人教版 (2019)选择性必修1第一节 原电池图片课件ppt

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知识点一一次电池和二次电池
基础落实•必备知识全过关
一、化学电源概述1.化学电源的分类
原电池是各种化学电源的雏形
2.判断电池优劣的依据
二、常见化学电源1.一次电池
2MnO2+2H++2e-===2MnO(OH)
Zn+2OH--2e-===Zn(OH)2
2.二次电池(1)铅酸蓄电池①结构:铅酸蓄电池是由两组栅状极板交替排列而成,正极板上覆盖有　　　　,负极板上覆盖有　　　　,　　　　作电解质溶液。 
②工作原理铅酸蓄电池放电时的电极反应如下:负极:　　　　　　　　　　　　　　　　　; 正极:　　　　　　　　　　　　　　　　　; 总反应:Pb+PbO2+2H2SO4===2PbSO4+2H2O。【注意】铅酸蓄电池的充电过程与其放电过程相反。
(2)锂离子电池①特点:锂离子电池具有　　　　　　、　　　　　　、储存和输出能量大等特点。 ②示例:一种锂离子电池如下:
名师点拨化学电源的优点化学电源是能够实际应用的电池,其优点如下:
教材拓展锌银电池及工作原理(1)锌银电池(一次电池)的负极是Zn,正极是Ag2O,电解质是KOH,纽扣式锌银电池的结构如图所示:
(2)工作原理负极反应:Zn+2OH--2e-===Zn(OH)2(氧化反应)正极反应:Ag2O+H2O+2e-===2Ag+2OH-(还原反应)电池总反应:Zn+Ag2O+H2O===Zn(OH)2+2Ag
深度思考在铅酸蓄电池放电过程中,电路中通过2 ml电子,正极质量发生怎样的变化?变化多少克?消耗H2SO4的物质的量是多少?
提示 正极质量增加64 g,消耗H2SO4的物质的量为2 ml。
温馨提示二次电池的充电过程(1)二次电池的充电遵循电解原理(第2节学习)。(2)充电时,负极连接直流电源负极,电极(阴极)反应(还原反应)是放电时的逆反应;正极连接直流电源正极,电极(阳极)反应(氧化反应)是放电时的逆反应。
正误判断(1)碱性锌锰电池的性能更好,不易发生漏液现象。(　　)(2)铅酸蓄电池放电时,正极反应式为PbO2+ +2e-===PbSO4。(　　)(3)燃料电池中能量转化方式:化学能→热能→电能。(　　)(4)废旧电池中常含有重金属、酸或碱等,要回收利用,既能节约资源,又能减少环境污染。(　　)
重难突破•能力素养全提升
探究角度1一次电池及分析例1一种热激活电池的基本结构如图所示,其中作为电解质的无水LiCl-KCl混合物一旦受热熔融,电池瞬间即可输出电能,该电池总反应为PbSO4+2LiCl+Ca===CaCl2+Li2SO4+Pb。下列关于该电池的说法正确的是(　　)A.负极为钙电极,发生还原反应B.放电过程中,Li+向钙电极移动C.常温时,在正负极之间连上电流计,指针不偏转D.正极反应物为LiCl
解析 钙电极为热激活电池的负极,钙在负极失去电子发生氧化反应,A错误;钙电极为热激活电池的负极,硫酸铅电极为正极,则阳离子锂离子向硫酸铅电极移动,B错误;常温下,电解质不是熔融态,不能电离出自由移动的离子,不能形成原电池,不能产生电流,故在正负极之间连接电流计,指针不偏转,C正确;硫酸铅电极为正极,锂离子作用下,硫酸铅在正极得到电子发生还原反应生成铅和硫酸锂,则正极反应物为Li+,不是LiCl,D错误。
[对点训练1](2024·河北保定六校联考)锌锰干电池是生活中常用的电池,普通锌锰干电池和碱性锌锰干电池的结构分别如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.锌锰干电池属于一次电池,用完不可随意丢弃B.普通锌锰干电池和碱性锌锰干电池放电过程中锌均发生氧化反应C.放电时,普通锌锰干电池的石墨电极上发生的电极反应为 +2e-===N2↑+4H2↑D.放电时,碱性锌锰干电池正极反应式为2MnO2+2H2O+2e-===2MnO(OH)+2OH-
解析 锌锰干电池属于一次电池,含有重金属离子,用完不可随意丢弃,A正确;普通锌锰干电池和碱性锌锰干电池都是锌作负极,放电过程中锌均发生氧化反应,B正确;放电时,普通锌锰干电池的石墨电极上MnO2得电子发生还原反应,不会生成N2,C错误;放电时,碱性锌锰干电池正极反应式为2MnO2+2H2O+2e-===2MnO(OH)+2OH-,D正确。
探究角度2二次电池及分析例2(2023·全国乙卷,12题改编)室温钠-硫电池被认为是一种成本低、比能量高的能源存储系统。一种室温钠-硫电池的结构如图所示。将钠箔置于聚苯并咪唑膜上作为一个电极,表面喷涂有硫黄粉末的炭化纤维素纸作为另一电极。工作时,在硫电极发生反应:
下列叙述错误的是(　　)A.放电时,Na+从硫电极向钠电极迁移B.放电时,外电路电子流动的方向是a→b
D.炭化纤维素纸的作用是增强硫电极导电性能
解析 该钠-硫电池的负极为Na,正极为S。放电时,阳离子向正极移动,故Na+从钠电极向硫电极迁移,A错误;放电时,外电路中电子由负极移向正极(a→b),B正确;放电时,正极为硫放电,电极反应式为2Na++ +2e-===Na2Sx,C正确;利用炭化纤维素纸易导电的性质,可增强电极的导电性能,D正确。
【变式设问】该钠-硫电池能否利用Na2SO4等盐的水溶液作电解质溶液?为什么?
提示 不能;钠是非常活泼的金属,与水剧烈反应生成NaOH和H2。
[对点训练2](2024·安徽宿州十三校联考)我国科学家研发了一种水系可逆Zn-CO2电池,电极材料为金属锌和选择性催化材料,电池工作时,双极膜(由阴、阳膜复合而成)层间的H2O解离成H+和OH-,在外加电场中可透过相应的离子膜定向移动,电池工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.放电时,电池负极反应为Zn+4OH-+2e-=== [Zn(OH)4]2-B.放电时,电池正极反应为CO2+2H++2e-===HCOOHC.放电时,电解质溶液1中阴离子向双极膜移动D.电解质溶液2可以是碱性溶液
解析 放电时,锌为原电池负极,碱性条件下失去电子发生氧化反应,生成[Zn(OH)4]2-,电极反应式为Zn+4OH--2e-=== [Zn(OH)4]2-,A错误;放电时,右侧电极为正极,酸性条件下二氧化碳在正极得到电子发生还原反应生成甲酸,电极反应式为CO2+2H++2e-===HCOOH,B正确;放电时,金属锌是负极,电解质溶液1中阴离子向锌电极移动,C错误;电解质溶液1是碱性溶液,电解质溶液2是酸性溶液,D错误。
1.燃料电池燃料电池在工作时,燃料和氧化剂连续地由外部供给并在电极上进行反应,　　　　　　不断地被排出,可以连续地提供　　　　。 2.氢氧燃料电池(1)氢氧燃料电池以　　　　为燃料,　　　　为氧化剂,铂作电极材料,电解质溶液可以是酸性的,也可以是碱性的。 
(2)氢氧燃料的工作原理
2H2-4e-===4H+
2H2-4e-+4OH-===4H2O
O2+4e-+4H+===2H2O
O2+4e-+2H2O===4OH-
名师点拨燃料电池的构成(1)燃料电池由燃料极、空气极和离子导体构成。(2)电极材料不参与氧化还原反应,大多具有较强的催化活性,多采用多孔碳、多孔镍(钯、铂等)。(3)离子导体可以是电解质溶液(酸性、中性或碱性),也可以是熔融盐(氧化物)或固体电解质。
探究角度燃料电池及分析例题(2024·湖南部分重点校联考)NO-空气质子交换膜燃料电池将化学能转化成电能的同时,实现了制硝酸、发电、环保三位一体的结合,其原理如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.Pt2电极的电势高于Pt1电极的电势B.燃料电池总反应为4NO+3O2+2H2O===4HNO3C.Pt1电极附近发生的反应为NO+2H2O+3e-=== +4H+D.该电池放电时H+从Pt1电极通过质子交换膜向Pt2电极移动
解析 根据NO+水→硝酸可知,N元素的化合价升高,说明Pt1电极为负极,故Pt2电极的电势高于Pt1电极的电势,A正确;根据正负极反应物和产物得到燃料电池总反应为4NO+3O2+2H2O===4HNO3,B正确;Pt1电极NO变为硝酸,则负极附近发生的反应为NO+2H2O-3e-=== +4H+,C错误;原电池中阳离子向正极移动,则该电池放电时H+从Pt1电极通过质子交换膜向Pt2电极移动,D正确。
图解要点　NO-空气质子交换膜燃料电池中物质变化分析如下:
思维建模　分析燃料电池类题的思维模型
[对点训练](2024·福建莆田五校联盟联考)如图是甲烷燃料电池的工作原理模拟示意图。下列说法不正确的是(　　)A.电极B为正极B.CH4在电极A上发生氧化反应C.电极A区发生反应:CH4+10OH--8e-=== +7H2OD.当有8 ml e-通过外电路时,有10 ml OH-通过阴离子交换膜
解析 CH4通入电极A,O2通入电极B,则电极A是负极,电极B是正极,A正确;电解质溶液是KOH溶液,电极A上CH4发生氧化反应,电极反应式为CH4+10OH--8e-=== +7H2O,B、C正确;正极反应式为O2+2H2O+4e-===4OH-,当有8 ml e-通过外电路时,正极上生成8 ml OH-,为维持右侧正极区溶液呈电中性,有8 ml OH-通过阴离子交换膜,D错误。
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题组1一次电池和二次电池1.(2024·河南开封五县联考)有关下列装置的说法不正确的是(　　)
A.图1所示不能构成原电池B.图2锌锰干电池属于一次电池,锌作负极C.图3是“纸电池”,Zn片失去电子,发生氧化反应D.图4电池Al电极反应式为Al+3H2O-3e-===Al(OH)3+3H+
解析 图1所示装置没有形成闭合回路,不能构成原电池,A正确;锌锰干电池中,锌作负极,发生氧化反应被消耗,B正确;“纸电池”中由于Zn比Cu活泼,锌片作负极,锌片失去电子发生氧化反应,C正确;由Mg、Al、NaOH溶液组成原电池,铝与NaOH溶液反应而失去电子,则Al作负极,电极反应式为Al+4OH--3e-=== [Al(OH)4]-,D错误。
2.(2024·湖北武汉常青联合体联考)碱性电池具有容量大、放电电流大的特点,因而得到广泛应用。碱性锌锰电池以KOH溶液为电解液,电池总反应为Zn+2MnO2+2H2O===Zn(OH)2+2MnO(OH)。下列说法不正确的是(　　)A.电池工作时,锌为负极B.电池正极的电极反应式为2MnO2+2H2O+2e-===2MnO(OH)+2OH-C.电池工作时,电解液中的OH-移向正极D.外电路中每通过0.2 ml 电子,锌的质量理论上减少6.5 g
解析 由电池总反应可知,Zn被氧化生成Zn(OH)2,故锌为负极,A正确;MnO2作正极,发生还原反应生成MnO(OH),电极反应式为2MnO2+2H2O+2e-===2MnO(OH)+2OH-,B正确;电池工作时,阴离子向负极移动,则电解液中的OH-移向负极,C错误;Zn电极反应式为Zn-2e-===Zn2+,则外电路中通过0.2 ml 电子时,理论上消耗0.1 ml Zn,其质量为6.5 g,D正确。
题组2燃料电池3.(2024·福建福州六校期中)肼(N2H4)暴露在空气中容易爆炸,但利用其制作的燃料电池是一种理想的电池,具有容量大、能量转化效率高、产物无污染等特点,其工作原理如图所示。下列叙述正确的是(　　)(提示:阳离子交换膜只允许阳离子通过)A.负极反应为4OH-+N2H4-4e-===N2↑+4H2OB.当消耗1 ml O2时,有2 ml Na+由甲槽向乙槽迁移C.电池工作时,正极附近的pH降低D.若去掉离子交换膜,电池也能正常工作
解析 燃料电池中负极发生氧化反应,则负极的电极反应式应为N2H4+4OH--4e-===N2↑+4H2O,A正确;消耗1 ml O2时,转移4 ml 电子,根据正极反应O2+2H2O+4e-===4OH-可知,同时生成4 ml OH-,则有4 ml Na+由甲槽向乙槽迁移,B错误;在NaOH溶液中,正极反应式为O2+2H2O+4e-===4OH-,反应生成OH-,pH增大,C错误;若撤走阳离子交换膜后,肼会与水中溶解的氧气直接接触,易发生爆炸,无法正常工作,D错误。
4.执法交警最常用的一种酒精检测仪的工作原理示意图如图所示,其反应原理为CH3CH2OH+O2===CH3COOH+H2O,被测者呼出气体中所含的酒精被输送到电池中反应产生微小电流,该电流经电子放大器放大后在液晶显示屏上显示其酒精含量。下列说法正确的是(　　)
A.呼出气体中酒精含量越高,微处理器中通过的电流越小B.电解质溶液中的H+移向a电极C.b为正极,电极反应式为O2+2H2O+4e-===4OH-D.a极上的电极反应式为CH3CH2OH+H2O-4e-===CH3COOH+4H+