋B.隔膜 1 为阳离子交换膜，隔膜 2 为阴离子交换膜
C.当电路中转移 1 ml 电子时，模拟海水理论上除盐 58.5 gD.电池工作一段时间后，正、负极产生气体的物质的量之
结合电荷守恒可得电极反应式为 CH3COO ＋2H2O － 8e
解析：a 极为负极，CH3COO－失电子被氧化成 CO2 和 H＋，
===2CO2↑＋7H＋，A 正确；为了实现海水的淡化，模拟海水中的氯离子需要移向负极，即 a 极，则隔膜 1 为阴离子交换膜，钠离子需要移向正极，即 b 极，则隔膜 2 为阳离子交换膜，B错误；当电路中转移 1 ml 电子时，根据电荷守恒可知，模拟海水中会有 1 ml Cl－移向负极，同时有 1 ml Na＋移向正极，
即除去1 ml NaCl，质量为58.5 g，C正确；b极为正极，水溶液为酸性，所以氢离子得电子产生氢气，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，所以当转移8 ml电子时，正极产生4 ml气体，根据负极反应式可知负极产生2 ml气体，物质的量之比为4∶2＝2∶1，D正确。　　答案：B
(1)电池负极电极反应式为____________________；放电过程中需补充的物质 A 为_________________________________(填化学式)。
(2) 如 上图所示的HCOOH 燃料电 池放 电的本质是通过HCOOH 与 O2 的反应，将化学能转化为电能，其反应的离子方程式为___________________________________________。
5.(2020 年新课标Ⅰ卷节选)为验证不同化合价铁的氧化还
原能力，利用下列电池装置进行实验。
(1)电池装置中，盐桥连接两电极电解质溶液。盐桥中阴、阳离子不与溶液中的物质发生化学反应，并且电迁移率(u∞)应尽可能地相近。根据下表数据，盐桥中应选择________作为电解质。
因此，验证了Fe2+氧化性小于________，还原性小于
_____________________________________________________。(5)实验前需要对铁电极表面活化。在 FeSO4 溶液中加入几滴 Fe2(SO4)3 溶液，将铁电极浸泡一段时间，铁电极表面被刻蚀活化。检验活化反应完成的方法是_____________________________________________________________________________。