2021版高考化学一轮复习专题6化学反应与能量变化2原电池课件苏教版 100页

第二单元　原　电　池 考点 1: 原电池的工作原理及应用 一、原电池的工作原理 (b) 1. 原电池的概念及反应本质 : 把 _______ 转化为 _____ 的装 置 , 其本质是发生了 _________ 反应。 化学能 电能 氧化还原 2. 原电池的工作原理 ( 以铜锌原电池为例 ) 电极 名称 负极 正极 电极 材料 _____ _____ 电极 反应 ______________ ______________ 电极 质量 变化 _____ _____ 锌片 铜片 Zn-2e - ====Zn 2+ Cu 2+ +2e - ====Cu 减小 增大 电极名称 负极 正极 反应类型 _____ 反应 _____ 反应 电子流向 由 ___ 沿导线流向 ___ 盐桥中离 子移向 盐桥含饱和 KCl 溶液 ,K + 移向 ___ 极 , Cl - 移向 ___ 极 氧化 还原 Zn Cu 正 负 电极名称 负极 正极 盐桥 作用 a. 连接内电路形成闭合回路。 b. 维持两电极电势差 ( 中和电荷 ), 使电池 能持续提供电流。 装置差 异比较 原电池 Ⅰ: 温度升高 , 化学能转化为电能和 热能 , 两极反应在相同区域 , 部分 Zn 与 Cu 2+ 直接反应 , 使电池效率降低 ; 原电池 Ⅱ: 温度不变 , 化学能只转化为 _____, 两极反应在不同区域 ,Zn 与 Cu 2+ 隔离 , 电池 效率提高 , 电流稳定。 电能 3. 原电池的构成条件 电极 两极为导体 , 且存在活动性差异 溶液 两极插入 _______ 溶液中 回路 形成闭合回路或两极直接接触 本质 看能否自发地发生 _________ 反应 电解质 氧化还原 4. 原电池中的三个“移动方向”和“一个类型” (1) 电子方向 : 从 ___ 极流出沿导线流入 ___ 极。 (2) 电流方向 : 从 ___ 极沿导线流向 ___ 极。 (3) 离子迁移方向 : 电解质溶液中 , 阴离子向 ___ 极迁移 , 阳离子向 ___ 极迁移。 (4) 反应类型 : 负极失电子发生 _________, 正极得电子发 生 _________ 。 负 正 正 负 负 正 氧化反应 还原反应 5. 原电池正、负极的判断方法 二、原电池原理的应用 (b 、 c) 1. 比较金属的活动性强弱 原电池中 ,_____ 一般是活动性较强的金属 ,_____ 一般是 活动性较弱的金属 ( 或导电的非金属 ) 。 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。 负极 正极 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。 如要保护一个铁质的输水管道不被腐蚀 , 可用导线将其 与一块锌块相连 , 锌块作原电池的 _____ 。  正极 负极 4. 设计原电池 (1) 将氧化还原反应分成两个半反应。 (2) 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。 ①电极材料的选择 : 选择活泼性较强的金属作为原电池 的 _____; 活泼性较弱的金属或导电的非金属作为 _____ 。 负极 正极 ② 电解质溶液的选择 : 电解质溶液能与 _____ 发生反应。 如果两个半反应在两个容器中进行 ( 中间连接盐桥 ), 则 每个容器中的电解质溶液的阳离子与电极材料相同。 负极 (3) 根据 Cu+2Ag + ====Cu 2+ +2Ag 设计电池 : 【 典例精析 】【 典例 】 (2019· 全国卷 Ⅰ) 利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成 , 电池工作时 MV 2+ /MV + 在电极与酶之间传递电子 , 示意图如下所示。下列说法错误的是 ( 　　 ) A. 相比现有工业合成氨 , 该方法条件温和 , 同时还可提 供电能 B. 阴极区 , 在氢化酶作用下发生反应 H 2 +2MV 2+ ====2H + +2MV + C. 正极区 , 固氮酶为催化剂 ,N 2 发生还原反应生成 NH 3 D. 电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动 【 解析 】 选 B 。相比现有工业合成氨 , 该方法选用酶作 催化剂 , 条件温和 , 同时利用 MV + 和 MV 2+ 的相互转化 , 化学 能转化为电能 , 故可提供电能 , 故 A 正确 ; 左室为负极区 , MV + 在负极失电子发生氧化反应生成 MV 2+ , 电极反应式为 MV + -e - ====MV 2+ , 放电生成的 MV 2+ 在氢化酶的作用下与 H 2 反应生成 H + 和 MV + , 反应的方程式为 H 2 +2MV 2+ 2H + + 2MV + , 故 B 错误 ; 右室为正极区 ,MV 2+ 在正极得电子发 氢化酶 ===== 生还原反应生成 MV + , 电极反应式为 MV 2+ +e - ====MV + , 放电生成的 MV + 与 N 2 在固氮酶的作用下反应生成 NH 3 和 MV 2+ , 故 C 正确 ; 电池工作时 , 氢离子 ( 即质子 ) 通过交换膜由负极向正极移动 , 故 D 正确。 【 强化训练 】 1. 思维诊断 ( 正确的打“√” , 错的打“ ×”) (1) 活泼性强的金属一定为负极 , 发生氧化反应。 ( 　　 ) 提示 : × 。例如 Mg-Al 用导线连接后 , 插入 NaOH 溶液中 , Mg 是正极 ,Al 是负极。 (2) 电解质溶液中的离子通过盐桥移向两极。 ( 　　 ) 提示 : × 。电解质溶液中的离子不能通过盐桥移向两极 , 盐桥中 ( 含饱和 KCl 溶液 ) 离子移动方向 : 阳离子 (K + ) 移向正极 , 阴离子 (Cl - ) 移向负极。 (3) 负极材料不与电解质溶液反应就不能构成原电池。 ( 　　 ) 提示 : × 。如燃料电池中的负极为惰性电极 , 该电极就不与电解质溶液反应。 (4)CaO+H 2 O====Ca(OH) 2 可以放出大量的热 , 故可把该反应设计成原电池 , 其中的化学能转化为电能。 ( 　　 ) 提示 : × 。 CaO+H 2 O====Ca(OH) 2 不属于氧化还原反应 , 故不能设计成原电池。 (5)10 mL 浓度为 1 mol·L -1 的盐酸与过量的锌粉反应 , 若加入适量的 CuSO 4 溶液能减慢反应速率但又不影响氢气生成量。 ( 　　 ) 提示 : × 。加入 CuSO 4 溶液与 Zn 发生置换反应 :CuSO 4 +Zn ====Cu+ZnSO 4 , 生成的 Cu 与 Zn 和盐酸构成原电池 , 会加快反应速率。 2. 银锌电池是一种常见化学电源 , 其反应原理 :Zn+Ag 2 O+ H 2 O====Zn(OH) 2 +2Ag, 其工作示意图如下。下列说法不正确的是 ( 　　 ) A.Zn 电极是负极 B.Ag 2 O 电极发生还原反应 C.Zn 电极的电极反应式 :Zn-2e - +2OH - ====Zn(OH) 2 D. 放电前后电解质溶液的 pH 保持不变 【 解析 】 选 D 。根据反应 :Zn+Ag 2 O+H 2 O====Zn(OH) 2 +2Ag, 锌元素的化合价升高 , 失电子 , 发生氧化反应生成 Zn(OH) 2 , 作原电池的负极 , 电极反应式为 Zn-2e - +2OH - ====Zn(OH) 2 ,A 和 C 选项都正确 ; 银元素的化合价降低 , 得电子 , 发生还原反应生成 Ag, 作原电池的正极 , 电极反应式为 Ag 2 O+2e - +H 2 O====2Ag+2OH - ,B 选项正确 ; 根据总反应式可知 ,KOH 没有参与总反应 , 但是反应消耗了水 , 使溶液的体积变小 , c (OH - ) 变大 , 溶液的 pH 升高 ,D 选项错误。 3.(2019· 延安模拟 )X 、 Y 、 Z 、 M 、 N 代表五种金属 , 有以下化学反应 : (1) 水溶液中 X+Y 2+ ====X 2+ +Y; (2)Z+2H 2 O( 冷水 )====Z(OH) 2 +H 2 ↑; (3)M 、 N 为电极 , 与 N 盐溶液组成原电池 , 电极反应为 M-2e - ====M 2+ ; (4)Y 可以溶于稀硫酸中 ,M 不被稀硫酸氧化。则这五种金属的活动性由弱到强的顺序是 ( 　　 ) A.MN; 由 (4) 可得 ,M