苏教版高考化学一轮复习6化学反应与能量变化第18讲原电池化学电源课件
展开【课标要求】 1.理解原电池的构成、工作原理及应用,能书写电极反应式和总反应方程式。2.了解常见化学电源的种类及其工作原理。
考点1 原电池的工作原理及应用
1.概念:把化学能转化为电能的装置。2.构成条件(1)有两个电极(大多数不同,也可能相同,如氢氧燃料电池等);(2)有电解质(电解质通常是溶液,也可能是熔融状态或固体电解质);(3)有闭合回路(首尾连通,教学时展示各种闭合回路);(4)有自发的氧化还原反应。
Zn-2e-===Zn2+
Cu2++2e-===Cu
(2)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。[提醒] ①电解质溶液中阴、阳离子的定向移动,与导线中电子的定向移动共同组成了一个完整的闭合回路。②无论在原电池中还是在电解池中,电子均不能通过电解质溶液。
4.原电池原理的应用(1)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,正极一般是活动性较弱的金属(或非金属)。(2)加快化学反应速率:氧化还原反应形成原电池时,反应速率加快。(3)用于金属的防护:将需要保护的金属制品作原电池的 而受到保护。(4)设计制作化学电源①首先将氧化还原反应分成两个半反应。②根据原电池的工作原理,结合两个半反应,选择正、负电极材料以及电解质溶液。
2.原电池正负极的判断方法(1)由组成原电池的电极材料判断。一般是活动性较强的金属为________极,活动性较弱的金属或能导电的非金属为________极。(2)根据电流方向或电子流动方向判断。电流由________极流向________极;电子由________极流向________极。(3)根据原电池中电解质溶液内离子的移动方向判断。在原电池的电解质溶液内,阳离子移向________极,阴离子移向________极。
(4)根据原电池两极发生的变化来判断。原电池的________极失电子发生氧化反应,其________极得电子发生还原反应。(5)根据现象判断。一般情况下,溶解的一极为________极,增重或有气体逸出的一极为________极。
解析:在装置中电流计指针发生偏转,说明该装置构成了原电池,根据正负极的判断方法,溶解的一极为负极,增重的一极为正极,所以M棒为正极,N棒为负极,且电解质溶液能析出固体,则只有C项正确。
画原电池装置图常见失分点失分点1.不注明电极材料名称或元素符号。失分点2.不画出电解质溶液(或画出但不标注)。失分点3.误把盐桥画成导线。失分点4.不能连成闭合回路。
Zn+2OH--2e-===Zn(OH)2
2MnO2+2H2O+2e-===2MnOOH+2OH-
Zn+Ag2O+H2O===Zn(OH)2+2Ag
Ag2O+H2O+2e-===2Ag+2OH-
8Li-8e-===8Li+
3SOCl2+8e-===2S+SO2-3+6Cl-
2H2-4e-+4OH-===4H2O
O2+4e-+4H+===2H2O
四步敲定高考新情景电池电极反应式的书写
近几年高考中的新型电池种类繁多,“储氢电池”“高铁电池”“海洋电池”“燃料电池”“锂离子电池”等,这些新型电源常以选择题的形式呈现。解答这类考题,首先要理解常见的化学电源种类及原电池的工作原理,其次会判断正负电极或阴阳极,以及会书写电极反应式等,其中,电极反应式的书写要求较高,难度较大。
4.一种碳纳米管能够吸附氢气,可作二次电池(如下图所示)的碳电极。该电池的电解质溶液为6 ml·L-1的KOH溶液。
写出放电时的正、负极电极反应式:负极:_____________________________________________________________________________________________________________;正极:_________________________________________________________________________________________________________________。
5.以甲烷燃料电池为例来分析不同的环境下电极反应式的书写。(1)酸性介质(如H2SO4)负极:_____________________________________________________;正极:_____________________________________________________;总反应式:_________________________________________________。(2)碱性介质(如KOH)负极:_____________________________________________________;正极:______________________________________________________;总反应式:__________________________________________________。
(3)固体电解质(高温下能传导O2-)负极:______________________________________________________;正极:_______________________________________________________;总反应式:__________________________________________________。(4)熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境下负极:______________________________________________________;正极:______________________________________________________;总反应式:___________________________________________________。
2.(2020·高考全国卷Ⅰ)科学家近年发明了一种新型ZnCO2水介质电池。电池示意图如下,电极为金属锌和选择性催化材料。放电时,温室气体CO2被转化为储氢物质甲酸等,为解决环境和能源问题提供了一种新途径。
6.(2019·高考全国卷Ⅲ)在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上,科学家最近采用碳基电极材料设计了一种新的工艺方案,主要包括电化学过程和化学过程,如图所示:负极区发生的反应有____________________________(写反应方程式)。电路中转移1 ml电子,需消耗氧气________L(标准状况)。
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