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第24课　原电池　化学电源
第七章　化学反应与能量
课标要求:
1.以锌铜原电池为例,理解原电池的构成、工作原理及应用,能正确判断原电池的正极和负极,会书写对应的电极反应式。
2.能书写电极反应式和总反应方程式,进一步理解化学能与电能的相互转化,认识从简单原电池发展到带有盐桥原电池的变化过程,并能理解带有盐桥原电池的实用性。
3.通过对常见化学电源的分析,了解常见化学电源的种类及其工作原理。
真题特征导引
知动态 熟真题 明确与熟知课时命题特征
真题特征导引
C
真题特征导引
【解析】 充电时,Li+在阴极得电子生成Li嵌入负极材料,[SO2CF3]-在阳极失去电子生成气体离去,A正确;[SO2CF3]-在阳极失去电子,反应为2[SO2CF3]--2e-===2SO2↑+CF3—CF3↑,生成气体中含有氟代烃CF3—CF3,B正确;充电补锂时正极反应为2[SO2CF3]--2e-===2SO2↑+CF3—CF3↑,不涉及正极材料反应,铁元素价态不变,C错误;[SO2CF3]-反应后离去,维持电池原结构,D正确。
真题特征导引
2.[2025·辽宁、黑龙江、吉林、内蒙古真题] 一种基于Cu2O的储氯电池装置如图,放电过程中a、b极均增重。若将b极换成Ag/AgCl电极,b极仍增重。关于图中装置所示电池,下列说法错误的是(　　)
A.放电时Na+向b极迁移
B.该电池可用于海水脱盐
C.a极反应:Cu2O+2H2O+Cl--2e-===Cu2(OH)3Cl+H+
D.若以Ag/AgCl电极代替a极,电池将失去储氯能力
D
真题特征导引
【解析】 放电过程中a、b极均增重,这说明a电极是负极,电极反应式为Cu2O+2H2O+Cl--2e-===Cu2(OH)3Cl+H+,b电极是正极,电极反应式为NaTi2(PO4)3+2e-+2Na+===Na3Ti2(PO4)3。放电时b电极是正极,阳离子向正极移动,所以Na+向b极迁移,A正确;负极消耗氯离子,正极消耗钠离子,所以该电池可用于海水脱盐,B正确;a电极是负极,电极反应式为Cu2O+2H2O+Cl--2e-===Cu2(OH)3Cl+H+,C正确;若以Ag/AgCl电极代替a极,此时Ag失去电子,结合氯离子生成氯化银,所以电池不会失去储氯能力,D错误。
真题特征导引
A
真题特征导引
真题特征导引
真题特征导引
C
真题特征导引
课标要点探究
明要点 知通法
具备学科优秀思维能力
课标要点一　原电池工作原理及应用
1.概念
原电池是把________能转化为_______能的装置。
2.构成条件
反应 能发生____________的氧化还原反应(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)
电极 一般是活泼性不同的两电极(金属或石墨)
闭合
回路 ①电解质溶液
②两电极直接或间接接触
③两电极插入电解质溶液中
　化学　
　电　
　自发进行　
课标要点一　原电池工作原理及应用
3.构建原电池模型(以锌铜原电池为例)
盐桥的组成和作用
①盐桥中装有含KCl饱和溶液的琼脂,
离子可在其中自由移动。
②盐桥的作用:a.连接内电路,________________;b.____________,使原电池不断产生电流。
③盐桥中离子移向:阴离子移向_______,阳离子移向________。
　形成闭合回路　
　平衡电荷　
　负极　
　正极　
课标要点一　原电池工作原理及应用
4.原电池原理的应用
(1)设计原电池
首先将氧化还原反应分成两个半反应,其次根据原电池的反应特点,结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液。
应用举例:
根据反应2FeCl3+Cu===2FeCl2+CuCl2设计原电池,在方框中画出装置图,指出电极材料和电解质溶液,写出电极反应式。
课标要点一　原电池工作原理及应用
(2)比较金属的活动性强弱:原电池中,负极一般是活动性________的金属,正极一般是活动性_________的金属(或能导电的非金属)。
①不含盐桥 ②含盐桥
负极:_________________
正极:_________________
　Cu-2e-===Cu2+　
　Fe3++e-===Fe2+　
　较强　
　较弱　
课标要点一　原电池工作原理及应用
(3)增大化学反应速率:氧化还原反应形成原电池时,反应速率增大。
(4)用于金属的防护:使被保护的金属制品作原电池的_________而得到保护。
　正极　
课标要点一　原电池工作原理及应用
课前诊断
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)原电池中电流的方向是负极→导线→正极。 (　　)
(2)原电池中负极发生的反应是还原反应。(　　)
(3)锌铜原电池中电子由锌电极经过电解质溶液流向铜电极。(　　)
(4)在原电池中,阳离子移向正极,阴离子移向负极。(　　)
(5)原电池的正极一定是化学性质不活泼的金属。(　　)
×
×
×
√
×
课标要点一　原电池工作原理及应用
2.(1)完成锌铜原电池甲的装置示意图(如图所示),并作相应标注,要求:在同一烧杯中,电极与溶液含相同的金属元素。
【答案】
课标要点一　原电池工作原理及应用
(2)以CuSO4(aq)为电解质溶液,只在一个烧杯中组装锌铜原电池乙,工作一段时间后,负极可观察到什么现象
【答案】 电极逐渐溶解变细。
(3)甲、乙两种原电池哪种能更有效地将化学能转化为电能 其原因是什么
【答案】 甲更有效;甲池中Zn和Cu2+不直接接触,两种物质不能直接反应,从而避免了化学能转化为热能,提高了电池效率。
课标要点一　原电池工作原理及应用
命题探究
角度1　原电池工作原理
例1 铝-空气电池、Mg-AgCl电池,均以海水为电解质溶液。下列叙述正确的是(　　)
A.单位质量的负极输出电量:铝-空气电池>Mg-AgCl电池
B.两种电池均是二次电池
C.铝-空气电池负极反应式:Al-3e-+3OH-===Al(OH)3
D.两电池放电时,均是H2O在正极被还原
A
课标要点一　原电池工作原理及应用
【解析】 1 mol铝为27 g,输出3 mol电子,1 mol镁为24 g,输出2 mol电子,质量相同的镁和铝输出的电量:铝大于镁,A正确;两种电池均不可充电再使用,是一次电池,B错误;氢氧化铝为弱电解质,铝-空气电池负极反应式:Al-3e-+3H2O===Al(OH)3+3H+,C错误;铝-空气电池放电时,正极空气中的氧气被还原,Mg-AgCl电池放电时,氯化银在正极被还原,D错误。
课标要点一　原电池工作原理及应用
角度2　原电池原理的应用
例2 [2026·台州中学模拟] 二苯重氮甲烷( )在抗生素的制备过程中起关键作用。以二苯甲酮腙( )为前体合成二苯重氮甲烷的原理如图所示。下列说法错误的是 (　　)
A.I-为催化剂
B.若以铅酸蓄电池为电源,则与石墨一极相连的为PbO2电极
C.阴极的电极反应式为2H++2e-===H2↑
D.理论上,生成1 mol H2的同时生成1.5 mol二苯重氮甲烷
D
课标要点一　原电池工作原理及应用
课标要点一　原电池工作原理及应用
D
课标要点一　原电池工作原理及应用
课标要点一　原电池工作原理及应用
D
课标要点一　原电池工作原理及应用
课标要点二　化学电源
1.一次电池——不能充电复原继续使用
(1)碱性锌锰电池
正极反应:___________________________________;
负极反应:_____________________________;
总反应:Zn+2MnO2+2H2O===2MnO(OH)+Zn(OH)2。
　MnO2+H2O+e-===MnO(OH)+OH-　
　Zn+2OH--2e-===Zn(OH)2　
课标要点二　化学电源
(2)锌银电池
负极反应:____________________________;
正极反应:Ag2O+H2O+2e-===2Ag+2OH-;
总反应:__________________________________。
　Zn+2OH--2e-===Zn(OH)2　
　Zn+Ag2O+H2O===Zn(OH)2+2Ag　
课标要点二　化学电源
(3)锂电池
Li-SOCl2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LiAlCl4-SOCl2,电池总反应可表示为4Li+2SOCl2===4LiCl+SO2↑+S。其中负极材料是________,负极反应为________________,正极反应为
________________________________。
　Li　
　Li-e-===Li+　
　2SOCl2+4e-===SO2↑+S↓+4Cl-　
课标要点二　化学电源
2.二次电池——放电后能充电复原继续使用
铅酸蓄电池是一种常见的二次电池,负极材料是_______,正极材料是
_________。总反应为Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq) 2PbSO4(s)+2H2O(l)。
　Pb　
　PbO2　
课标要点二　化学电源
名师点拨
可充电电池充电时原来的负极发生还原反应(生成原来消耗的物质),即作阴极,连接电源的负极;同理,原来的正极连接电源的正极作阳极,简记为“负连负,正连正”。
课标要点二　化学电源
3.燃料电池——高效、环境友好
氢氧燃料电池分为酸性和碱性两种。
种类 酸性 碱性
负极反应式 ___________________ ________________________　
正极反应式 _____________________　 ________________________　
电池总反应 2H2+O2===2H2O
　H2-2e-===2H+　
H2+2OH--2e-===2H2O
　O2+4H++4e-===2H2O
　O2+2H2O+4e-===4OH-
课标要点二　化学电源
名师点拨
(1)燃料电池的电极不参与反应,有很强的催化活性,起导电作用。
(2)书写燃料电池的电极反应式时,要注意溶液的酸碱性、介质的酸碱性对半反应及总反应式书写的影响。
课标要点二　化学电源
课前诊断
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)氢氧燃料电池放电时化学能全部转化为电能。(　　)
(2)手机、电脑中使用的锂电池属于一次电池。 (　　)
(3)碱性锌锰电池是一次电池,其中MnO2是催化剂,可使锌锰电池的比能量提高、可储存时间加长。 (　　)
(4)以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池,放电过程中,H+从正极区向负极区迁移。(　　)
×
×
×
×
课标要点二　化学电源
(5)铅酸蓄电池工作时,当电路中转移0.1 mol电子时,负极增重4.8 g。(　　)
√
课标要点二　化学电源
2.高铁电池是一种新型可充电电池,与普通电池相比,该电池能较长时间保持稳定的放电电压。放电时高铁电池的总反应式为3Zn+2K2FeO4+8H2O===3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH。
请回答下列问题。
(1)高铁电池的负极材料是_________,放电时负极反应式为
_____________________________。
(2)放电时,正极发生________ (填“氧化”或“还原”)反应;正极反应式
　Zn　
　Zn+2OH--2e-===Zn(OH)2　
　还原　
课标要点二　化学电源
课标要点二　化学电源
D
课标要点二　化学电源
课标要点二　化学电源
B
课标要点二　化学电源
课标要点二　化学电源
角度3　多液电池的工作原理
例3 [2026·新昌中学模拟] 高电压水系锌-有机混合液流电池的装置如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.充电时,FQ所在电极与电源正极相连
B.充电时,阴极区溶液的pH减小
C.充电时,中性电解质NaCl溶液的浓度减小
D.放电时,电池的正极反应式为FQ+2e-+2H+===FQH2
B
课标要点二　化学电源
【解析】 放电时右侧FQ得电子,发生还原反应,为正极,电极反应式为FQ+2e-+2H+===FQH2;左侧Zn失电子,发生氧化反应,为负极,电极反应式为Zn-2e-+4OH-=== [Zn(OH)4]2-,阳离子向正极移动,阴离子向负极移动。由图可知,充电时左侧为阴极,右侧为阳极,FQ所在电极应与电源正极相连,A项正确;阴极区发生反应[Zn(OH)4]2-+2e-===Zn+4OH-,溶液的pH增大,B项错误;充电时,阳离子移向阴极,阴离子移向阳极,则Na+通过阳膜向左移动,Cl-通过阴膜向右移动,中性电解质NaCl溶液的浓度减小,C项正确;放电时,电池的正极反应式为FQ+2e-+2H+===FQH2,D项正确。
课标要点二　化学电源
即时巩固
1.[2026·春晖中学模拟] 燃料电池是一种能量转化效率高、对环境友好的新型电池。一种肼(N2H4)燃料电池的工作原理如图所示,
下列有关叙述正确的是(　　)
A.电池工作时,溶液中的Na+由乙槽通过离子交换膜向甲槽迁移
B.当外电路中流过0.04 mol电子时,消耗N2H4的质量为0.32 g
C.b极的电极反应式为O2+4H++4e-===2H2O,反应一段时间后溶液的pH增大
D.若将N2H4改为CH4,消耗等物质的量的CH4时,电路中通过的电子数减少
B
课标要点二　化学电源
课标要点二　化学电源
2.我国科学家发明了一种Zn-MnO2可充电电池,其工作原理如图所示:
下列说法错误的是(　　)
A.充电时,K+向Zn电极移动
B.充电时,阴极附近溶液的pH增大
C.放电时,当电路中转移0.2 mol电子时,正极区溶液质量增加5.5 g
D.放电时,电池总反应为Zn+4OH-+MnO2+4H+=== [Zn(OH)4]2-+Mn2++2H2O
C
课标要点二　化学电源
【解析】 Zn-MnO2电池在放电过程中,锌作为负极被氧化,而二氧化锰作为正极被还原。充电过程则是相反的,即电解反应,阳极发生氧化反应,阴极发生还原反应。充电时,阳离子(如K+)向阴极迁移,即向Zn电极移动,故A正确;充电时的阴极反应是[Zn(OH)4]2-+2e-===Zn+4OH-,阴极附近溶液的pH增大,故B正确;根据分析,正极的放电反应是MnO2+4H++2e-===Mn2++2H2O,当转移0.2 mol电子时,对应的MnO2的物质的量为0.1 mol,正极区溶液质量增加 8.7 g,故C错误;放电时,电池总反应为Zn+4OH-+MnO2+4H+=== [Zn(OH)4]2-+Mn2++2H2O,故D正确。

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