2025届高三化学一轮复习 第2讲 原电池 化学电源（第二课时）

化学反应 与能量 第2讲 原电池 化学电源 高三化学 一轮复习 选择性必修一 新化县第一中学 主讲人：蔡威 复习目标 了解原电池的构成和能量转化形式。 理解原电池的工作原理(电极反应与电池反应)及应用。 目标二 目标一 了解常见化学电源的工作原理及电极反应。 目标三 复习目标 第2讲 原电池 化学电源 2 宝马 氢燃料电池组 小鹏 P7 锂电池组 宝马 氢燃料电池组 一次电池 二次电池 燃料电池 复习目标 第2讲 原电池 化学电源 3 生活常识 如何挑选电池？ 单位质量或单位体积所能输出电能的多少。 1 单位质量或单位体积所能输出功率的大小。 2 电池可储存时间的长短。 3 比能量 比功率 复习目标 第2讲 原电池 化学电源 科学发展 我们希望化学电池往哪些方向发展？ 友情提示 废旧电池中含有重金属、酸和碱等物质，随意丢弃会对生态环境和人体健康造成危害。 小型化 寿命长 供电方便 无须维护 锂离子电池 镍氢电池 4.1.2 化学电源 复习目标 第2讲 原电池 化学电源 一次电池，也叫做干电池，放电后不可再充电。 常见的一次电池有普通锌锰干电池、纽扣式银锌电池等。 一次电池 考点一 知识梳理 第2讲 原电池 化学电源 1. 普通锌锰干电池——回归教材( 选必1 P103 ） 一次电池 考点一 知识梳理 第2讲 原电池 化学电源 1. 普通锌锰干电池 石墨棒作正极，氯化铵糊作电解质溶液，锌筒作负极。 总反应 负极 正极 Zn + 2MnO2 + 2NH4+ ==[ Zn(NH3)2]2+ + 2MnO(OH) Zn +2NH4+ ﹣2e- === [ Zn(NH3)2]2+ MnO2 + H++ e- === MnO(OH)+NH3 优点：制作简单，便于携带，价格便宜； 缺点：放电时间短，电压下降快；容易漏液（锌外壳变薄）糊状NH4Cl显酸性 一次电池 考点一 知识梳理 第2讲 原电池 化学电源 1. 普通锌锰干电池 锌筒 石墨棒 MnO2和C 普通锌-锰干电池的结构 NH4Cl、ZnCl2 糊 改进 ①在外壳套上防腐金属筒或塑料筒制成防漏电池； ②将电池内的电解质NH4Cl换成湿的KOH，并在构造上进行改进，制成碱性锌锰电池。 一次电池 考点一 知识梳理 第2讲 原电池 化学电源 2. 碱性锌锰干电池 电池总反应： Zn＋2MnO2＋2H2O=2MnO(OH)+Zn(OH)2 负极：Zn + 2OH– – 2e– =Zn(OH)2 正极：MnO2 + H2O +e– = MnO(OH) + OH– 锌粉取代锌筒，KOH取代NH4Cl，增大接触面积 加快反应速率，减少电池内阻，电流大电压高寿命长 0 +4 +3 +2 pH值增大 Zn—MnO2 —KOH 一次电池 考点一 知识梳理 第2讲 原电池 化学电源 3. 纽扣式锌银电池——回归教材( 选必1 P119 ） 一次电池 考点一 知识梳理 第2讲 原电池 化学电源 3. 纽扣式锌银电池 以锌为负极，银的氧化物为正极，氢氧化钾（或钠）溶液为电解液 总反应 负极 正极 Zn + Ag2O === ZnO + 2Ag Zn + 2OH-﹣2e- === ZnO + H2O Ag2O + 2e- + H2O === 2Ag + 2OH- 一次电池 考点一 知识梳理 第2讲 原电池 化学电源 放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行，使电池恢复到放电前的状态。这种充电电池属于二次电池，也叫充电电池或蓄电池。 常见的充电电池有铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等。 目前汽车上使用的大多是铅酸蓄电池。 二次电池 考点二 知识梳理 第2讲 原电池 化学电源 Pb＋PbO2＋2H2SO4 2PbSO4＋2H2O 放电 充电 放 电 总反应 负极   正极   工作原理： Pb + PbO2 + 2H2SO4 === 2PbSO4 + 2H2O Pb +2-﹣2e- === PbSO4 PbO2 + 4H+ + 2- + 2e- == PbSO4 + 2H2O 1. 铅酸蓄电池 二次电池 考点二 知识梳理 第2讲 原电池 化学电源 Pb＋PbO2＋2H2SO4 2PbSO4＋2H2O 放电 充电 工作原理： 1. 铅酸蓄电池 充 电 总反应 阴极   阳极   2PbSO4 + 2H2O == Pb + PbO2 +4H+ + 2SO42- PbSO4 + 2e- === Pb PbSO4 + 2H2O - 2e- == PbO2 + 4H+ + 铅酸蓄电池的优缺点 ①优点：电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉。 ②缺点：比能量低、笨重。 二次电池 考点二 知识梳理 第2讲 原电池 化学电源 2. 锂离子电池 以钴酸锂—石墨锂电池为例： Li1-xCoO2 + LixCy LiCoO2 + Cy 放电 充电 放 电 总反应 负极   正极   Li1-xCoO2 + LixCy === LiCoO2 + Cy LixCy ﹣xe- === Cy + xLi+ Li1-xCoO2 + xLi+ + xe- === LiCoO2 二次电池 考点二 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 知识梳理 第2讲 原电池 化学电源 将燃料（如氢气、甲烷、乙醇）和氧化剂（如氧气）的化学能直接转化为电能的电化学反应装置 具有清洁、安全、高效等特点。 燃料电池的能量转化率可以达到80%以上。 燃料电池 考点三 知识梳理 第2讲 原电池 化学电源 1. 氢氧燃料电池 电解质 H2SO4溶液 总反应 负极   正极   2H2 + O2 === 2H2O 2H2 - 4e- === 4H+ O2 + 4H+ + 4e- === 2H2O 燃料电池 考点三 知识梳理 第2讲 原电池 化学电源 1. 氢氧燃料电池 电解质 KOH溶液 总反应 2H2 + O2 === 2H2O 负极   正极   2H2 + 4OH- - 4e- === 4H2O O2 + 2H2O + 4e- === 4OH- 燃料电池 考点三 知识梳理 第2讲 原电池 化学电源 2. 甲醇燃料电池——写出在下列介质中的电极反应式 燃料电池 考点三 ①酸性溶液(或含质子交换膜) ②碱性溶液 知识梳理 第2讲 原电池 化学电源 2. 甲醇燃料电池——写出在下列介质中的电极反应式 燃料电池 考点三 知识梳理 第2讲 原电池 化学电源 燃料电池电极反应式书写的注意事项 (1)燃料电池的总反应相当于燃料的燃烧。 (2)书写电极反应式及总反应式时，若产物与电解质溶液能反应，电解质溶液要写在总反应式中。 (3)燃料电池正极反应的本质是O2＋4e－===2O2－，产生的O2－存在形式与电解质溶液的酸碱性和电解质的状态有密切的关系。 特别提醒 燃料电池 考点三 知识梳理 第2讲 原电池 化学电源 1．(2024年1月·贵州适应性考试)钠基海水电池是一种能量密度高、环境友好的储能电池(示意图如下)，电极材料为钠基材料和选择性催化材料(能抑制海水中Cl－的吸附和氧化)，固体电解质只允许Na＋透过。下列说法正确的是(　　) √ A．放电时，a电极发生还原反应 B．放电时，b电极的电势低于a电极 C．充电时，b电极的电极反应式为2Cl－－ 2e－===Cl2↑ D．充电时，每转移2 mol电子，理论上有 2 mol Na＋由b电极迁移到a电极 随堂演练 第2讲 原电池 化学电源 2．研究发现，在酸性乙醇燃料电池中加入硝酸，可使电池持续大电流放电，其工作原理如图所示。 下列说法错误的是(　　) A．加入HNO3降低了正极反应的活化能 B．电池工作时正极区溶液的pH降低 C．1 mol CH3CH2OH被完全氧化时有3 mol O2被还原 D．负极反应为CH3CH2OH＋3H2O－12e－===2CO2↑＋12H＋ √ 随堂演练 第2讲 原电池 化学电源 3．(2024·唐山模拟)利用电化学原理消除污染，还可获得电能，下面是一种处理垃圾渗透液的装置工作原理图。下列说法错误的是(　　) A．X极的电极反应式为－6e－＋8OH－===N2＋8H2O B．Y是正极发生还原反应 C．当电路中通过5 mol电子，正极区有14 g气体放出 D．盐桥内Cl－移向X电极 √ 随堂演练 第2讲 原电池 化学电源 4．某课题研究小组设计如图所示装置(电极材料均为铂)，该装置可将工业废水中的乙胺(CH3CH2NH2)转化成无毒无害物质。下列分析错误的是(　　) A．电极M为电池的正极 B．电池工作时，左侧溶液的pH保持不变 C．电极N的电极反应式为2CH3CH2NH2＋8H2O－30e－===4CO2↑＋N2↑＋30H＋ D．为了保证电池效率，该电池工作时 温度不易过高 √ 随堂演练 第2讲 原电池 化学电源 1．(2023·广东卷，T6)负载有Pt和Ag的活性炭，可选择性去除Cl－实现废酸的纯化，其工作原理如图。下列说法正确的是(　　) √ A．Ag作原电池正极 B．电子由Ag经活性炭流向Pt C．Pt表面发生的电极反应：O2＋2H2O＋ 4e－===4OH－ D．每消耗标准状况下11.2 L的O2，最多 去除1 mol Cl－ 体验高考 第2讲 原电池 化学电源 2．(2023·辽宁卷，T11)某低成本储能电池原理如图所示。下列说法正确的是 (　　) √ A．放电时负极质量减小 B．储能过程中电能转变为化学能 C．放电时右侧H＋通过质子交换膜移向左侧 D．充电总反应：＋2Fe3+===PbSO4＋2Fe2+ 体验高考 第2讲 原电池 化学电源 3．(2022·湖南卷，T8)海水电池在海洋能源领域备受关注，一种锂-海水电池构造示意图如下，下列说法错误的是(　　) √ A．海水起电解质溶液作用 B．N极仅发生的电极反应：2H2O＋2e－=== 2OH－＋H2↑ C．玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能 D．该锂-海水电池属于一次电池 体验高考 第2讲 原电池 化学电源 4．(2021·山东卷，T10)以KOH溶液为离子导体，分别组成、、清洁燃料电池，下列说法正确的是(　　) A．放电过程中，K＋均向负极移动 B．放电过程中，KOH物质的量均减小 C．消耗等质量燃料，(CH3)2NNH2－O2燃料电池的理论放电量最大 D．消耗1 mol O2时，理论上N2H4－O2燃料电池气体产物的体积在标准状况下为11.2 L √ 体验高考 第2讲 原电池 化学电源 高三化学 一轮复习 选择性必修一 本课 结束 新化县第一中学 主讲人：蔡威 31 $$