2024-2025学年高三化学一轮复习-原电池、化学电源 课件(共31张ppt)

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2024-2025学年高三化学一轮复习-原电池、化学电源 课件(共31张ppt)

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(共31张PPT)
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

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练习
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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

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