2022高考人教版化学复习学案32原电池化学电源.docx

学案32原电池化学电源考纲要求1.了解原电池的工作原理，能写出电极反响和电池反响方程式。2.了解常见化学电源的种类及其工作原理。知识点一原电池1概念把_能转化为_能的装置。2工作原理：(以锌铜原电池为例)电极名称负极正极电极材料电极反响反响类型电子流向由Zn沿导线流向Cu3.原电池构成条件(1)两个_的电极。(2)将电极插入_中。(3)用导线连接电极构成_。(4)能自发进行的_。总之原电池的工作原理和电子流向可用以下列图示表示：问题思考1在原电池中是否较活泼金属一定作负极2原电池内部阴、阳离子如何移动3怎样判断原电池的正负极知识点二化学电源1一次电池(1)碱性锌锰干电池负极反响：_；正极反响：2MnO22H2O2e=2MnOOH2OH；总反响式：Zn2MnO22H2O=2MnOOHZn(OH)2。(2)锌银电池负极反响：_；正极反响：Ag2OH2O2e=2Ag2OH；总反响式：ZnAg2OH2O=Zn(OH)22Ag。2二次电池(可充电，可屡次重复使用)如铅蓄电池：H2SO4作电解质溶液负极反响：_；正极反响：PbO22e4HSO=PbSO42H2O；总反响式：PbPbO22H2SO42PbSO42H2O。问题思考4可充电电池充电时，电极与外接电源的正负极如何连接发生什么变化3燃料电池(1)氢氧燃料电池用酸性电解质时：负极：_；正极：_；总反响：H2O2=H2O。用NaOH等碱性溶液时：负极：_；正极：_；总反响：H2O2=H2O。(2)CH4燃料电池：电解质为KOH负极：_；正极：_；总反响：CH42O22KOH=K2CO33H2O。问题思考5氢氧燃料电池在碱性介质中如何反响反响后溶液的碱性有何变化一、原电池电极反响式的书写1一般电极反响式的书写步骤2复杂电极反响式的书写如CH4酸性燃料电池中，负极反响式为CH42O2CO22H2O总反响式_正极反响式_负极反响式()(1)正极材料是_，电极反响是_。(2)负极材料是_，电极反响是_。典例导悟2(2022广东，16)LiFePO4电池具有稳定性高、平安、对环境友好等优点，可用于电动汽车。电池反响为FePO4LiLiFePO4，电池的正极材料是LiFePO4，负极材料是石墨，含Li导电固体为电解质。以下有关LiFePO4电池说法正确的选项是()A可参加硫酸以提高电解质的导电性B放电时电池内部Li向负极移动C充电过程中，电池正极材料的质量减少D放电时电池正极反响为FePO4Lie=LiFePO4听课记录：二、原电池原理的应用1加快氧化复原反响速率一个自发进行的氧化复原反响，设计成原电池时反响速率_。例如，在Zn与稀H2SO4反响时参加少量CuSO4溶液能使产生H2的速率_。典例导悟3将等质量的两份锌粉a、b分别参加过量的稀硫酸，同时向a中加少量CuSO4溶液，以下列图中产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系，其中正确的选项是()听课记录：2比较金属活动性强弱两种金属作原电池的两极时，其活泼性与正极、负极有什么关系典例导悟4有A、B、C、D四种金属。将A与B用导线连接起来，浸入电解质溶液中，B不易腐蚀。将A、D分别投入等浓度盐酸中，D比A反响剧烈。将铜浸入B的盐溶液里，无明显变化。如果把铜浸入C的盐溶液里，有金属C析出。据此判断它们的活动性由强到弱的顺序是()AD、C、A、BBD、A、B、CCD、B、A、CDB、A、D、C听课记录：3设计化学电源(1)设计原电池的一般思维方法是什么(2)设计原电池时，对电解质溶液有何要求假设有盐桥时两个半电池中的电解质溶液是否相同(3)在电极材料的选择使用方面有何要求电极材料必须参与化学反响吗典例导悟5根据以下氧化复原反响设计一个原电池：2FeCl3Fe=3FeCl2。要求：(1)画出此原电池的装置图，装置可采用烧杯。(2)注明原电池的正、负极和外电路中电子的流向。(3)写出两个电极上发生的电极反响。题组一原电池正、负极的判断与电极反响式的书写1(2022福建理综，11)研究人员研制出一种锂水电池，可作为鱼雷和潜艇的储藏电源。该电池以金属锂和钢板为电极材料，以LiOH为电解质，使用时参加水即可放电。关于该电池的以下说法不正确的选项是()A水既是氧化剂又是溶剂B放电时正极上有氢气生成C放电时OH向正极移动D总反响为2Li2H2O=2LiOHH22(2022安徽理综，12)研究人员最近创造了一种“水电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差异进行发电，在海水中电池总反响可表示为5MnO22Ag2NaCl=Na2Mn5O102AgCl以下“水电池在海水中放电时的有关说法正确的选项是()A正极反响式：AgCle=AgClB每生成1molNa2Mn5O10转移2mol电子CNa不断向“水电池的负极移动DAgCl是复原产物3(2022广东理综，12)某小组为研究电化学原理，设计如图装置。以下表达不正确的选项是()Aa和b不连接时，铁片上会有金属铜析出Ba和b用导线连接时，铜片上发生的反响为Cu22e=CuC无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色Da和b分别连接直流电流正、负极，电压足够大时，Cu2向铜电极移动4(2022福建理综，11)铅蓄电池的工作原理为PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O，研读以下列图，以下判断不正确的选项是()AK闭合时，d电极反响式：PbSO42H2O2e=PbO24HSOB当电路中转移0.2mol电子时，中消耗的H2SO4为0.2molCK闭合时，中SO向c电极迁移DK闭合一段时间后，可单独作为原电池，d电极为正极5(2022广东理综，23)铜锌原电池(如图)工作时，以下表达正确的选项是()A正极反响为Zn2e=Zn2B电池反响为ZnCu2=Zn2CuC在外电路中，电子从负极流向正极D盐桥中的K移向ZnSO4溶液题组二原电池原理的应用6(2022江苏，18)Ag2O2是银锌碱性电池的正极活性物质，可通过以下方法制备：在KOH溶液中参加适量AgNO3溶液，生成Ag2O沉淀，保持反响温度为80，边搅拌边将一定量K2S2O8溶液缓慢加到上述混合物中，反响完全后，过滤、洗涤、真空枯燥得固体样品。反响方程式为2AgNO34KOHK2S2O8Ag2O22KNO32K2SO42H2O答复以下问题：(1)上述制备过程中，检验洗涤是否完全的方法是_。(2)银锌碱性电池的电解质溶液为KOH溶液，电池放电时正极的Ag2O2转化为Ag，负极的Zn转化为K2Zn(OH)4，写出该电池反响方程式：_。(3)准确称取上述制备的样品(设仅含Ag2O2和Ag2O)2.588g，在一定条件下完全分解为Ag和O2，得到224.0mLO2(标准状况下)。计算样品中Ag2O2的质量分数(计算结果精确到小数点后两位)。7(2022天津理综，10)氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。如图为电池示意图，该电池电极外表镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定。请答复：(1)氢氧燃料电池的能量转化的主要形式是_，在导线中电子流动方向为_(用a、b表示)。(2)负极反响式为_。(3)电极外表镀铂粉的原因是_。(4)该电池工作时，H2和O2连续由外部供给，电池可连续不断提供电能。因此，大量平安储氢是关键技术之一。金属锂是一种重要的储氢材料，吸氢和放氢原理如下：.2LiH22LiH.LiHH2O=LiOHH2反响中的复原剂是_，反响中的氧化剂是_。LiH固体密度为0.82gcm3，用锂吸收224L(标准状况)H2，生成的LiH体积与被吸收的H2体积比为_。由生成的LiH与H2O作用，放出的H2用作电池燃料，假设能量转化率为80%，那么导线中通过电子的物质的量为_mol。题组一原电池原理及其应用1理论上不能用于设计成原电池的反响是()AHClNaOH=NaClH2OH0B2CH3OH(l)3O2(g)2CO2(g)4H2O(l)H0C4Fe(OH)2(s)2H2O(l)O2(g)=4Fe(OH)3(s)H0D2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H02X、Y、Z都是金属，把X投入Z的硝酸盐溶液中，X的外表有Z析出，X与Y组成原电池时，Y为电池的负极，X、Y、Z三种金属的活泼性顺序为()AXYZ BXZYCYXZ DYZX3(2022吉林模拟)依据氧化复原反响：2Ag(aq)Cu(s)=Cu2(aq)2Ag(s)设计的原电池如以下列图所示。请答复以下问题：(1)电极X的材料是_；电解质溶液Y是_；(2)银电极为电池的_极，发生的电极反响为_；X电极上发生的电极反响为_；(3)外电路中的电子是从_电极流向_电极。题组二原电池正、负极的判断和电极反响式的书写4将两个铂电极插入KOH溶液中，向两极分别通入CH4和O2，构成甲烷燃料电池。，通入CH4的一极，其电极反响式是CH410OH8e=CO7H2O；通入O2的另一极，其电极反响式是2O24H2O8e=8OH。以下表达不正确的选项是()A通入CH4的电极为负极B正极发生氧化反响C燃料电池工作时，溶液中的OH向正极移动D该电池使用一段时间后应补充KOH5科学家成功开发出便携式固体氧化物燃料电池，它以丙烷气体为燃料。电池中的一极通入空气，另一极通入丙烷气体，电解质是固态氧化物，在熔融状态下能传导O2。以下对该燃料电池的说法不正确的选项是()A在熔融电解质中，O2由负极移向正极B该电池的总反响是C3H85O2=3CO24H2OC电路中每通过5mol电子，约有5.6L标准状况下的丙烷被完全氧化D通入丙烷的电极为电池负极，发生的电极反响为C3H820e10O2=3CO24H2O6(2022宁波质检)一种燃料电池中发生的化学反响为：在酸性溶液中甲醇与氧作用生成水和二氧化碳。该电池负极发生的反响是()ACH3OH(g)O2(g)2e=H2O(l)CO2(g)2H(aq)BO2(g)4H(aq)4e=2H2O(l)CCH3OH(g)H2O(l)6e=CO2(g)6H(aq)DO2(g)2H2O(l)4e=4OH7.(1)将Al片和Cu片用导线相连，插入稀H2SO4中组成原电池，写出电极名称及电极反响式：Al片()_，Cu片()_。(2)假设将Al片和Cu片用导线相连，插入浓HNO3中能否组成原电池_(填“能或“不能)，假设能组成原电池，写出电极名称及电极反响式：Al片()_，Cu片()_。题组三综合探究8LiSOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4SOCl2。电池的总反响可表示为4Li2SOCl2=4LiCl S SO2。请答复以下问题：(1)电池的负极材料为_，发生的电极反响为_；(2)电池正极发生的电极反响为_；(3)SOCl2易挥发，实验室中常用NaOH溶液吸收SOCl2，有Na2SO3和NaCl生成。 如果把少量水滴到SOCl2中，实验现象是_，反响的化学方程式为_；(4)组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行，原因是_。学案32原电池化学电源【课前准备区】知识点一1化学电2.电极名称负极正极电极材料锌片铜片电极反响Zn2e=Zn2Cu22e=Cu反响类型氧化反响复原反响电子流向由Zn沿导线流向Cu3.(1)活泼性不同(2)电解质溶液(3)闭合回路(4)氧化复原反响知识点二1(1)Zn2OH2e=Zn(OH)2(2)Zn2OH2e=Zn(OH)22PbSO2e=PbSO43(1)H22e=2HO22H2e=H2OH22OH2e=2H2OO2H2O2e=2OH(2)CH410OH8e=CO7H2O2O24H2O8e=8OH问题思考1不一定，例如将Mg和Al用导线连接插入NaOH溶液中，Al作负极，Mg作正极。2根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引的原理可知，在电解质溶液中，阴离子移向负极，阳离子移向正极。3(1)根据电子流动方向判断。在原电池中，电子流出的一极是负极；电子流入的一极是正极。(2)根据两极材料判断。一般活泼性较强金属为负极；活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极。(3)根据原电池里电解质溶液内离子的定向流动方向判断。阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。(4)根据原电池两极发生的变化来判断。负极总是失去电子，发生氧化反响，正极总是得到电子，发生复原反响。(5)根据现象判断。溶解的一极为负极，质量增加或放出气体的一极为正极。4.5负极反响：2H24OH4e=4H2O正极反响：O22H2O4e=4OH总反响式：2H2O2=2H2O从上述反响可以看出，虽然OH反响前后的量不变，但有水生成，介质溶液的碱性减弱。【课堂活动区】一、1.氧化反响复原反响电荷质量得失电子2总反响式较简单一极的电极反响式2O28H8e=4H2OCH42H2O8e=CO28H二、1.加快加快2一般作负极的金属比作正极的金属活泼。3(1)一般思维方法：首先将氧化复原反响拆分为两个半反响；根据原电池的电极反响特点，结合两个半反响找出正负极材料(负极就是失电子的物质，正极用比负极活泼性差的金属即可，也可以用石墨)及电解质溶液。按要求画出原电池装置图。(2)电解质溶液的要求：电解质是使负极放电的物质。因此电解质溶液一般要能够与负极发生反响，或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反响(如空气中的氧气)。但如果两个半反响分别在两个容器中进行(中间连接盐桥)，那么左右两个容器中的电解质溶液选择与电极材料相同的阳离子。如在锌铜原电池中，负极金属锌浸泡在含有Zn2的电解质溶液中，而正极铜浸泡在含有Cu2的溶液中。但H2KOHO2构成的电池中两个半电池中可都用KOH溶液。(3)电极材料的选择在原电池中，选择复原性较强的物质作为负极；氧化性较强的物质作为正极。并且，原电池的电极必须导电。电池中的负极必须能够与电解质溶液反响，容易失去电子，因此负极一般是活泼的金属材料(也可以是复原性较强的非金属材料如H2、CH4等)。典例导悟1(1)PtO22H2O4e=4OH(2)Zn2Zn4e=2Zn2解析Zn比Pt活泼，Zn作为原电池的负极，Zn失去电子，Pt作为原电池的正极，因人的体内液体不可能呈较强酸性，故正极上O2得到电子，发生复原反响。2CD由于Li能和稀H2SO4、H2O反响，因此电解质不能用硫酸；放电过程为原电池原理，在原电池中，阴离子向着负极移动，阳离子向着正极移动；充电过程是电解的过程，电解池的阳极失电子，即LiFePO4e=LiFePO4，因此阳极材料(LiFePO4)质量会减少；将电解池阳极反响倒过来就是原电池的正极反响。综合上述分析可知C、D正确。3Aa中参加CuSO4溶液，被置换出的铜覆盖在Zn的外表，形成原电池，产生H2的速率加快，反响所需时间缩短，但置换铜时消耗了一局部锌，故与稀硫酸反响的锌的质量减少，完全反响后生成的H2的量比b少，答案为A。4BA、B形成原电池，B不易腐蚀，那么A为负极，B为正极，活泼性：AB；A、D放入HCl中，D比A反响剧烈，那么活泼性：DA；Cu不能置换B而Cu能置换C，那么活泼性：BCuC。总的活泼性：DABC。5(1)装置图如下：(2)电池的正、负极及外电路中电子的流向如下列图。(3)负极(Fe)：Fe2e=Fe2；正极(C)：2Fe32e=2Fe2。解析根据原电池的构成条件发生复原反响的物质作正极(或在正极上发生复原反响)，发生氧化反响的物质作负极(或在负极上发生氧化反响)。在上述反响里，固体铁中铁元素的化合价升高，发生氧化反响，应作原电池的负极；FeCl3中铁元素的化合价降低，发生复原反响，但因FeCl3易溶于水，不能直接作电极，所以要选用一种活动性比铁弱且与FeCl3溶液不反响的固体作辅助电极，这里可以采用石墨棒等。【课后练习区】高考集训1C根据题给信息知锂水电池的总反响为2Li2H2O=2LiOHH2，D正确；在反响中氢元素的化合价降低，因此H2O作氧化剂，同时又起到溶剂的作用，A正确；放电时正极反响为2H2O2e=2OHH2，B正确；正极周围聚集大量OH，因此溶液中的阳离子Li向正极移动，负极周围聚集大量Li，因此溶液中的阴离子OH向负极移动，C错误。2B由电池总反响式可知，Ag在负极失去电子，生成氧化产物AgCl，每生成2 mol AgCl，即生成1 mol Na2Mn5O10时，转移2 mol电子，故A、D错误，B正确；Na应向电池的正极移动，C错误。3D铁的活泼性强于铜，故铁能置换出铜且附着在铁棒上，A正确；B项构成原电池，铜片为正极，B正确；C项中无论a和b是否连接，都有铁被氧化生成亚铁离子，故C正确；D项中铜离子应移向铁电极，故D错误。4C由图示关系可知，池为原电池，池为电解池，a极为正极，b极为负极，K闭合后，c极为阴极，d极为阳极，因电极材料为PbSO4，结合铅蓄电池的工作原理，可判断d极发生的电极反响式为PbSO42H2O2e=PbO24HSO，A项正确；由题给方程式可判断，当电路中转移0.2mol电子时，中消耗的H2SO4为0.2mol，B项正确；电解池工作时，阴离子移向阳极，即d电极，故C项错误；因池反响为2PbSO42H2OPbPbO22H2SO4，因此K闭合一段时间后，池可作为原电池对外供电，其中析出的铅附着在c极上作负极，析出的PbO2附着在d极上作正极，D项正确。5BC铜锌原电池工作时，负极反响为Zn2e=Zn2，正极反响为Cu22e=Cu，电池总反响为ZnCu2=Zn2Cu，故A项错误，B项正确；原电池工作时，电子从负极由外电路流向正极，由于左池阳离子增多，右池阳离子减少，为平衡电荷，那么盐桥中的K移向CuSO4溶液，而Cl那么移向ZnSO4溶液，故C项正确，D项错误。6(1)取少许最后一次洗涤滤液，滴入12滴Ba(NO3)2溶液，假设不出现白色浑浊，表示已洗涤完全(或取少许最后一次洗涤滤液，滴入12滴酚酞溶液，假设溶液不显红色，表示已洗涤完全)(2)Ag2O22Zn4KOH2H2O=2K2Zn(OH)42Ag(3)0.91或(91%)解析(1)解题出发点有二：其一从沉淀外表附着硫酸钾，可用硝酸钡溶液检验；其二沉淀外表附着(过量的)氢氧化钾，可用酚酞溶液检验。(2)根据原电池反响和氧化复原反响的对应关系，初步确定氧化剂是过氧化银，复原产物是银；复原剂是金属锌，氧化产物是四羟基合锌酸钾；同时注意所用的介质是氢氧化钾溶液。(3)n(O2)1.000102mol设样品中Ag2O2的物质的量为x，Ag2O的物质的量为y。x9.500103moly1.000103molw(Ag2O2)0.91。7(1)由化学能转变为电能由a到b(2)2H24OH4e=4H2O或H22OH2e=2H2O(3)增大电极单位面积吸附H2、O2分子数，加快电极反响速率(4)LiH2O1/1148或8.7110432解析(1)氢氧燃料电池中，负极通H2，正极通O2，所以导线中电子由a到b。(2)负极H2被氧化，写反响式时要注意电解质溶液的组成。(3)此题考查读题能力，铂粉作用在题设中有说明，在学习中要注意自学能力的培养。(4)2LiH22LiH22.4L16g吸收224LH2时，生成的LiH的质量为160g，LiH体积与被吸收的H2体积比为224L11148LiHH2O=LiOHH28g1mol160gLiH与H2O作用生成20molH2，H2完全被氧化失40mol电子，假设能量转化率为80%，那么导线中通过的电子的物质的量为40mol80%32mol。考点集训1A此题考查原电池形成条件。只有能自发进行的氧化复原反响才可能用于设计原电池，非氧化复原反响因没有电子转移所以不能设计成原电池，题中只有A项不是氧化复原反响。2CX投入Z的硝酸盐溶液中，X的外表有Z析出，说明活泼性XZ；X与Y组成原电池时，Y为电池的负极，说明YX，因此X、Y、Z三种金属的活泼性顺序为YXZ。3(1)铜AgNO3溶液(2)正Age=Ag(或2Ag2e=2Ag)Cu2e=Cu2(3)铜银解析原电池正极发生复原反响，负极发生氧化反响，Ag作氧化剂，Age=Ag的反响为正极反响式，那么Cu作负极，负极反响式为Cu2e=Cu2，那么Y溶液为AgNO3溶液，外电路中的电子由负极流向正极。4BC在原电池中，负极上发生氧化反响，正极上发生复原反响，故B项错；溶液中的OH应移向负极，C项错。5A该燃料电池的化学原理是C3H85O2=3CO24H2O，B正确；放电过程中通入丙烷的电极为负极：C3H820e10O2=3CO24H2O，D正确；通入O2的电极为正极：O24e=2O2，产生的O2将向负极移动，A项错。6C甲醇燃料电池是甲醇在负极发生氧化反响，氧气在正极发生复原反响，故B、D错误；A项不是电极反响式。7(1)负极2Al6e=2Al3正极6H6e=3H2(2)能正极2NO4H2e=2NO22H2O负极Cu2e=Cu2解析(1)Al片和Cu片用导线相连，插入稀H2SO4中时，Al比Cu活泼，Al为负极，失电子被氧化为Al3，Cu为正极，溶液中的H得电子被复原为H2。(2)Al片和Cu片用导线相连，插入浓HNO3中时，由于铝钝化，不能溶解，Al为正极，Cu为负极，失电子被氧化为Cu2。8(1)锂(或Li)Lie=Li(2)2SOCl24e=4ClSSO2(3)出现白雾，有刺激性气体生成SOCl2H2O=SO22HCl(4)因为该电池的电极Li能和氧气、水反响，电解液的主要成分SOCl2也与水反响解析(1)由电池总反响式可分析出Li的化合价升高，被氧化，故锂在电池反响中失去电子，作负极，发生的电极反响式为Lie=Li；(2)SOCl2在电池反响中得电子，其为正极，发生的电极反响式为2SOCl24e=4ClSSO2；(3)SOCl2遇水剧烈反响生成二氧化硫和HCl，HCl遇水形成大量的白雾，同时有具有刺激性气味的气体生成，反响的化学方程式为SOCl2H2O=2HClSO2；(4)锂是活泼的金属，能与水、氧气等反响；SOCl2也能与水反响，所以组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行。