（浙江选考）2020版高考化学大一轮复习第9讲原电池的工作原理化学电源课件.pptx

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1、第9讲 原电池的工作原理 化学电源,-2-,-3-,-4-,基础梳理,感悟选考,对点训练,1.原电池 (1)原理图解:,-5-,基础梳理,感悟选考,对点训练,-6-,基础梳理,感悟选考,对点训练,(2)原电池的判断方法: 有外接电源的电化学装置为电解池,无外接电源的可能为原电池。 依据形成原电池的条件判断。 (3)原电池正负极的判断:,-7-,基础梳理,感悟选考,对点训练,(4)电极反应式的书写: 一般电极反应式的书写思路: 列物质标得失负极发生氧化反应,正极发生还原反应, 两式加验总式两电极反应相加,与总反应对照验证,-8-,基础梳理,感悟选考,对点训练,含碳燃料电池电极反应式的书写: 首先

2、标出燃料中碳元素的化合价,计算出失去的电子数,根据溶液的介质情况写出生成物,并根据碳原子守恒写出生成物的化学计量数,若碱性介质生成 ,若酸性介质生成CO2;然后根据电荷守恒配平电极反应式,电极反应式左边减去几个电子就相当于左边带几个单位正电荷,配平电荷的方法有:电极反应式左边加入带负电荷的OH-以抵消左边的正电荷数或右边加入带正电荷的H+以抵消右边的负电荷数,但要根据电解质溶液的酸碱性选择使用上述方法;最后用观察法配平其他物质。下面以碱性CH3OH燃料电池电极反应式的书写为例进行说明:,-9-,基础梳理,感悟选考,对点训练,-10-,基础梳理,感悟选考,对点训练,2.常见的化学电源 .一次电池

3、(既不能充电,也不能反复使用的一次性电池): (1)银锌纽扣电池: 银锌纽扣电池的电极分别为Ag2O和Zn,电解质溶液为KOH溶液,发生氧化还原反应后生成Ag和Zn(OH)2,则Zn为原电池的负 极,发生氧化 反应,电极反应式为Zn-2e-+2OH- Zn(OH)2 ;Ag2O为原电池的正 极,发生还原 反应,电极反应式为Ag2O+2e-+H2O 2Ag+2OH- ;电池反应方程式为Zn+Ag2O+H2O Zn(OH)2+2Ag 。,-11-,基础梳理,感悟选考,对点训练,(2)碱性锌锰干电池: 碱性锌锰干电池比普通锌锰干电池性能优越,能量大,能提供较大电流并连续放电。 其负极是Zn ,正极是

4、MnO2 ,电解质是KOH 。,-12-,基础梳理,感悟选考,对点训练,.二次电池(可充电,可多次重复使用): 如铅蓄电池:电解质是硫酸 (1)放电时:,(2)充电反应为电解过程,是放电反应的逆过程:,-13-,基础梳理,感悟选考,对点训练,3.金属的腐蚀与防护 (1)金属的腐蚀:,-14-,基础梳理,感悟选考,对点训练,(2)钢铁的析氢腐蚀与吸氧腐蚀:,-15-,基础梳理,感悟选考,对点训练,注意:对于吸氧腐蚀,生成的Fe(OH)2进一步被O2氧化成Fe(OH)3,Fe(OH)3脱去一部分水生成Fe2O3nH2O,它就是铁锈的主要成分;对于析氢腐蚀,如果钢铁表面水膜的酸性较弱,随着氢气的析出

5、,水膜的pH上升,Fe2+与OH-结合生成Fe(OH)2,Fe(OH)2继续与空气中的O2作用,生成Fe(OH)3,进而形成铁锈。,-16-,基础梳理,感悟选考,对点训练,(3)金属的防护: 改变金属的内部结构,使其成为防腐蚀金属,如制成不锈钢 等。 加防护层,如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。 电化学防护: a.牺牲阳极的阴极保护法原电池 原理 (a)正极 (阴极):被保护的金属设备 (b)负极 (阳极):比被保护的金属活泼的金属 b.外加电流的阴极保护法电解 原理 (a)阴极 :被保护的金属设备 (b)阳极 :惰性电极,-17-,基础梳理,感悟选考,对点训练,注意:金

6、属腐蚀的本质是金属原子失去电子而被氧化,从而发生腐蚀损耗。,-18-,基础梳理,感悟选考,对点训练,难点释疑 如何书写燃料电池电极反应式? 提示 对于燃料电池来说,首先可写出其总反应式,然后分析正极的电极反应式。要特别关注反应环境,由于电解质溶液中的H+参与反应还是OH-参与反应,决定了电极反应式往往不同。如: (1)氢氧燃料电池 用酸性电解质时:,-19-,基础梳理,感悟选考,对点训练,用NaOH(aq)等碱性溶液作电解质溶液时:,-20-,基础梳理,感悟选考,对点训练,注意:相同的燃料,在不同介质中发生的燃料电池反应,其电极反应式不同。,-21-,基础梳理,感悟选考,对点训练,1.(201

7、84浙江选考)锂(Li)-空气电池的工作原理如图所示。下列说法不正确的是( )A.金属锂作负极,发生氧化反应 B.Li+通过有机电解质向水溶液处移动,答案,-22-,基础梳理,感悟选考,对点训练,2.(201711浙江选考)金属(M)-空气电池的工作原理如图所示。下列说法不正确的是( )A.金属M作电池负极 B.电解质是熔融的MO,答案,-23-,基础梳理,感悟选考,对点训练,答案,4.(201610浙江选考)在一块表面无锈的铁片上滴食盐水,放置一段时间后看到铁片上有铁锈出现。铁片腐蚀过程中发生反应的总化学方程式为2Fe+2H2O+O2 2Fe(OH)2,Fe(OH)2进一步被氧气氧化为Fe(

8、OH)3,再在一定条件下脱水生成铁锈,其原理如图。 下列说法正确的是( ) A.铁片发生还原反应而被腐蚀 B.铁片腐蚀最严重区域应该是生锈最多的区域 C.铁片腐蚀中负极发生的电极反应:2H2O+O2+4e- 4OH- D.铁片里的铁和碳与食盐水形成无数微小原电池,发生了电化学腐蚀,-24-,基础梳理,感悟选考,对点训练,答案,-25-,基础梳理,感悟选考,对点训练,5.(20164浙江选考)Mg-H2O2电池是一种化学电源,以Mg和石墨为电极,海水为电解质溶液,示意图如下。下列说法不正确的是( )A.石墨电极是该电池的正极 B.石墨电极上发生还原反应 C.Mg电极的电极反应式:Mg-2e- M

9、g2+ D.电池工作时,电子从Mg电极经导线流向石墨电极,再从石墨电极经电解质溶液流向Mg电极,答案,-26-,基础梳理,感悟选考,对点训练,1.(2018绍兴选考适应性考试)下图为一种特殊的热激活电池示意图,当无水LiCl-KCl混合物受热熔融后即可工作。该电池的总反应为PbSO4(s)+2LiCl+Ca(s) CaCl2(s)+Li2SO4+Pb(s)。下列说法不正确的是( ) A.PbSO4电极发生还原反应 B.负极电极反应式:Ca+2Cl-2e- CaCl2 C.放电时,Li+、K+向正极移动 D.用LiCl和KCl水溶液代替无水LiCl-KCl,可将该电池改为常温使用的电池,答案,-

10、27-,基础梳理,感悟选考,对点训练,2.(2018余姚中学月考)LED系列产品是一类新型节能产品。图甲是NaBH4/H2O2燃料电池的装置示意图,图乙是LED发光二极管的装置示意图。下列叙述错误的是( )A.电池应选用阳离子交换膜,Na+向A极区移动 B.电池A极区的电极反应式为H2O2+2e- 2OH- C.每有1 mol NaBH4参加反应,转移电子数为4NA D.要使LED发光二极管正常发光,图乙中的导线a应与图甲中的B极相连,答案,解析,-28-,基础梳理,感悟选考,对点训练,3.完成下列问题: (1)锂锰电池的体积小、性能优良,是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示,其中电解质L

11、iClO4溶于混合有机溶剂中,Li+通过电解质迁移入MnO2晶格中,生成LiMnO2。,外电路的电流方向是由 极流向 极(填字母)。 电池正极反应式为 。,-29-,基础梳理,感悟选考,对点训练,是否可用水代替电池中的混合有机溶剂? (填“是”或“否”),原因是 。 (2)二甲醚(CH3OCH3)直接燃料电池具有启动快、效率高等优点。若电解质为酸性,二甲醚直接燃料电池的负极反应为 。 (3)高铁酸钾(K2FeO4)是一种强氧化剂,可作为水处理剂和高容量电池材料。与MnO2-Zn电池类似,K2FeO4-Zn也可以组成碱性电池,K2FeO4在电池中作为正极材料,其电极反应式为 , 该电池总反应的离

12、子方程式为 。,答案,解析,-30-,忽视原电池反应的自发性 【易错题】 根据形成原电池的条件,下列对原电池的判断,正确的是( ) A.用多孔石墨电极、H2、O2不能形成原电池 B.铜、石墨棒用导线连接后,插入盛有稀硫酸的烧杯中,可构成原电池 C.铜、石墨棒用导线连接后,插入盛有FeCl3溶液的烧杯中,可构成原电池 D.常温下,铁、铝用导线连接后,插入盛有浓硝酸的烧杯中,可构成原电池,-31-,错因剖析:本题极易忽视构成原电池的两个电极中至少有一个电极能与电解质发生氧化还原反应这个重要条件,只关注两个活泼性不同的电极以及电解质溶液,于是错选B。 正确解答:燃料电池的两个电极材料可以相同,B中物

13、质不能发生氧化还原反应,不能形成原电池。D中,常温下,铁与铝都能被浓硝酸钝化,不能形成原电池。 答案:C 纠错笔记对于氢氧燃料电池,两个电极的活动性可以相同,如都使用铂电极、多孔石墨电极等,不能一味强调两个电极的活泼性不同。只有存在自发进行的氧化还原反应,才能形成原电池。,-32-,2,3,4,1,1.(2018嘉兴二模)镁-空气电池的工作原理如图所示,电池反应方程式为2Mg+O2+2H2O 2Mg(OH)2。有关该电池的说法不正确的是( )A.通入氧气的电极为正极 B.放电时,溶液中的OH-由正极移向负极 C.负极的电极反应式为Mg-2e-+2OH- Mg(OH)2 D.当电路中转移0.04

14、 mol电子时,参加反应的O2的物质的量为0.02 mol,答案,-33-,2,3,4,1,5,2.(2018浙江十校联盟选考模拟)最近一家瑞典公司发明了一种新型充电器“Power Trekk”,仅仅需要一勺水,它便可以产生维持手机使用10小时的电量。其反应原理为Na4Si+5H2O 2NaOH+Na2SiO3+4H2,则下列说法正确的是( ) A.该电池可用晶体硅作电极材料 B.Na4Si在电池的负极发生还原反应,生成Na2SiO3 C.电池正极发生的反应为2H2O+2e- H2+2OH- D.当电池转移0.2 mol电子时,可生成标准状况下1.12 L H2,答案,解析,-34-,2,3,

15、4,1,3.(2018温州选考二模)某电化学气敏传感器的工作原理如图所示,下列说法不正确的是( )A.a极为负极 B.b极的电极反应式为O2+4e-+2H2O 4OH- C.电解质溶液中的OH-移向a极 D.该传感器工作一段时间后,电解质溶液的pH将变大,答案,解析,-35-,2,3,4,1,4.(2018温州六校联考)甲醇燃料电池由于结构简单、能量转化率高、对环境无污染,可作为常规能源的替代品而越来越受到关注,其工作示意图如下,其总反应为2CH3OH+3O2 2CO2+4H2O。下列说法不正确的是( )A.电极A是负极,物质a为甲醇 B.电池工作时,电解质溶液中的H+通过质子交换膜向电极B迁移 C.放电前后电解质溶液的pH增大 D.物质b在电极上发生的电极反应式为O2+4e-+2H2O 4OH-,答案,解析,