第6章 第3讲 原电池 化学电源-【金版教程】2024高考化学一轮复习创新方案word（新教材，创新版）

第3讲　原电池　化学电源 [复习目标]　1.理解原电池的构成、工作原理及应用，能正确判断原电池的两极，能书写电极反应式和总反应方程式。2.了解常见化学电源的种类及其工作原理；了解燃料电池的应用。3.体会研制新型电池的重要性，能够书写新型化学电源的电极反应式。 一、原电池 1.原电池的概念及构成条件 (1)概念 原电池是把化学能转化为电能的装置。 (2)构成条件 ①有能自发进行的氧化还原反应发生。 ②活泼性不同的两个电极(燃料电池的两个电极可以相同)。 ③形成闭合回路。 形成闭合回路的条件： a.两电极直接或间接接触；b.两电极插入电解质溶液或熔融电解质中。 2．原电池的工作原理(以铜－锌原电池为例) 装置图 电极材料 负极：锌片 正极：铜片 电极反应 Zn－2e－===Zn2＋ Cu2＋＋2e－===Cu 反应类型 氧化反应 还原反应 电子流向 由锌片沿导线流向铜片 电解质溶液中离子流向 电解质溶液中，阴离子向负极迁移，阳离子向正极迁移 电流方向 由铜片沿导线流向锌片 盐桥中离子移向 盐桥中含有饱和KCl溶液，K＋移向正极区，Cl－移向负极区 电池总反应式 Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu 两类装置的不同点 Zn与Cu2＋直接接触，会有部分化学能直接转化为热能，能量损耗较多 Zn与Cu2＋不直接接触，仅有化学能转化为电能，能量损耗较少 [提醒]　盐桥的组成和作用 (1)盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼脂制成的胶冻。 (2)盐桥的作用：①连接内电路，形成闭合回路；②平衡电荷，使原电池不断产生电流；③可以提高能量转化效率。 (3)一般来说，带有盐桥的原电池比不带盐桥的原电池效率高。 3．原电池的应用 (1)比较金属活泼性强弱 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。 (2)加快氧化还原反应的速率 一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率加快。例如，在Zn与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液能使产生H2的反应速率加快。 (3)设计化学电源 实例：根据Cu＋2Ag＋===Cu2＋＋2Ag设计电池： (4)用于金属的防护(后文细讲) 判断正误。正确的打“√”，错误的打“×”并指明错因。 (1)原电池工作时，电子从负极流出经导线流入正极，然后通过溶液流回负极。(×) 错因：电子不能通过电解质溶液。 (2)原电池工作时，溶液中的阳离子向负极移动。(×) 错因：原电池中，阳离子移向正极。 (3)两种活泼性不同的金属组成原电池的两极，较活泼的金属一定作负极。(×) 错因：较活泼的金属不一定作负极，如：Mg­NaOH­Al形成的原电池，铝作负极。 (4)铁与盐酸反应时加入少量CuSO4溶液，产生H2的速率不变。(×) 错因：加入少量CuSO4后，Fe与Cu2＋反应生成Cu，可以形成原电池，反应速率加快。 (5)C＋H2O(g)CO＋H2可设计成原电池。(×) 错因：自发进行的氧化还原反应才能设计成原电池。 (6)实验室制备H2时，用粗锌(含Cu、Fe等)代替纯锌与盐酸反应效果更佳。(√) 错因：________________________________________________________ 二、化学电源 1.一次电池 (1)碱性锌锰电池(如图1) 负极材料为Zn，正极材料为MnO2。 电极反应：负极：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2； 正极：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnO(OH)＋2OH－； 总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2。 (2)纽扣式锌银电池(如图2) 负极材料为Zn，正极材料为Ag2O，电解质溶液为KOH溶液。 电极反应： 负极：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2； 正极：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－； 总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。 2．二次电池 (1)铅酸蓄电池是最常见的二次电池，其正极材料为PbO2，负极材料为Pb，电解质溶液为稀H2SO4。总反应为Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。 (2)锂离子电池 一种锂离子电池，其负极材料为嵌锂石墨(LixCy)，正极材料为LiCoO2(钴酸锂)，电解质溶液为LiPF6(六氟磷酸锂)的碳酸酯溶液(无水)，其总反应为LixCy＋Li1－xCoO2LiCoO2＋Cy，其放电时电极反应式为 负极：LixCy－xe－===xLi＋＋Cy； 正极：Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2。 3．燃料电池 (1)特点：连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能。常见燃料有H2、烃、肼、烃的衍生物、NH3、煤气等。 (2)氢氧燃料电池是目