2024-2025学年高三化学一轮复习-原电池、化学电源 课件

1.掌握原电池的概念、反应本质和构成以及工作原理。 2.掌握电极反应式、总反应式的书写。 考纲要求 第20讲　原电池　化学电源 原电池的工作原理 01 1.概念和反应本质 原电池是把化学能转化为电能的装置，其反应本质是 。 核心知识梳理 氧化还原反应 两极 一液 成回路 2.构成条件： 前提： 自发的氧化还原反应 CuSO4溶液 负极 正极 失e-，沿导线传递，有电流产生 外电路 阴离子 阳离子 内电路 正正移 负负移 原 电 池工作 原 理 得，降，还原反应 Cu2++2e- =Cu 失，升，氧化反应 Zn-2e- =Zn2+ 注意：电池内部即内电路是没有电子流动的，只有阴阳离子的流动！ 电子不下水，离子不上岸 3.工作原理 单液原电池 双液原电池 盐桥的组成和作用 ①盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻。 ②盐桥的作用：a.连接内电路，形成闭合回路； b.平衡电荷，使原电池不断产生电流。 双液原电池的优点：能产生持续、稳定的电流。 “带隔膜电池” 隔离+互通 1.常见的隔膜 隔膜又叫离子交换膜，由高分子特殊材料制成。离子交换膜分三类： (1)阳离子交换膜，简称阳膜，只允许阳离子通过，即允许H＋和其他阳离子通过，不允许阴离子通过。 (2)阴离子交换膜，简称阴膜，只允许阴离子通过，不允许阳离子通过。 (3)质子交换膜，只允许H＋通过，不允许其他阳离子和阴离子通过。 2.隔膜的作用 (1)能将两极区隔离，阻止两极区产生的物质接触，防止发生化学反应。 (2)能选择性的通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。 1.(2020·贵州省铜仁第一中学月考)已知反应Cu(s)＋2Ag＋(aq)===Cu2＋(aq)＋2Ag(s)为一自发进行的氧化还原反应，将其设计成如图所示原电池。下列说法中正确的是 A.铜电极是正极，其电极反应为Cu－2e－===Cu2＋ B.银电极上发生还原反应，电极质量增加 C.当铜电极质量减少0.64 g时，电解质溶液 中有 0.02 mol电子通过 D.外电路中电子由银电极流向铜电极 √ 解题能力提升 有图有真相，方程式一定看 找电极判反应，So easy!!! 2.(2015·天津理综，4)锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是 A.铜电极上发生氧化反应 B.电池工作一段时间后，甲池的c( SO42- )减小 C.电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加 D.阴、阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动， 保持溶液中电荷平衡 解题能力提升 √ 【理解应用】 “异常”原电池原理的深度分析 (1)铝铜浓硝酸电池 初期，活泼金属铝作负极被氧化，由于铝表面很快形成致密氧化物薄膜阻止反应继续进行，使铝钝化，钝化铝作正极，铜被浓硝酸氧化，作负极，电极反应： 铜： ； 钝化铝： 。 Cu－2e－===Cu2＋ 【理解应用】 “异常”原电池原理的深度分析 (2)镁铝烧碱溶液电池 镁不溶于烧碱，铝单质可溶于烧碱，铝作负极，镁作正极，电极反应， 铝： ； 镁： 。 6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－ 原电池的正极和负极与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关，不要形成活泼电极一定作负极的思维定势，一般要求负极与电解质溶液能发生反应（燃料电池除外）。 特别提醒 新型电池电极反应式、总反应式的书写 02 （2）燃料电池常用的电解质 ①酸性电解质溶液，如H2SO4溶液； ②碱性电解质溶液，如NaOH溶液； ③熔融氧化物； ④熔融碳酸盐，如K2CO3； 1.　燃料电池电极反应式书写 （1）燃料电池常用的燃料： H2、CO、烃(如CH4、C2H6)、醇(如CH3OH)、肼(N2H4)等。 高温（无水） 离子 【题型模板】 1.　燃料电池电极反应式书写 总式 O2 O2- 1.　燃料电池电极反应式书写 (以CH4燃料电池为例，体会不同介质对电极反应的影响) 酸性电解质（H+） 碱性电解质（OH－） 总反应 正极 负极 O2＋4e－＋4H＋=2H2O CH4－8e－＋2H2O=CO2↑＋8H＋ CH4＋2O2=CO2＋2H2O CH4＋2O2+2OH－=CO32－＋2H2O O2+4e－＋2H2O=4OH－ CH4－8e－＋10OH－=CO32－＋7H2O 先写总反应——正极O2看环境——总式减掉正极得负极 1.　燃料电池电极反应式书写 (以CH4燃料电池为例，体会不同介质对电极反应的影响) 熔融金属氧化物(O2-) 熔融碳酸盐(CO32-) 总反应 正极 负极 O2+4e－=2O2- CH4－8e－＋4O2－=CO2↑＋2H2O CH4＋2O2=CO2＋2H2O O2＋4e－＋2CO2=2CO32－ CH4－8e－＋4CO32－ = 5CO2↑＋2H2O CH4＋2O2=CO2＋2H2O 红包1 1.00元 红包2 练习 红包3 练习 3.某种熔融碳酸盐燃料电池以Li2CO3、K2CO3为电解质、以CH4为燃料时，该电池工作原理如图。下列说法正确的是 A.a为CH4，b为CO2 B.CO32-向正极移动 C.此电池在常温下也能工作 D.正极的电极反应式为O2+2CO2+4e-=2CO32- √ 解题能力提升 红包1 1.00元 红包2 练习 红包3 练习 解题能力提升 √ 红包1 1.00元 红包2 练习 红包3 练习 5.(2020·苏州联考)科学家设计出质子膜H2S燃料电池，实现了利用H2S废气资源回收能量并得到单质硫。质子膜H2S燃料电池的结构示意图如下图所示。下列说法错误的是 A.电极a为电池的负极 B.电极b上发生的电极反应：O2＋4H＋＋4e－===2H2O C.电路中每通过4 mol电子，在正极消耗44.8 L H2S D.每17 g H2S参与反应，有1 mol H＋经质子膜进入正极区 √ 【思维模型】 2.可充电电池电极反应式的书写 （原电池） （电解池） 一般先写放电时的电极反应式，要遵守三个步骤： 第一，标出原电池总反应式电子转移的方向和数目，找出参与 负极（失升氧）和正极（得降还）反应的物质 第二，写出一个比较简单的电极反应式 第三，总反应式减去写出的电极反应式即为另一电极反应式。 2.可充电电池电极反应式的书写 例：强碱性电解质3D-Zn-NiOOH二次电池： Zn(s)+2NiOOH(s)+H2O (l) ZnO(s)+2Ni(OH)2(s) 2.可充电电池电极反应式的书写 充电时的电极反应与放电时的电极反应过程相反，充电时的阳极反应为放电时的正极反应的逆过程，充电时的阴极反应为放电时的负极反应的逆过程。 例：强碱性电解质3D-Zn-NiOOH二次电池： Zn(s)+2NiOOH(s)+H2O (l) ZnO(s)+2Ni(OH)2(s) 负极：Zn(s)+2OH-(aq)-2e-==ZnO(s)+H2O(l) 正极：2NiOOH(s)+2H2O(l)+2e-==2Ni(OH)2(s)+2OH-(aq) 阴极：ZnO(s)+H2O(l)+2e-==Zn(s)+2OH-(aq) 阳极：2Ni(OH)2(s)+2OH-(aq)-2e-==2NiOOH(s)+2H2O(l) 6.镍镉(Ni－Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行： Cd＋2NiOOH＋2H2O Cd(OH)2＋2Ni(OH)2，有关该电池的说法正确的是 A.充电时阳极反应：Ni(OH)2＋OH－－e－===NiOOH＋H2O B.充电过程是化学能转化为电能的过程 C.放电时负极附近溶液的碱性不变 D.放电时电解质溶液中的OH－向正极移动 √ 解题能力提升 7.某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池，放电时电池总反应为： Li1－xCoO2＋LixC6===LiCoO2＋C6(x<1)。下列关于该电池的说法不正确的是 A.放电时，Li＋在电解质中由负极向正极迁移 B.放电时，负极的电极反应式为LixC6－xe－===xLi＋＋C6 C.充电时，若转移1 mol e－，石墨(C6)电极将增重7x g D.充电时，阳极的电极反应式为LiCoO2－xe－==Li1－xCoO2＋xLi＋ √ 解析　放电时，负极反应为LixC6－xe－===xLi＋＋C6，正极反应为Li1－xCoO2＋xe－＋xLi＋===LiCoO2，A、B正确； 充电时，阴极反应为xLi＋＋C6＋xe－===LixC6，转移1 mol e－时，石墨C6电极将增重 7 g，C项错误；充电时，阳极反应为放电时正极反应的逆反应：LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋，D项正确。 课堂小结 判断原电池正、负极的5种方法 课堂小结 Lavf57.62.100 $$