浓差电池的化学原理及应用-2024年高考化学二轮专题复习课件

浓差电池的化学原理及应用 基础知识 浓差电池，顾名思义，是利用物质的浓度差产生电势的一种装置。两侧半电池中的特定物质有浓度差，由于浓度差导致半电池上发生的氧化还原反应程度不同，从而产生不同的电势。 1.电极浓差电池由两个材料相同但浓度不同的金属电极或气压不同的气体电极构成，电解质溶液中相应离子的浓度相同。(1)气体电极构成的浓差电池两个负载有不同压力的氢气的Pt片插入一定浓度的酸性介质中构成的浓差电池： Pt，H2 (p1)∣H＋ (aq)∣H2 (p2)，Pt (P1>P2) 负极(P1)：H2-2e－=2H+ 正极(P2)：2H+ + 2e－=H2↑ 电池总反应：H2(p1)→H2(p2)。表观上，高浓度氢气(P1)转化为低浓度氢气(P2)而产生电动势。 基础知识 1.电极浓差电池 (2)金属汞齐电极构成的浓差电池两个浓度不同的金属钠汞齐材料插入一定熔融Na＋中也构成的浓差电池： Na(a%)―Hg ∣Na＋(熔融)∣Na(b%)―Hg （a>b） 负极(a)：Na-e－=Na+ 正极(b)：Na++e－=Na 电池反应：Na(a)→Na(b)。表观上，高浓度钠汞齐(a)转化为低浓度钠汞齐(b)而产生电动势。 基础知识 2.电解质浓差电池电解质浓差电池由两个材料相同的金属或金属微溶盐，插入浓度不同的相同电解质溶液中构成。（1）金属电极构成的电解质浓差电池Ag∣AgNO3 (a1)‖AgNO3(a2)∣Ag NO3－由高浓度(右)向低浓度（左）扩散 负极（A）：Ag-e－=Ag+ 正极（B）：Ag++e－=Ag 反应的结果是浓溶液变稀，稀溶液浓度升高，最终趋于平衡。 基础知识 2.电解质浓差电池 （2）金属微溶电极构成的电解质浓差电池Ag，AgCl (s)∣HCl (a1)‖HCl (a2)∣AgCl (s)，Ag H+由高浓度(右)向低浓度（左）扩散 负极（B）：Ag-e－+Cl－=AgCl 正极（A）：AgCl+e－=Ag+Cl－ 反应的结果是浓溶液变稀，稀溶液浓度升高，最终趋于平衡。 基础知识 题型一.浓差电池 例1：（日照市2022届第一次模拟）相同金属在其不同浓度盐溶液中可形成浓差电池，放电时两个电极区的浓度差会逐渐减小，当两个电极区硫酸铜溶液的浓度完全相等时放电停止。如图所示装置是利用浓差电池电解Na2SO4溶液(a、b电极均为石墨电极)，可以制得O2、H2、H2SO4和NaOH。下列说法不正确的是 A．a电极的电极反应为2H2O+2e－=H2↑+2OH－B．电池从开始工作到停止放电，电解池理论上可制得80gNaOHC．电池放电过程中，Cu（l）电极上的电极反应为Cu2++2e－=CuD．c、d离子交换膜依次为阳离子交换膜和阴离子交换膜 原电池 电解池 SO42－ 负极 正极 阳极 阴极 当原电池两侧浓度相等时，通过阴离子膜的硫酸根离子为2mol。根据电荷守恒：2molSO42-~4mole-~4NaOH m(NaOH)=160g 制NaOH 制H2SO4 SO42－ Na+ × ➫解析 真题突破 题型一.浓差电池 例2：（2022广东模拟）物质有从浓度大的区域向浓度小的区域扩散的趋势，利用该趋势可设计浓差电池。如图所示装置可测定氧气的含量，参比侧通入纯氧，测量侧气压调节到与参比测相同，接通电路，通过电势差大小可测出测量侧气体的含氧量。下列说法不正确的是 A．参比侧为正极B．负极的电极反应式为2O2－-4e－=O2↑C．测量侧处于封闭环境时，初期的读数比较准确D．相同压强下，电势差越大，测量侧气体中含氧量越高 参比侧O2浓度高为正极，测量侧为负极 正极：O2 + 4e－ = 2O2－ 负极：2O2－ - 4e－ = O2↑ 初期的读数与测量侧气体中含氧量有关，后期因为氧气的生成导致读数与测量侧气体中含氧量相差很大，所以初期的读数比较准确。 两侧浓度差越大，电势差越大。因此测量侧气体中氧气含量越低，浓差电池的电势差越大。 × ➫解析 真题突破 题型一.浓差电池 左侧通入氢气为负极，右侧生成氢气为正极 负极：H2 - 2e－ +2OH－= 2H2O 正极：2H+ + 2e－ = H2↑ 总反应为高浓度H2生成低浓度H2 × 例3：（2019浙江）最近，科学家研发了“全氢电池”，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是 A．右边吸附层中发生了还原反应B．负极的电极反应是H2－2e－＋2OH－=2H2OC．电池的总反应是2H2＋O2=2H2OD．电解质溶液中Na＋向右移动，ClO4－向左移动 ➫解析 真题突破 题型二.氧浓差腐