高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第六章第二節(jié) 原電池　化學(xué)電源備考課件

第二節(jié)原電池化學(xué)電源第二節(jié)原電池化學(xué)電源考綱展示考綱展示1.了解原電池的工作原理了解原電池的工作原理,能寫出電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式能寫出電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式.2.了解常見化學(xué)電源的種類及其工作原理。了解常見化學(xué)電源的種類及其工作原理。本節(jié)目錄本節(jié)目錄考點(diǎn)串講深度剖析考點(diǎn)串講深度剖析真題集訓(xùn)把脈高考真題集訓(xùn)把脈高考知能演練高分跨欄知能演練高分跨欄教材回顧夯實(shí)雙基教材回顧夯實(shí)雙基學(xué)科規(guī)律方法提升學(xué)科規(guī)律方法提升教材回顧夯實(shí)雙基教材回顧夯實(shí)雙基體驗(yàn)高考體驗(yàn)高考解析：選解析：選D。本題考查電化學(xué)，意在考查考生對原電池、電解。本題考查電化學(xué)，意在考查考生對原電池、電解池的電極反應(yīng)、現(xiàn)象和電極反應(yīng)式的書寫等的掌握情況。池的電極反應(yīng)、現(xiàn)象和電極反應(yīng)式的書寫等的掌握情況。a、b不連接，未形成原電池，不連接，未形成原電池，Cu2與與Fe在接觸面上直接反應(yīng)，在接觸面上直接反應(yīng)，A項(xiàng)正確；項(xiàng)正確；a、b用導(dǎo)線連接，銅片作正極，用導(dǎo)線連接，銅片作正極，Cu2在該電極上得在該電極上得電子，電子，B項(xiàng)正確；項(xiàng)正確；a、b連接與否，溶液中的連接與否，溶液中的Cu2均得電子發(fā)生均得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成還原反應(yīng)生成Cu，F(xiàn)e均失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成均失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成Fe2，故溶，故溶液均從藍(lán)色逐漸變成淺綠色，液均從藍(lán)色逐漸變成淺綠色，C項(xiàng)正確；項(xiàng)正確；a與電源正極相連與電源正極相連時(shí)，時(shí)，Cu片作陽極，片作陽極，Cu2向向Fe電極移動，電極移動，D項(xiàng)錯誤。項(xiàng)錯誤。 1原電池原理原電池原理(1)裝置特點(diǎn)：化學(xué)能轉(zhuǎn)化為裝置特點(diǎn)：化學(xué)能轉(zhuǎn)化為_構(gòu)建雙基構(gòu)建雙基電能電能氧化氧化正極正極得到得到O22H2O4e考點(diǎn)串講深度剖析考點(diǎn)串講深度剖析考點(diǎn)考點(diǎn)1原電池的工作原理原電池的工作原理1原理圖示原理圖示2原電池的判斷方法原電池的判斷方法(1)先分析有無外接電源，有外接電源的為電解池，無外接電先分析有無外接電源，有外接電源的為電解池，無外接電源的可能為原電池。然后依據(jù)原電池的形成條件分析判斷。源的可能為原電池。然后依據(jù)原電池的形成條件分析判斷。(2)多池相連，但無外電源時(shí)，兩極活潑性差異最大的一池為多池相連，但無外電源時(shí)，兩極活潑性差異最大的一池為原電池，其他各池可看作電解池。原電池，其他各池可看作電解池。特別提醒：特別提醒：原電池工作原理是將氧化還原反應(yīng)拆分在兩個(gè)電極原電池工作原理是將氧化還原反應(yīng)拆分在兩個(gè)電極上，分別發(fā)生氧化反應(yīng)上，分別發(fā)生氧化反應(yīng)( (負(fù)極反應(yīng)負(fù)極反應(yīng)) )和還原反應(yīng)和還原反應(yīng)( (正極反應(yīng)正極反應(yīng)) )，電，電子經(jīng)外電路由負(fù)極流向正極子經(jīng)外電路由負(fù)極流向正極( (產(chǎn)生電流產(chǎn)生電流) )。即時(shí)應(yīng)用即時(shí)應(yīng)用考點(diǎn)考點(diǎn)2原電池正、負(fù)極的判斷與電極反應(yīng)式的書寫原電池正、負(fù)極的判斷與電極反應(yīng)式的書寫1正、負(fù)極的判斷正、負(fù)極的判斷即時(shí)應(yīng)用即時(shí)應(yīng)用學(xué)科規(guī)律方法提升學(xué)科規(guī)律方法提升原電池工作原理的應(yīng)用原電池工作原理的應(yīng)用1比較金屬的活動性強(qiáng)弱比較金屬的活動性強(qiáng)弱 原電池中，一般活動性強(qiáng)的金屬作負(fù)極，而活動性弱的金屬原電池中，一般活動性強(qiáng)的金屬作負(fù)極，而活動性弱的金屬(或非金屬或非金屬)作正極。作正極。如有兩種金屬如有兩種金屬A和和B，用導(dǎo)線將，用導(dǎo)線將A和和B連接后，插入到稀硫酸連接后，插入到稀硫酸中，一段時(shí)間后，若觀察到中，一段時(shí)間后，若觀察到A極溶解，而極溶解，而B極上有氣體放出，極上有氣體放出，則說明則說明A作負(fù)極，作負(fù)極，B作正極，則可以斷定金屬活動性作正極，則可以斷定金屬活動性AB。2加快化學(xué)反應(yīng)速率加快化學(xué)反應(yīng)速率 由于形成了原電池，導(dǎo)致反應(yīng)速率加快。如由于形成了原電池，導(dǎo)致反應(yīng)速率加快。如Zn與稀硫酸反應(yīng)與稀硫酸反應(yīng)制氫氣時(shí)，可向溶液中滴加少量制氫氣時(shí)，可向溶液中滴加少量CuSO4溶液，形成溶液，形成CuZn原電原電池，加快反應(yīng)進(jìn)行。池，加快反應(yīng)進(jìn)行。3用于金屬的防護(hù)用于金屬的防護(hù) 使需要保護(hù)的金屬制品作原電池正極而受到保護(hù)。例如要保護(hù)使需要保護(hù)的金屬制品作原電池正極而受到保護(hù)。例如要保護(hù)一個(gè)鐵質(zhì)的輸水管道或鋼鐵橋梁，可用導(dǎo)線將其與一塊鋅塊相一個(gè)鐵質(zhì)的輸水管道或鋼鐵橋梁，可用導(dǎo)線將其與一塊鋅塊相連，使鋅作原電池的負(fù)極。連，使鋅作原電池的負(fù)極。4設(shè)計(jì)制作化學(xué)電源設(shè)計(jì)制作化學(xué)電源設(shè)計(jì)原電池要緊扣構(gòu)成原電池的三個(gè)條件：設(shè)計(jì)原電池要緊扣構(gòu)成原電池的三個(gè)條件： (1)首先將已知氧化還原反應(yīng)拆分為兩個(gè)半反應(yīng)。首先將已知氧化還原反應(yīng)拆分為兩個(gè)半反應(yīng)。 (2)根據(jù)原電池的電極反應(yīng)特點(diǎn)，結(jié)合兩個(gè)半反應(yīng)找出正負(fù)極根據(jù)原電池的電極反應(yīng)特點(diǎn)，結(jié)合兩個(gè)半反應(yīng)找出正負(fù)極材料材料(負(fù)極就是失電子的物質(zhì)，正極用比負(fù)極活潑性差的金屬負(fù)極就是失電子的物質(zhì)，正極用比負(fù)極活潑性差的金屬即可，也可以用石墨即可，也可以用石墨)及電解質(zhì)溶液。及電解質(zhì)溶液。 電極材料的選擇電極材料的選擇 在原電池中，選擇活潑性較強(qiáng)的金屬作為負(fù)極；活潑性較弱在原電池中，選擇活潑性較強(qiáng)的金屬作為負(fù)極；活潑性較弱的金屬或非金屬作為正極，并且原電池的電極必須導(dǎo)電。一的金屬或非金屬作為正極，并且原電池的電極必須導(dǎo)電。一般來說，負(fù)極應(yīng)該跟電解質(zhì)溶液發(fā)生反應(yīng)。般來說，負(fù)極應(yīng)該跟電解質(zhì)溶液發(fā)生反應(yīng)。例例 某?；瘜W(xué)研究性學(xué)習(xí)小組欲設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證某校化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組欲設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證Fe、Cu的金的金屬活動性，他們提出了以下兩種方案。請你幫助他們完成屬活動性，他們提出了以下兩種方案。請你幫助他們完成有關(guān)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：有關(guān)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目： 方案方案：有人提出將大小相等的鐵片和銅片，分別同時(shí)放：有人提出將大小相等的鐵片和銅片，分別同時(shí)放入稀硫酸入稀硫酸(或稀鹽酸或稀鹽酸)中，觀察產(chǎn)生氣泡的快慢，據(jù)此確定它中，觀察產(chǎn)生氣泡的快慢，據(jù)此確定它們的活動性。該原理的離子方程式為們的活動性。該原理的離子方程式為_。 方案方案：有人利用：有人利用Fe、Cu作電極設(shè)計(jì)成原電池，以確定它作電極設(shè)計(jì)成原電池，以確定它們的活動性。試在下面的方框內(nèi)畫出原電池裝置圖，標(biāo)出們的活動性。試在下面的方框內(nèi)畫出原電池裝置圖，標(biāo)出原電池的電極材料和電解質(zhì)溶液，并寫出電極反應(yīng)式。原電池的電極材料和電解質(zhì)溶液，并寫出電極反應(yīng)式。 正極：正極：_； 負(fù)極：負(fù)極：_。方案方案：結(jié)合你所學(xué)的知識，幫助他們再設(shè)計(jì)一個(gè)驗(yàn)證：結(jié)合你所學(xué)的知識，幫助他們再設(shè)計(jì)一個(gè)驗(yàn)證Fe、Cu活動性的簡單實(shí)驗(yàn)方案活動性的簡單實(shí)驗(yàn)方案(與方案與方案、不能雷同不能雷同)：_，用離子方程式表示其反應(yīng)原理：用離子方程式表示其反應(yīng)原理：_?！窘馕鼋馕觥糠桨阜桨福鸿F可以和稀硫酸：鐵可以和稀硫酸(或稀鹽酸或稀鹽酸)反應(yīng)生成反應(yīng)生成H2，而而Cu在金屬活動性順序表中位于在金屬活動性順序表中位于H的后面，不能置換出酸中的后面，不能置換出酸中的氫。的氫。方案方案：利用原電池原理證明金屬活動性：利用原電池原理證明金屬活動性FeCu，可以把鐵片，可以把鐵片作為原電池的負(fù)極，銅片作為原電池的正極，稀硫酸作電解質(zhì)作為原電池的負(fù)極，銅片作為原電池的正極，稀硫酸作電解質(zhì)溶液，按要求組成閉合回路，畫出裝置圖，并寫出相應(yīng)的電極溶液，按要求組成閉合回路，畫出裝置圖，并寫出相應(yīng)的電極反應(yīng)式。也可以設(shè)計(jì)鹽橋組成原電池。反應(yīng)式。也可以設(shè)計(jì)鹽橋組成原電池。方案方案：可以利用金屬與鹽溶液的置換反應(yīng)驗(yàn)證金屬的活動：可以利用金屬與鹽溶液的置換反應(yīng)驗(yàn)證金屬的活動性。把鐵片插入性。把鐵片插入CuSO4溶液中觀察現(xiàn)象。溶液中觀察現(xiàn)象?！窘忸}感悟解題感悟】(1)能設(shè)計(jì)成原電池的反應(yīng)一定是放熱的氧化能設(shè)計(jì)成原電池的反應(yīng)一定是放熱的氧化還原反應(yīng)，吸熱反應(yīng)不可能將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。還原反應(yīng)，吸熱反應(yīng)不可能將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。(2)利用原電池原理可加快制氫氣的速率，但可能影響生成氫利用原電池原理可加快制氫氣的速率，但可能影響生成氫氣的量。需注意生成氫氣的總量是取決于金屬的量還是取決于氣的量。需注意生成氫氣的總量是取決于金屬的量還是取決于酸的量。酸的量。(3)設(shè)計(jì)原電池時(shí)，負(fù)極材料確定之后，正極材料的選擇范圍設(shè)計(jì)原電池時(shí)，負(fù)極材料確定之后，正極材料的選擇范圍較廣，只要合理都可以。較廣，只要合理都可以。跟蹤訓(xùn)練跟蹤訓(xùn)練2原電池原理廣泛應(yīng)用于科技、生產(chǎn)和生活中，請回答以原電池原理廣泛應(yīng)用于科技、生產(chǎn)和生活中，請回答以下問題：下問題：(1)肼肼(N2H4)又稱聯(lián)氨，是一種可燃性的液體，可用作火箭燃又稱聯(lián)氨，是一種可燃性的液體，可用作火箭燃料。肼料。肼空氣燃料電池是一種堿性燃料電池，產(chǎn)物無污染，電空氣燃料電池是一種堿性燃料電池，產(chǎn)物無污染，電解質(zhì)溶液是解質(zhì)溶液是20%30%的的KOH溶液。肼溶液。肼空氣燃料電池放電空氣燃料電池放電時(shí)，正極的電極反應(yīng)式是時(shí)，正極的電極反應(yīng)式是_；負(fù)極的電極反應(yīng)式是負(fù)極的電極反應(yīng)式是_。(2)有人設(shè)想尋求合適的催化劑和電極材料，以有人設(shè)想尋求合適的催化劑和電極材料，以N2、H2為電極為電極反應(yīng)物，以反應(yīng)物，以HClNH4Cl溶液為電解質(zhì)溶液制造新型燃料電池。溶液為電解質(zhì)溶液制造新型燃料電池。試寫出該電池的正極反應(yīng)式：試寫出該電池的正極反應(yīng)式：_。(3)請運(yùn)用原電池原理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證請運(yùn)用原電池原理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證Cu2、Fe3氧化性的強(qiáng)氧化性的強(qiáng)弱。請畫出實(shí)驗(yàn)裝置圖并寫出電極反應(yīng)式。弱。請畫出實(shí)驗(yàn)裝置圖并寫出電極反應(yīng)式。解析：解析：(1)氧氣在正極上發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氧根離子，肼在氧氣在正極上發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氧根離子，肼在負(fù)極上被氧化為無污染的氮?dú)?。?fù)極上被氧化為無污染的氮?dú)狻?2)相當(dāng)于氮?dú)夂蜌錃庀群铣砂?，然后結(jié)合鹽酸生成氯化銨。相當(dāng)于氮?dú)夂蜌錃庀群铣砂?，然后結(jié)合鹽酸生成氯化銨。(3)三價(jià)鐵離子能夠氧化銅生成銅離子，從而設(shè)計(jì)成原電池證三價(jià)鐵離子能夠氧化銅生成銅離子，從而設(shè)計(jì)成原電池證明該結(jié)論。明該結(jié)論。真題集訓(xùn)把脈高考真題集訓(xùn)把脈高考題組題組1原電池工作原理原電池工作原理解析：選解析：選B。解答本題時(shí)應(yīng)特別注意：未說明狀況無法由物質(zhì)。解答本題時(shí)應(yīng)特別注意：未說明狀況無法由物質(zhì)的量計(jì)算氣體的體積，這是選擇題常出現(xiàn)的陷阱之一?；瘜W(xué)的量計(jì)算氣體的體積，這是選擇題常出現(xiàn)的陷阱之一?；瘜W(xué)反應(yīng)的過程中既有物質(zhì)變化又有能量變化，反應(yīng)的過程中既有物質(zhì)變化又有能量變化，A項(xiàng)錯誤；項(xiàng)錯誤；NaHCO3、HCOONa屬于離子化合物，含有離子鍵，另外酸屬于離子化合物，含有離子鍵，另外酸根中含有共價(jià)鍵，根中含有共價(jià)鍵，B項(xiàng)正確；儲氫過程中，項(xiàng)正確；儲氫過程中，H2中的中的H元素由元素由0價(jià)升到價(jià)升到1價(jià)，化合價(jià)升高，被氧化，價(jià)，化合價(jià)升高，被氧化，NaHCO3中的碳元素由中的碳元素由4價(jià)降到價(jià)降到2價(jià)，化合價(jià)降低，被還原，價(jià)，化合價(jià)降低，被還原，C項(xiàng)錯誤；由化學(xué)方項(xiàng)錯誤；由化學(xué)方程式可知，釋氫過程中，每消耗程式可知，釋氫過程中，每消耗0.1 mol H2O會生成會生成0.1 mol H2，若為標(biāo)準(zhǔn)狀況，則，若為標(biāo)準(zhǔn)狀況，則H2的體積為的體積為2.24 L，未說明狀況，則體，未說明狀況，則體積數(shù)值不能確定，積數(shù)值不能確定，D項(xiàng)錯誤。項(xiàng)錯誤。解析：選解析：選C。本題考查原電池工作原理及考生解決新情境中實(shí)。本題考查原電池工作原理及考生解決新情境中實(shí)際問題的能力。該電池的負(fù)極是鋰，氧化劑水在正極上得到電際問題的能力。該電池的負(fù)極是鋰，氧化劑水在正極上得到電子生成氫氣，又電解質(zhì)是子生成氫氣，又電解質(zhì)是LiOH，故，故A、B、D項(xiàng)正確；原電池項(xiàng)正確；原電池中正極周圍聚集大量中正極周圍聚集大量OH，因此溶液中的陽離子，因此溶液中的陽離子Li向正極移向正極移動，負(fù)極周圍聚集大量的動，負(fù)極周圍聚集大量的Li，因此溶液中的陰離子，因此溶液中的陰離子OH向負(fù)向負(fù)極移動，極移動，C項(xiàng)錯誤。項(xiàng)錯誤。題組題組2原電池原理的綜合應(yīng)用原電池原理的綜合應(yīng)用3(2012高考大綱全國卷高考大綱全國卷)四種金屬四種金屬片兩兩相連浸入片兩兩相連浸入稀硫酸中都可組成原電池。稀硫酸中都可組成原電池。相連時(shí)，外電路電流從相連時(shí)，外電路電流從流流向向；相連時(shí)，相連時(shí)，為正極；為正極；相連時(shí)，相連時(shí)，上有氣泡逸上有氣泡逸出；出；相連時(shí)，相連時(shí)，的質(zhì)量減少。據(jù)此判斷這四種金屬活動的質(zhì)量減少。據(jù)此判斷這四種金屬活動性由大到小的順序是性由大到小的順序是()A BC D解析：選解析：選A。形成原電池時(shí)活潑金屬作負(fù)極，正極均被保護(hù)，。形成原電池時(shí)活潑金屬作負(fù)極，正極均被保護(hù)，A正確；正確；中負(fù)極為活潑金屬中負(fù)極為活潑金屬Zn，B錯誤；錯誤；中是酸性溶液，中是酸性溶液，電極反應(yīng)式中不能有電極反應(yīng)式中不能有OH生成，生成，C錯誤；錯誤；中無中無Fe2生成，所生成，所以無藍(lán)色沉淀生成，以無藍(lán)色沉淀生成，D錯誤。錯誤。5(2011高考新課標(biāo)全國卷節(jié)選高考新課標(biāo)全國卷節(jié)選)已知甲醇的已知甲醇的燃燒熱燃燒熱H為為726.5 kJ/mol，則在直接以甲醇為燃料的燃料電池中，電解質(zhì)，則在直接以甲醇為燃料的燃料電池中，電解質(zhì)溶液為酸性，負(fù)極的反應(yīng)式為溶液為酸性，負(fù)極的反應(yīng)式為_、正極的反應(yīng)式為正極的反應(yīng)式為_。理想狀態(tài)下，該燃料電池消耗理想狀態(tài)下，該燃料電池消耗1 mol甲醇所能產(chǎn)生的最大電能甲醇所能產(chǎn)生的最大電能為為702.1 kJ，則該燃料電池的理論效率為，則該燃料電池的理論效率為_(燃料電池的燃料電池的理論效率是指電池所產(chǎn)生的最大電能與燃料電池反應(yīng)所能釋放理論效率是指電池所產(chǎn)生的最大電能與燃料電池反應(yīng)所能釋放的全部能量之比的全部能量之比)。