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第22讲 原电池 化学电源（课件）-2024年高考化学一轮复习（新教材新高考）
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这是一份第22讲 原电池 化学电源（课件）-2024年高考化学一轮复习（新教材新高考），共53页。PPT课件主要包含了内容索引，考情分析，网络构建，PARTONE等内容，欢迎下载使用。
1、全面、系统复习回顾基本知识。了解知识规律的来龙去脉，透彻理解概念的内涵外延，让学生经历教材由薄变厚的过程。要正确理解基础，不是会做几个简单题就叫基础扎实。对于一轮复习，基础就是像盖房子一样，需要着力做好两件大事：一是夯实地基，二是打好框架。2、扎实训练学科基本技能、理解感悟学科基本方法。一轮复习，要以教材为本，全面细致的回顾课本知识，让学生树立“教材是最好的复习资料”的观点，先引导学生对教材中所涉及的每个知识点进行重新梳理，对教材中的概念、定理、定律进一步强化理解。3、培养学生积极的学习态度、良好的复习习惯和运用科学思维方法、分析解决问题的能力。落实解题的三重境界：一是“解”，解决问题。二是“思”，总结解题经验和方法。三是“归”，回归到高考能力要求上去。解题上强化学生落实三个字：慢（审题），快（书写），全（要点全面，答题步骤规范）。 4、有计划、有步骤、有措施地指导学生补齐短板。高三复习要突出重点，切忌主次不分，无的放矢。要在“精讲”上下足功夫。抓住学情，讲难点、重点、易混点、薄弱点；讲思路、技巧、规范；讲到关键处，讲到点子上，讲到学生心里去。
第22讲 原电池 化学电源
知识梳理 题型归纳
考点要求考题统计考情分析物质的组成、性质、分类2023**卷**题，**分2022**卷**题，**分2021**卷**题，**分……传统文化中的性质与变化2023**卷**题，**分2022**卷**题，**分2021**卷**题，**分
1.概念：原电池是把化学能转化为电能的装置，
知识点1 原电池定义及本质
知识点2 原电池装置模型及构成条件
2.反应本质：自发进行的氧化还原反应。
(1)一看反应：看是否有能自发进行的氧化还原反应发生(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)。
(2)二看两电极：一般是活泼性不同的两电极。
(3)三看是否形成闭合回路，形成闭合回路需三个条件：
②两电极直接或间接接触；
③两电极插入电解质溶液中。
知识点3 原电池的工作原理（以锌铜原电池为例）
①电子移动方向：锌失电子逐渐溶解变成Zn2＋进入溶液，电子从负极经导线流入正极。
②离子移动方向：阴离子向负极移动(如SO42-)，阳离子向正极移动(如Zn2＋和H＋，溶液中H＋在正极上得电子形成氢气在铜片上冒出)。
负极(锌极)：Zn－2e－=Zn2＋(氧化反应)。
正极(铜极)：2H＋＋2e－=H2(还原反应)。
总反应：Zn＋2H＋=Zn2＋＋H2↑。
2.单液原电池和双液原电池对比
3.双液原电池中盐桥的组成和作用
①盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻。
②盐桥中离子移向：盐桥含饱和KCl（KNO3）溶液，K＋移向正极，Cl－（NO3－）移向负极
③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。
【名师点拨】以铜锌原电池为例构建原电池的认知模型
知识点4 原电池的应用
1.比较金属的活动性强弱：原电池中，负极一般是活动性较强的金属，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：一个自发进行的氧化还原反应，形成原电池时会使反应速率增大。如在Zn与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液构成原电池，反应速率增大。
【特别提醒】原电池加快反应速率的理解：在理解形成原电池可加快反应速率时，要注意对产物量的理解，Zn与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液，锌足量时，不影响产生H2的物质的量，但稀硫酸足量时，产生H2的物质的量要减少。
3.用于金属的防护：使被保护的金属制品作原电池正极而得到保护。如要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁等，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。
①拆分反应：将氧化还原反应分成两个半反应。
②选择电极材料：将还原剂（一般为比较活泼的金属）作负极，活泼性比负极弱的金属或非金属导体作正极。如果还原剂不是金属而是其它还原性物质，可选择惰性电极——石墨棒、铂片作负极。
③构成闭合回路：电解质溶液一般要能够与负极发生反应，或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反应(如溶解于溶液中的空气)。如果两个半反应分别在两个容器进行（中间连接盐桥），则两个容器中的电解质溶液应含有与电极材料相同的金属的阳离子。
④画装置图：结合要求及反应特点，画出原电池装置图，标出电极材料名称、正负极、电解质溶液等。
考向1 考查原电池工作原理
考向2 考查原电池原理的应用
知识点1 化学电源的优点和优劣判断标准
1.相对其他能源，电池的优点是能量转换效率较高，供能稳定可靠，形状、大小可根据需要设计，使用方便等。
2.判断电池优劣的标准是电池单位质量或单位体积所能输出的比能量或比功率及可储存时间的长短。
知识点2 一次电池（放电后不可再充电的电池）
正极反应：2MnO2＋2H2O＋2e－=2MnOOH＋2OH－；
负极反应：Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2；
总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O=2MnOOH＋Zn(OH)2。
正极反应：Ag2O＋H2O＋2e－=2Ag＋2OH－；
总反应：Zn＋Ag2O＋H2O=2Ag＋Zn(OH)2。
正极反应：3SOCl2＋8e－=2S＋SO32-＋6Cl－；
负极反应：8Li－8e－=8Li＋；
总反应：8Li＋3SOCl2=6LiCl＋Li2SO3＋2S。
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。
a．负极反应：Pb＋SO42-－2e－=PbSO4；
b．正极反应：PbO2＋4H＋＋SO42-＋2e－=PbSO4＋2H2O；
c．总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2O。
（2）铅蓄电池工作原理：
（1）特点：放电后能充电复原继续使用，两个电极均参与电极反应，“放电”为原电池原理，“充电”为电解池原理。
a．阴极反应：PbSO4+2e－=Pb＋SO42-；
b．阳极反应：PbSO4＋2H2O-2e－=PbO2＋4H＋＋SO42-；
c．总反应：2PbSO4＋2H2O=Pb＋PbO2＋2H2SO4。
【易错提醒】可逆电池的充、放电不能理解为可逆反应。
2.图解二次电池的充放电
3.二次电池的充放电规律
(1)充电时电极的连接：充电的目的是使电池恢复其供电能力，因此负极应与电源的负极相连以获得电子，可简记为负接负后作阴极，正接正后作阳极。
(2)工作时的电极反应式：同一电极上的电极反应式，在充电与放电时，形式上恰好是相反的；同一电极周围的溶液，充电与放电时pH的变化趋势也恰好相反。
1.氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性两种。
①酸性介质(如H2SO4)或传导质子（H＋）固体介质
总反应式：CH4＋2O2=CO2＋2H2O。
负极反应式：CH4－8e－＋2H2O=CO2＋8H＋。
正极反应式：2O2＋8e－＋8H＋=4H2O。
②碱性介质(如KOH)
总反应式：CH4＋2O2＋2OH－=CO32-＋3H2O。
负极反应式：CH4－8e－＋10OH－=CO32-＋7H2O。
正极反应式：2O2＋8e－＋4H2O=8OH－。
③熔融盐介质(如K2CO3)
负极反应式：CH4－8e－＋4CO32-=5CO2＋＋2H2O。
正极反应式：2O2＋8e－＋4CO2=4CO32-。
④用能传导氧离子(O2-)的固体作介质
负极反应式：CH4－8e－＋4O2-==CO2＋2H2O。
正极反应式：2O2＋8e－=4O2-。
3.解答燃料电池题目的思维模型
4.解答燃料电池题目的几个关键点
①要注意介质是什么？是电解质溶液还是熔融盐或氧化物。
②通入负极的物质为燃料，通入正极的物质为氧气。
③通过介质中离子的移动方向，可判断电池的正负极，同时考虑该离子参与靠近一极的电极反应。
5.化学电源中电极反应式书写的一般方法
(4)配平：根据电荷守恒、原子守恒配平电极反应式。
(1)明确两极的反应物；
(2)明确直接产物：根据负极氧化、正极还原，明确两极的直接产物；
(3)确定最终产物：根据介质环境和共存原则，找出参与的介质粒子，确定最终产物；
①H＋在碱性环境中不存在；
②O2－在水溶液中不存在，在酸性环境中结合H＋，生成H2O，在中性或碱性环境结合H2O，生成OH－；
③若已知总反应式时，可先写出较易书写的一极的电极反应式，然后在电子守恒的基础上，总反应式减去较易写出的一极的电极反应式，即得到较难写出的另一极的电极反应式。
考向1 考查一次电池的工作原理及应用
考向2 考查可充电电池的工作原理及应用
考向3 考查燃料电池的工作原理及应用
考向4 考查多液电池的工作原理及应用
考向5 考查液流循环电池的工作原理及应用
1、全面、系统复习回顾基本知识。了解知识规律的来龙去脉，透彻理解概念的内涵外延，让学生经历教材由薄变厚的过程。要正确理解基础，不是会做几个简单题就叫基础扎实。对于一轮复习，基础就是像盖房子一样，需要着力做好两件大事：一是夯实地基，二是打好框架。2、扎实训练学科基本技能、理解感悟学科基本方法。一轮复习，要以教材为本，全面细致的回顾课本知识，让学生树立“教材是最好的复习资料”的观点，先引导学生对教材中所涉及的每个知识点进行重新梳理，对教材中的概念、定理、定律进一步强化理解。3、培养学生积极的学习态度、良好的复习习惯和运用科学思维方法、分析解决问题的能力。落实解题的三重境界：一是“解”，解决问题。二是“思”，总结解题经验和方法。三是“归”，回归到高考能力要求上去。解题上强化学生落实三个字：慢（审题），快（书写），全（要点全面，答题步骤规范）。 4、有计划、有步骤、有措施地指导学生补齐短板。高三复习要突出重点，切忌主次不分，无的放矢。要在“精讲”上下足功夫。抓住学情，讲难点、重点、易混点、薄弱点；讲思路、技巧、规范；讲到关键处，讲到点子上，讲到学生心里去。
第22讲 原电池 化学电源
知识梳理 题型归纳
考点要求考题统计考情分析物质的组成、性质、分类2023**卷**题，**分2022**卷**题，**分2021**卷**题，**分……传统文化中的性质与变化2023**卷**题，**分2022**卷**题，**分2021**卷**题，**分
1.概念：原电池是把化学能转化为电能的装置，
知识点1 原电池定义及本质
知识点2 原电池装置模型及构成条件
2.反应本质：自发进行的氧化还原反应。
(1)一看反应：看是否有能自发进行的氧化还原反应发生(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)。
(2)二看两电极：一般是活泼性不同的两电极。
(3)三看是否形成闭合回路，形成闭合回路需三个条件：
②两电极直接或间接接触；
③两电极插入电解质溶液中。
知识点3 原电池的工作原理（以锌铜原电池为例）
①电子移动方向：锌失电子逐渐溶解变成Zn2＋进入溶液，电子从负极经导线流入正极。
②离子移动方向：阴离子向负极移动(如SO42-)，阳离子向正极移动(如Zn2＋和H＋，溶液中H＋在正极上得电子形成氢气在铜片上冒出)。
负极(锌极)：Zn－2e－=Zn2＋(氧化反应)。
正极(铜极)：2H＋＋2e－=H2(还原反应)。
总反应：Zn＋2H＋=Zn2＋＋H2↑。
2.单液原电池和双液原电池对比
3.双液原电池中盐桥的组成和作用
①盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻。
②盐桥中离子移向：盐桥含饱和KCl（KNO3）溶液，K＋移向正极，Cl－（NO3－）移向负极
③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。
【名师点拨】以铜锌原电池为例构建原电池的认知模型
知识点4 原电池的应用
1.比较金属的活动性强弱：原电池中，负极一般是活动性较强的金属，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：一个自发进行的氧化还原反应，形成原电池时会使反应速率增大。如在Zn与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液构成原电池，反应速率增大。
【特别提醒】原电池加快反应速率的理解：在理解形成原电池可加快反应速率时，要注意对产物量的理解，Zn与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液，锌足量时，不影响产生H2的物质的量，但稀硫酸足量时，产生H2的物质的量要减少。
3.用于金属的防护：使被保护的金属制品作原电池正极而得到保护。如要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁等，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。
①拆分反应：将氧化还原反应分成两个半反应。
②选择电极材料：将还原剂（一般为比较活泼的金属）作负极，活泼性比负极弱的金属或非金属导体作正极。如果还原剂不是金属而是其它还原性物质，可选择惰性电极——石墨棒、铂片作负极。
③构成闭合回路：电解质溶液一般要能够与负极发生反应，或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反应(如溶解于溶液中的空气)。如果两个半反应分别在两个容器进行（中间连接盐桥），则两个容器中的电解质溶液应含有与电极材料相同的金属的阳离子。
④画装置图：结合要求及反应特点，画出原电池装置图，标出电极材料名称、正负极、电解质溶液等。
考向1 考查原电池工作原理
考向2 考查原电池原理的应用
知识点1 化学电源的优点和优劣判断标准
1.相对其他能源，电池的优点是能量转换效率较高，供能稳定可靠，形状、大小可根据需要设计，使用方便等。
2.判断电池优劣的标准是电池单位质量或单位体积所能输出的比能量或比功率及可储存时间的长短。
知识点2 一次电池（放电后不可再充电的电池）
正极反应：2MnO2＋2H2O＋2e－=2MnOOH＋2OH－；
负极反应：Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2；
总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O=2MnOOH＋Zn(OH)2。
正极反应：Ag2O＋H2O＋2e－=2Ag＋2OH－；
总反应：Zn＋Ag2O＋H2O=2Ag＋Zn(OH)2。
正极反应：3SOCl2＋8e－=2S＋SO32-＋6Cl－；
负极反应：8Li－8e－=8Li＋；
总反应：8Li＋3SOCl2=6LiCl＋Li2SO3＋2S。
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。
a．负极反应：Pb＋SO42-－2e－=PbSO4；
b．正极反应：PbO2＋4H＋＋SO42-＋2e－=PbSO4＋2H2O；
c．总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2O。
（2）铅蓄电池工作原理：
（1）特点：放电后能充电复原继续使用，两个电极均参与电极反应，“放电”为原电池原理，“充电”为电解池原理。
a．阴极反应：PbSO4+2e－=Pb＋SO42-；
b．阳极反应：PbSO4＋2H2O-2e－=PbO2＋4H＋＋SO42-；
c．总反应：2PbSO4＋2H2O=Pb＋PbO2＋2H2SO4。
【易错提醒】可逆电池的充、放电不能理解为可逆反应。
2.图解二次电池的充放电
3.二次电池的充放电规律
(1)充电时电极的连接：充电的目的是使电池恢复其供电能力，因此负极应与电源的负极相连以获得电子，可简记为负接负后作阴极，正接正后作阳极。
(2)工作时的电极反应式：同一电极上的电极反应式，在充电与放电时，形式上恰好是相反的；同一电极周围的溶液，充电与放电时pH的变化趋势也恰好相反。
1.氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性两种。
①酸性介质(如H2SO4)或传导质子（H＋）固体介质
总反应式：CH4＋2O2=CO2＋2H2O。
负极反应式：CH4－8e－＋2H2O=CO2＋8H＋。
正极反应式：2O2＋8e－＋8H＋=4H2O。
②碱性介质(如KOH)
总反应式：CH4＋2O2＋2OH－=CO32-＋3H2O。
负极反应式：CH4－8e－＋10OH－=CO32-＋7H2O。
正极反应式：2O2＋8e－＋4H2O=8OH－。
③熔融盐介质(如K2CO3)
负极反应式：CH4－8e－＋4CO32-=5CO2＋＋2H2O。
正极反应式：2O2＋8e－＋4CO2=4CO32-。
④用能传导氧离子(O2-)的固体作介质
负极反应式：CH4－8e－＋4O2-==CO2＋2H2O。
正极反应式：2O2＋8e－=4O2-。
3.解答燃料电池题目的思维模型
4.解答燃料电池题目的几个关键点
①要注意介质是什么？是电解质溶液还是熔融盐或氧化物。
②通入负极的物质为燃料，通入正极的物质为氧气。
③通过介质中离子的移动方向，可判断电池的正负极，同时考虑该离子参与靠近一极的电极反应。
5.化学电源中电极反应式书写的一般方法
(4)配平：根据电荷守恒、原子守恒配平电极反应式。
(1)明确两极的反应物；
(2)明确直接产物：根据负极氧化、正极还原，明确两极的直接产物；
(3)确定最终产物：根据介质环境和共存原则，找出参与的介质粒子，确定最终产物；
①H＋在碱性环境中不存在；
②O2－在水溶液中不存在，在酸性环境中结合H＋，生成H2O，在中性或碱性环境结合H2O，生成OH－；
③若已知总反应式时，可先写出较易书写的一极的电极反应式，然后在电子守恒的基础上，总反应式减去较易写出的一极的电极反应式，即得到较难写出的另一极的电极反应式。
考向1 考查一次电池的工作原理及应用
考向2 考查可充电电池的工作原理及应用
考向3 考查燃料电池的工作原理及应用
考向4 考查多液电池的工作原理及应用
考向5 考查液流循环电池的工作原理及应用
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