专题四第2讲市公开课一等奖省优质课赛课一等奖课件.pptx

第第2讲讲原电池原电池化学电源化学电源第1页【2019备考】最新考纲：1.了解原电池和电解池工作原理，能写出简单电极反应式和电池反应方程式。2.了解常见化学电源，认识化学能与电能相互转化主要应用。最新考情：原电池、化学电源考查，一是在选择题中单独设题，考查新型电池分析，包括正负极判断、离子电子流向、两极反应，如20碳酸盐燃料电池，年MgH2O2电池等；二是在填空题中考查，主要包括电极方程式书写，如20T20(1)、T20(3)AlAg2O电池总反应等。预测20高考延续这一命题特点，一是在选择题考查新型电池分析，二是在填空题中考查电极反应方程式书写，尤其关注新型电池分析。第2页考点一原电池工作原理考点一原电池工作原理1.原电池概念原电池概念：将：将_装置。装置。2.原电池组成条件原电池组成条件(1)能自能自发发地地发发生氧化生氧化还还原反原反应应。(2)两个两个_电电极极(材料能材料能够够是金属或是金属或导电导电非金属非金属)。负负极：活极：活泼泼性性较较强强金属。金属。正极：活正极：活泼泼性性较较弱金属或能弱金属或能导电导电非金属。非金属。(3)电电极均插入极均插入电电解解质质溶液中。溶液中。(4)组组成成_(两两电电极接触或用极接触或用导线连导线连接接)。知知识识梳理梳理化学能化学能转转化化为电为电能能活活泼泼性不一性不一样样闭闭合回路合回路第3页3.工作原理工作原理示例：示例：铜锌铜锌原原电电池池电电极反极反应应_极极(锌锌)：_(_反反应应)_极极(铜铜)：_(_反反应应)总总反反应应式：式：ZnCu2=CuZn2负负Zn2e=Zn2氧化氧化正正Cu22e=Cu还还原原第4页名名师师助助学学：辨辨明明三三个个移移动动方方向向：电电子子从从负负极极流流出出沿沿导导线线流流入入正正极极；电电流流从从正正极极沿沿导导线线流流向向负负极极；电电解解质质溶溶液液中中，阴阴离离子子向向负负极极迁移，阳离子向正极迁移。迁移，阳离子向正极迁移。在在原原电电池池中中活活泼泼性性强强金金属属不不一一定定作作负负极极，但但负负极极一一定定发发生生氧氧化化反应。如反应。如MgAlNaOH溶液组成原电池，溶液组成原电池，Al作负极。作负极。盐盐桥桥组组成成和和作作用用：盐盐桥桥中中装装有有饱饱和和KCl、KNO3等等溶溶液液和和琼琼脂脂制制成成胶胶冻冻。盐盐桥桥作作用用：a.连连接接内内电电路路，形形成成闭闭合合回回路路；b.平平衡衡电电荷，使原电池不停产生电流。荷，使原电池不停产生电流。第5页4.原电池原理三大应用原电池原理三大应用(1)加加紧紧氧化氧化还还原反原反应应速率速率一一个个_进进行行氧氧化化还还原原反反应应，设设计计成成原原电电池池时时反反应应速速率率_。比比如如，在在Zn与稀与稀H2SO4反反应时应时加入少加入少许许CuSO4溶液能使溶液能使产产生生H2反反应应速率加速率加紧紧。(2)比比较较金属活金属活动动性性强强弱弱两种金属分两种金属分别别作原作原电电池两极池两极时时，普通作，普通作_金属比作金属比作_金属活金属活泼泼。(3)设计设计制作化学制作化学电电源源首先将氧化首先将氧化还还原反原反应应分成两个半反分成两个半反应应。依据原依据原电电池反池反应应特点，特点，结结合两个半反合两个半反应应找出正、找出正、负负极材料和极材料和电电解解质质溶液。溶液。如：依据反如：依据反应应2FeCl3Cu=2FeCl2CuCl2自自发发增大增大负负极极正极正极第6页设计设计原原电电池池为为：Cu2e=Cu22Fe32e=2Fe2第7页1.基基础础知知识识判断，正确打判断，正确打“”“”，错误错误打打“”“”(1)在原在原电电池中，池中，发发生氧化反生氧化反应应一极一定是一极一定是负负极极()(2)在原在原电电池中，池中，负负极材料活极材料活泼泼性一定比正极材料性一定比正极材料强强()(3)在在原原电电池池中中，正正极极本本身身一一定定不不参参加加电电极极反反应应，负负极极本本身身一一定定要要发发生生氧氧化化反反应应()(4)其其它它条条件件均均相相同同，带带有有“盐盐桥桥”原原电电池池比比不不带带“盐盐桥桥”原原电电池池电电流流连连续续时时间间长长()题组诊疗题组诊疗原电池工作原理原电池工作原理第8页(5)在在锌锌铜铜原原电电池池中中，因因为为有有电电子子经经过过电电解解质质溶溶液液形形成成闭闭合回路，所以有合回路，所以有电电流流产产生生()(6)CaOH2O=Ca(OH)2，能能够够放放出出大大量量热热，故故可可把把该该反反应设计应设计成原成原电电池，把其中化学能池，把其中化学能转转化化为电为电能能()(7)在内在内电电路中，路中，电电子由正极流向子由正极流向负负极极()(8)某某原原电电池池反反应应为为Cu2AgNO3=Cu(NO3)22Ag，装置中装置中盐桥盐桥中能中能够够是装有含是装有含琼琼胶胶KCl饱饱和溶液和溶液()第9页2.如如图图所所表表示示，在在盛盛有有稀稀H2SO4烧烧杯杯中中放放入入用用导导线线连连接接电电极极X、Y，外外电电路路中中电电子子流流向向如如图图所表示，关于所表示，关于该该装置以下装置以下说说法正确是法正确是()A.外外电电路路电电流方向流方向为为：X外外电电路路YB.若两若两电电极分极分别为别为Fe和碳棒，和碳棒，则则X为为碳棒，碳棒，Y为为FeC.X极上极上发发生是生是还还原反原反应应，Y极上极上发发生是氧化反生是氧化反应应D.若两若两电电极都是金属，极都是金属，则则它它们们活活动动性次序性次序为为XY第10页解解析析外外电电路路电电子子流流向向为为X外外电电路路Y，电电流流方方向向与与其其相相反反，A项项错错误误；若若两两电电极极分分别别为为Fe和和碳碳棒棒，则则Y为为碳碳棒棒，X为为Fe，B项项错错误误；X极极失失电电子子，作作负负极极，Y极极上上发发生生是是还还原原反反应应，X极极上上发发生生是是氧氧化化反反应应，C项项错错误误；电电解解质质溶溶液液为为稀稀硫硫酸酸，两两金金属属作电极，谁活泼谁作负极，作电极，谁活泼谁作负极，D项正确。项正确。答案答案D第11页3.分析下列分析下列图图所表示四个原所表示四个原电电池装置，其中池装置，其中结论结论正确是正确是()A.中中Mg作作负负极，极，中中Fe作作负负极极B.中中Mg作正极，作正极，电电极反极反应应式式为为6H2O6e=6OH3H2C.中中Fe作作负负极，极，电电极反极反应应式式为为Fe2e=Fe2D.中中Cu作正极，作正极，电电极反极反应应式式为为2H2e=H2第12页答案答案B第13页【归纳总结】【归纳总结】1.原电池正、负极判断方法原电池正、负极判断方法第14页2.原电池正、负极判断注意点原电池正、负极判断注意点(1)原原电电池池正正、负负极极判判断断基基础础是是自自发发进进行行氧氧化化还还原原反反应应，假假如如给给出出一一个个化化学学反反应应方方程程式式判判断断正正、负负极极，能能够够直直接接依依据据化化合合价价升升降降来来判判断断，发发生生氧氧化化反反应应一一极极为为负负极极，发生还原反应一极为正极。发生还原反应一极为正极。(2)判判断断电电极极时时，不不能能简简单单地地依依据据金金属属活活泼泼性性来来判判断断，要要看看反反应应详详细细情情况况，如如题题3图图。第15页4.四四种种金金属属片片两两两两相相连连浸浸入入稀稀硫硫酸酸中中都都可可组组成成原原电电池池，相相连连时时，外外电电路路电电流流从从流流向向；相相连连时时，为为正正极极；相相连连时时，上上有有气气泡泡逸逸出出；相相连时连时，质质量降低。据此判断量降低。据此判断这这四种金属活四种金属活动动性由大到小次序是性由大到小次序是()A.B.C.D.解解析析相相连连，电电流流从从流流出出，金金属属活活动动性性：；相相连连，为为正正极极，金金属属活活动动性性：；相相连连，上上有有气气泡泡逸逸出出，则则上上为为H放放电电，为为正正极极，金金属属活活动动性性：；相相连连，质质量量降降低低，则则为为负负极极，金金属属活活动动性性：。故金属活动性：。故金属活动性：，B项正确。项正确。答案答案B 原电池工作原理应用原电池工作原理应用第16页5.把适合把适合题题意意图图像填在横像填在横线线上上(用用A、B、C、D表示表示)。(1)将将等等质质量量两两份份锌锌粉粉a、b分分别别加加入入过过量量稀稀硫硫酸酸，同同时时向向a中中加加入入少少许许CuSO4溶溶液液，产产生生H2体体积积V(L)与与时间时间t(min)关系是关系是 。(2)将将过过量量两两份份锌锌粉粉a、b分分别别加加入入定定量量稀稀硫硫酸酸，同同时时向向a中中加加入入少少许许CuSO4溶溶液液，产产生生H2体体积积V(L)与与时间时间t(min)关系是关系是 。(3)将将(1)中中CuSO4溶液改成溶液改成CH3COONa溶液，其它条件不溶液，其它条件不变变，则图则图像是像是 。第17页解解析析加加入入CuSO4溶溶液液，Zn置置换换出出Cu，形形成成原原电电池池，加加紧紧反反应应速速率率。(1)a中中Zn降降低低，H2体体积积减减小小；(2)中中因因为为H2SO4定定量量，产产生生H2体体积积一一样样多多；(3)当当把把CuSO4溶溶液液改改成成CH3COONa溶溶液液时时，因因为为CH3COOH CH3COOH，a中中c(H)降降低低，反应速率减小，但产生反应速率减小，但产生H2体积不变，所以体积不变，所以C项正确。项正确。答案答案(1)A(2)B(3)C 第18页6.依据氧化依据氧化还还原反原反应应：2Ag(aq)Cu(s)=Cu2(aq)2Ag(s)设计设计原原电电池如池如图图所表示。所表示。请请回答以下回答以下问题问题：(1)电电极极X材料是材料是 ；电电解解质质溶液溶液Y是是 ；(2)银电银电极极为电为电池池 极，极，发发生生电电极反极反 ；X电电极上极上发发生生电电极反极反应为应为 ；(3)外外电电路中路中电电子是从子是从 电电极流向极流向 电电极。极。第19页解解析析原原电电池池中中负负极极发发生生氧氧化化反反应应，正正极极发发生生还还原原反反应应，盐盐桥桥起起到到平平衡衡电电荷荷作作用用。由由总总反反应应方方程程式式可可知知电电极极X材材料料是是铜铜，发发生生氧氧化化反反应应，电电解解质质溶溶液液Y是是可可溶溶性性银银盐盐，惯惯用用硝硝酸酸银银。电电极极反反应应式式表表示示为为，负负极极：Cu2e=Cu2，正正极极Age=Ag，电子由负极流出，经外电路流向正极。，电子由负极流出，经外电路流向正极。答案答案(1)铜铜(或或Cu)AgNO3溶液溶液(2)正正2Ag2e=2AgCu2e=Cu2(3)负负(Cu)正正(Ag)第20页考点二化学电源考点二化学电源1.一次电池一次电池知知识识梳理梳理碱碱性性锌锌锰锰干干电电池池负负极材料：极材料：Zn电电极反极反应应：_正极材料：碳棒正极材料：碳棒电电极反极反应应：2MnO22H2O2e=2MnOOH2OH总总反反应应：Zn2MnO22H2O=2MnOOHZn(OH)2Zn2OH2e=Zn(OH)2第21页锌银电锌银电池池负负极材料：极材料：Zn电电极反极反应应：_正极材料：正极材料：Ag2O电电极反极反应应：Ag2OH2O2e=2Ag2OH总总反反应应：ZnAg2OH2O=Zn(OH)22AgZn2OH2e=Zn(OH)2第22页2.二次电池二次电池铅铅蓄蓄电电池是最常池是最常见见二次二次电电池，池，总总反反应为应为Pb(s)PbO2(s)2H2SO4(aq)2PbSO4(s)2H2O(l)第23页3.燃料电池燃料电池氢氢氧燃料氧燃料电电池是当前最成熟燃料池是当前最成熟燃料电电池：池：总总反反应应式：式：2H2O2=2H2O(1)酸性介酸性介质质负负极：极：_正极：正极：_(2)碱性介碱性介质质负负极：极：_正极：正极：_2H24e=4HO24H4e=2H2O2H24OH4e=4H2OO22H2O4e=4OH第24页(3)熔融金属氧化物作介熔融金属氧化物作介质质负负极：极：_正极：正极：_(4)碳酸碳酸盐盐作介作介质质负负极：极：_正极：正极：_提醒：提醒：原电池反应中，两极材料本身不一定发生反应。原电池反应中，两极材料本身不一定发生反应。燃燃料料电电池池燃燃料料普普通通在在负负极极发发生生氧氧化化反反应应，O2在在正正极极发发生生还还原原反应。反应。书书写写燃燃料料电电池池电电极极反反应应式式时时，一一定定要要注注意意介介质质影影响响(溶溶液液酸酸碱碱性、传导离子性、传导离子)。传导离子普通在一极生成，另一极消耗。传导离子普通在一极生成，另一极消耗。2H24e2O2=2H2OO24e=2O2第25页1.如如图图所所表表示示是是一一个个酸酸性性燃燃料料电电池池酒酒精精检检测测仪仪，含含有有自自动动吹吹气气流流量量侦侦测测与与控控制制功功效效，非常适合非常适合进进行行现场现场酒精酒精检测检测。以下。以下说说法不正确是法不正确是()题组诊疗题组诊疗“常考不衰常考不衰”燃料电池燃料电池第26页A.电电子由子由O2所在所在铂电铂电极流出极流出B.O2所在所在铂电铂电极极处发处发生生还还原反原反应应C.该电该电池池负负极反极反应应式式为为：CH3CH2OH3H2O12e=2CO212HD.微微处处理器理器经过检测电经过检测电流大小而流大小而计计算出被算出被测测气体中酒精含量气体中酒精含量解解析析燃燃料料电电池池，燃燃料料在在负负极极反反应应，氧氧气气在在正正极极反反应应。氧氧气气在在正正极极发发生生还还原原反反应应，电电流流由由正正极极流流向向负负极极，A错错误误、B正正确确；由由图图可可知知负负极极反反应应物物为为CH3CH2OH(碳碳元元素素化化合合价价平平均均显显2价价)，生生成成物物为为CH3COOH(碳碳元元素素化化合合价价平平均均显显0价价)，由由质质子子交交换换膜膜可可知知溶溶液液呈呈酸酸性性，负负极极电电极极反反应应式式为为：CH3CH2OH4eH2O=CH3COOH4H，C项错误。项错误。答案答案AC 第27页第28页答案答案C第29页3.(江江苏苏化化学学，10)一一个个熔熔融融碳碳酸酸盐盐燃燃料料电电池池原原理理示示意意如如图图。以以下下相相关关该该电电池池说说法法正正确确是是()第30页答案答案D第31页【方法技巧】【方法技巧】第32页4.(南南京京盐盐城城一一模模)最最近近我我国国科科学学家家创创造造 “可可充充电电钠钠二二氧氧化化碳碳电电池池”(以以下下列列图图)，放放电电时电时电池池总总反反应为应为：4Na3CO2=2Na2CO3C。以下。以下说说法法错误错误是是()新型充电电池新型充电电池第33页A.充充电时电时，钠钠箔与外接箔与外接电电源源负负极相极相连连B.电电池工作温度可能在池工作温度可能在200 以上以上C.放放电时电时，Na向正极移向正极移动动D.放放电时电时，正极，正极电电极反极反应为应为：4Na3CO24e=2Na2CO3C解解析析从从电电池池总总反反应应可可知知，钠钠单单质质为为电电源源负负极极，充充电电时时接接电电源源负负极极，A项项正正确确；钠钠熔熔点点低低，高高温温下下会会熔熔化化，B项项错错误误；放放电电时时，发发生生原原电电池池反反应应，负负极极：Nae=Na，正正极极：3CO24e4Na=2Na2CO3C，Na在在负负极极生生成成，正正极极消消耗，移向正极，耗，移向正极，C、D正确。正确。答案答案B第34页第35页答案答案BD第36页【归纳总结】【归纳总结】可充电电池原理示意图可充电电池原理示意图第37页1.判断正、判断正、负负极反极反应应物，正确推断生成物物，正确推断生成物9 9电极反应式书写与判断电极反应式书写与判断第38页第39页1.按要求完成以下填空按要求完成以下填空(1)化化学学家家正正在在研研究究尿尿素素动动力力燃燃料料电电池池，用用这这种种电电池池直直接接去去除除城城市市废废水水中中尿尿素素，既既能能 产产 生生 净净 化化 水水 又又 能能 发发 电电。尿尿 素素 燃燃 料料 电电 池池 结结 构构 如如 图图 1所所 表表 示示，写写 出出 该该 电电 池池 负负 极极 反反 应应 式式：。(2)甲甲醇醇燃燃料料电电池池工工作作原原理理如如图图2所所表表示示，则则该该电电池池负负极极电电极极反反应应式式为为 。电极方程式书写电极方程式书写第40页(3)“镁镁次次氯氯酸酸盐盐”燃燃料料电电池池装装置置如如图图3所所表表示示，该该电电池池正正极极反反应应式式为为 。(4)图图4是是直直接接硼硼氢氢化化钠钠过过氧氧化化氢氢燃燃料料电电池池示示意意图图。该该电电池池工工作作时时，正正极极附附近近pH将将 (填填“增增大大”“”“减减小小”或或“不不变变”)，负负极极电电极极反反应应式式为为 。第41页(5)(无无锡锡一一模模)以以NO2、O2、熔熔融融NaNO3组组成成燃燃料料电电池池装装置置以以下下列列图图5所所表表示示，在在使使用用过过程程中中石石墨墨电电极极反反应应生生成成一一个个氧氧化化物物Y，则则该该电电极极反反应应式式为为 。第42页第43页第44页第45页2.(徐徐宿宿连连三三模模)以以N2和和H2为为反反应应物物、溶溶有有A稀稀盐盐酸酸为为电电解解质质溶溶液液，可可制制成成能能固固氮氮新新型型燃料燃料电电池，原理如池，原理如图图所表示。以下所表示。以下说说法不正确是法不正确是()新型电池分析新型电池分析第46页答案答案D第47页3.(苏苏锡锡常常镇镇一一调调)“碳碳呼呼吸吸电电池池”是是一一个个新新型型能能源源装装置置，其其工工作作原原理理以以下下列列图图。以以下下说说法正确是法正确是()第48页答案答案D第49页4.(南京三模南京三模)锂锂空气空气电电池充放池充放电电基本原理如基本原理如图图所表示，以下所表示，以下说说法不正确是法不正确是()A.充充电时电时，锂锂离子向阴极移离子向阴极移动动B.充充电时电时阴极阴极电电极反极反应应式式为为Lie=LiC.放放电时电时正极正极电电极反极反应应式式为为O24e2H2O=4OHD.负负极区有机极区有机电电解液能解液能够换够换成水性成水性电电解液解液 第50页解解析析A项项，放放电电时时，负负极极：Lie=Li，正正极极：O24e2H2O=4OH。所所以以充充电电时时，阴阴极极：Lie=Li，阳阳极极：4OH 4e=2H2OO2，充充电电时时，锂锂离离子子向向阴阴极极移移动动，A、B、C正正确确。D项项，若若换换成成水水性性电电解解质质，锂锂能能与与水水反反应应生生成成LiOH和和H2，错误。，错误。答案答案D第51页【知识网络回顾】【知识网络回顾】第52页1.(天天津津理理综综，4)锌锌铜铜原原电电池池装装置置如如图图所所表表示示，其其中中阳阳离离子子交交换换膜膜只只允允许许阳阳离离子子和和水水分分子子经过经过，以下相关叙述正确是，以下相关叙述正确是()第53页答案答案C第54页2.(苏苏州州期期中中)NO2是是大大气气主主要要污污染染物物之之一一，某某研研究究小小组组设设计计如如图图所所表表示示装装置置对对NO2进进行回收利用，装置中行回收利用，装置中a、b均均为为多孔石墨多孔石墨电电极。以下极。以下说说法正确是法正确是()A.a为电为电池池负负极，极，发发生生还还原反原反应应B.电电子流向子流向a电电极极用用电电器器b电电极极溶液溶液a电电极极C.一段一段时间时间后，后，b极附近极附近HNO3浓浓度增大度增大D.电电池池总总反反应为应为4NO2O22H2O=4HNO3 第55页答案答案D第56页第57页解解析析A项项，该该电电池池电电解解质质溶溶液液不不能能是是LiCl水水溶溶液液，因因为为Li能能和和水水发发生生反反应应，错错误误；B项项，电电池池放放电电时时，负负极极发发生生氧氧化化反反应应，错错误误；D项项，放放电电时时，电电子子从从负负极极经经外外电电路流向正极，电解质溶液中移动是阴、阳离子而不是电子，错误。路流向正极，电解质溶液中移动是阴、阳离子而不是电子，错误。答案答案C第58页4.(1)H2S是是一一个个无无色色、有有毒毒且且有有恶恶臭臭味味气气体体。煤煤低低温温焦焦化化，含含硫硫石石油油开开采采、提提炼炼，橡橡胶胶、制制革革、染染料料、制制糖糖等等工工业业中中都都有有H2S产产生生。有有些些人人研研究究设设计计了了一一个个硫硫化化氢氢空空气气燃燃料料电电池，池，总总反反应应式式为为2H2SO2=2S2H2O，简简易易结结构如构如图图1所表示。所表示。硫化硫化氢应氢应通入到通入到电电极极 (填填“a”或或“b”)。b极极发发生生电电极反极反应为应为 。第59页(2)(苏苏北北四四市市一一模模)天天然然气气是是一一个个主主要要清清洁洁能能源源和和化化工工原原料料，其其主主要要成成份份为为甲甲烷烷。科科学学家家用用氮氮化化镓镓材材料料与与铜铜组组装装如如图图2人人工工光光合合系系统统，利利用用该该装装置置成成功功地地实实现现了了以以CO2和和H2O合成合成CH4。写出写出铜电铜电极表面极表面电电极反极反应应式式 。为为提升提升该该人工光合系人工光合系统统工作效率，可向装置中加入少工作效率，可向装置中加入少许许 (填填“盐盐酸酸”或或“硫酸硫酸”)。(3)GET企企业业开开发发LiSO2Cl2军军用用电电池池，其其示示意意图图如如图图3所所表表示示，已已知知电电池池总总反反应应为为2LiSO2Cl2=2LiClSO2，则则电电池池工工作作时时，正正极极电电极极反反应应式式为为 。第60页(4)(泰泰州州一一模模)利利用用固固体体氧氧化化物物电电解解池池(SOEC)经经过过电电解解方方式式分分解解氮氮氧氧化化物物如如图图4，该电该电源源b端是端是 极，写出极，写出电电解池中通入解池中通入NO电电极反极反应应式：式：。答案答案(1)bH2SO22e=SH2O(2)CO28e8H=CH42H2O硫酸硫酸(3)SO2Cl22e=2ClSO2(4)负负2NO4e=N22O2 第61页第62页