《常見的化學(xué)電源》

復(fù)習(xí)課

學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解常見化學(xué)電源的種類及其工作原理。2.能夠書寫常見化學(xué)電源的電極反應(yīng)式和總反應(yīng)方程式。

課標(biāo)要求1.了解電解池的工作原理。2.能分析、解釋電解池的工作原理，能設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的電解池

素養(yǎng)目標(biāo)證據(jù)推理與模型認(rèn)知：理解原電池的構(gòu)造及工作原理；能建立氧化還原反應(yīng)與原電池的關(guān)聯(lián)；能建立電化學(xué)原理與裝置間的關(guān)聯(lián)；能解釋實(shí)際電池的工作原理；能判斷裝置是否產(chǎn)生電流；能判斷電流方向和離子移動(dòng)方向，預(yù)測(cè)電極反應(yīng)及現(xiàn)象，書寫陌生電極反應(yīng)式核心考點(diǎn)核心命題角度考題取樣命題情境素養(yǎng)能力原電池原電池的工作原理2016海南,11學(xué)習(xí)探索歸納與論證新型電池的電極反應(yīng)式的書寫2020山東,10學(xué)術(shù)探索歸納與論證

常見的化學(xué)電源

燃料電池2015江蘇,10學(xué)術(shù)探索歸納與論證金屬-空氣電池(熱點(diǎn)角度)2016浙江,11學(xué)術(shù)探索歸納與論證鋰電池(熱點(diǎn)角度)2016四川,5生活實(shí)踐歸納與論證

考情分析高考怎么考高考中常精心選擇新型電池創(chuàng)設(shè)命題情境,體現(xiàn)“創(chuàng)新性”和“應(yīng)用性”;也常結(jié)合圖示和信息,考查電極名稱判斷、電極反應(yīng)式書寫等必備知識(shí)和證據(jù)推理與模型認(rèn)知核心素養(yǎng),體現(xiàn)“基礎(chǔ)性”和“綜合性”。命題主要有兩種形式:(1)在選擇題中,常以新型電池的形式對(duì)原電池的工作原理進(jìn)行考查;(2)在非選擇題中,常結(jié)合元素化合物、物質(zhì)的分離和提純等知識(shí),考查電極反應(yīng)式的書寫以及利用得失電子守恒進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。

考情分析1.一次電池

負(fù)極反應(yīng)式：

；正極反應(yīng)式：

；總反應(yīng)：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2MnO2＋H2O＋e－===MnOOH＋OH－

基礎(chǔ)知識(shí)過(guò)關(guān)

負(fù)極反應(yīng)式：

；正極反應(yīng)式：

；總反應(yīng)：Zn＋Ag2O===ZnO＋2AgZn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2OAg2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－

基礎(chǔ)知識(shí)過(guò)關(guān)2.二次電池鉛蓄電池是最常見的二次電池，總反應(yīng)：Pb＋PbO2＋2H2SO4

2PbSO4＋2H2O。(1)放電時(shí)：負(fù)極反應(yīng)式：

；正極反應(yīng)式：

。放電時(shí)，當(dāng)外電路上有2mole－通過(guò)時(shí)，溶液中消耗H2SO4

mol。2

基礎(chǔ)知識(shí)過(guò)關(guān)(2)充電時(shí)：陰極反應(yīng)式：

；陽(yáng)極反應(yīng)式：

。充電一段時(shí)間電解質(zhì)溶液的pH

(填“增大”“減小”或“不變”)。減小提醒充電時(shí)電極的連接，負(fù)接負(fù)作陰極，正接正作陽(yáng)極。

基礎(chǔ)知識(shí)過(guò)關(guān)3.燃料電池(1)氫氧燃料電池是目前最成熟的燃料電池，常見的燃料除H2外，還有CO、水煤氣(CO和H2)、烴類(如CH4)、醇類(如CH3OH)、醚類(如CH3OCH3)、氨(NH3)、肼(H2N—NH2)等。如無(wú)特別提示，燃料電池反應(yīng)原理類似于燃料的燃燒。(2)燃料電池的電解質(zhì)常有四種類型：酸性條件、堿性條件、固體電解質(zhì)(可傳導(dǎo)O2－)、熔融碳酸鹽，不同電解質(zhì)會(huì)對(duì)總反應(yīng)式、電極反應(yīng)式有影響。

基礎(chǔ)知識(shí)過(guò)關(guān)(3)以甲醇為燃料，寫出下列介質(zhì)中的電極反應(yīng)式。①酸性溶液(或含質(zhì)子交換膜)正極：

，負(fù)極：

。②堿性溶液正極：

，負(fù)極：

。O2＋4e－＋4H＋===2H2OCH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋O2＋4e－＋2H2O===4OH－

基礎(chǔ)知識(shí)過(guò)關(guān)③固體氧化物(其中O2－可以在固體介質(zhì)中自由移動(dòng))正極：

，負(fù)極：

。④熔融碳酸鹽(

)正極(通入CO2)：

，負(fù)極：

。O2＋4e－===2O2－CH3OH－6e－＋3O2－===CO2＋2H2O

基礎(chǔ)知識(shí)過(guò)關(guān)1.干電池根據(jù)電池內(nèi)的電解質(zhì)分為酸性電池和堿性電池(

)2.手機(jī)、電腦中使用的鋰離子電池屬于一次電池(

)3.鎳鎘電池不能隨意丟棄的主要原因是鎳、鎘的資源有限，價(jià)格昂貴(

)4.鉛蓄電池放電時(shí)，正極與負(fù)極質(zhì)量均增加(

)5.二次電池充電時(shí)，陰極連接電源的負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng)(

)6.鉛蓄電池放電時(shí)的負(fù)極和充電時(shí)的陽(yáng)極均發(fā)生還原反應(yīng)(

)7.燃料電池工作時(shí)燃料在電池中燃燒，然后熱能轉(zhuǎn)化為電能(

)8.在原電池中，正極本身一定不參與電極反應(yīng)，負(fù)極本身一定發(fā)生氧化反應(yīng)(

)√××√√×××

自查自糾一、多樣化的燃料電池1.燃料電池是燃料(如CO、H2、CH4、C2H6等)與氧氣(或空氣)反應(yīng)將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置，若電解質(zhì)溶液是強(qiáng)堿溶液，下列關(guān)于乙烷(C2H6)燃料電池的說(shuō)法正確的是A.通入5.6LO2完全反應(yīng)后，有1mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移B.負(fù)極反應(yīng)式：C2H6＋18OH－＋14e－===

＋12H2OC.該電池工作時(shí)，正極附近溶液的堿性增強(qiáng)D.燃料電池的優(yōu)點(diǎn)之一是燃料反應(yīng)時(shí)化學(xué)能全部轉(zhuǎn)化為電能√

典型例題氣體所處的狀態(tài)未知，不能計(jì)算5.6LO2的物質(zhì)的量，故A錯(cuò)誤；乙烷燃料電池中，負(fù)極上乙烷失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電解質(zhì)溶液呈堿性，則其電極反應(yīng)式為C2H6＋18OH－－14e－===2

＋12H2O，故B錯(cuò)誤；該電池工作時(shí)，正極反應(yīng)為O2＋4e－＋2H2O===4OH－，生成OH－，正極附近溶液的堿性增強(qiáng)，故C正確；燃料的化學(xué)能不能全部轉(zhuǎn)化為電能，還轉(zhuǎn)化為熱能等其他形式的能量，故D錯(cuò)誤。2.如圖所示是一種以液態(tài)肼(N2H4)為燃料，氧氣為氧化劑，某固體氧化物為電解質(zhì)的新型燃料電池。該固體氧化物電解質(zhì)的工作溫度在700～900℃時(shí)，O2－可在該固體氧化物電解質(zhì)中自由移動(dòng)，反應(yīng)產(chǎn)物均為無(wú)毒無(wú)害的物質(zhì)。下列說(shuō)法正確的是A.電池內(nèi)的O2－由電極乙移向電極甲B.電池總反應(yīng)為N2H4＋2O2===2NO＋2H2OC.當(dāng)電極甲上有1molN2H4消耗時(shí)，電極乙上有22.4L

O2參與反應(yīng)D.電池外電路的電子由電極乙移向電極甲√

變式訓(xùn)練該裝置中電極甲為負(fù)極，電極乙為正極，所以O(shè)2－由電極乙移向電極甲，A項(xiàng)正確；電池的總反應(yīng)為N2H4＋O2===N2＋2H2O，B項(xiàng)錯(cuò)誤；當(dāng)電極甲上消耗1molN2H4時(shí)，電極乙上就有1molO2參與反應(yīng)，但題目沒(méi)有指明是否處于標(biāo)準(zhǔn)狀況，C項(xiàng)錯(cuò)誤；在外電路中，電子由負(fù)極(電極甲)移向正極(電極乙)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。二、電極反應(yīng)式的書寫3.有如圖所示的四個(gè)裝置，回答相關(guān)問(wèn)題：(1)圖①中，Mg作_____極。(2)圖②中，Mg作____極，寫出負(fù)極反應(yīng)式：_______________________________，正極反應(yīng)式：__________________________，總負(fù)正2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑反應(yīng)的離子方程式：___________________________________。

典型例題(3)圖③中，F(xiàn)e作_____極，寫出負(fù)極反應(yīng)式：__________________，正極反應(yīng)式：______________________________，總反應(yīng)的化學(xué)方程式：______________________________________________。(4)圖④裝置能否構(gòu)成原電池？______(填“能”或“否”)，若能構(gòu)成原電池，正極為_____，電極反應(yīng)式為_________________________(若不能構(gòu)成原電池，后兩問(wèn)不用回答)。正Cu－2e－===Cu2＋Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O能CuO2＋4e－＋2H2O===4OH－

典型例題4.根據(jù)電池反應(yīng)書寫電極反應(yīng)式。(1)堿性鐵電池的電池反應(yīng)為3Zn＋2K2FeO4＋8H2O===3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH。負(fù)極反應(yīng)式：_____________________________，正極反應(yīng)式：____________________________________。(2)一種鋰電池的反應(yīng)為CoO2＋LiC6===LiCoO2＋C6，Li原子嵌入電池負(fù)極材料碳(C6)中。負(fù)極反應(yīng)式：______________________，正極反應(yīng)式：___________________________。Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2LiC6－e－===Li＋＋C6CoO2＋Li＋＋e－===LiCoO2

變式訓(xùn)練(3)Mg-AgCl電池是一種能被海水激活的一次性貯備電池，電池反應(yīng)方程式：2AgCl＋Mg===Mg2＋＋2Ag＋2Cl－。負(fù)極反應(yīng)式：___________________，正極反應(yīng)式：_______________________。Mg－2e－===Mg2＋AgCl＋e－===Ag＋Cl－

變式訓(xùn)練(1)電極反應(yīng)式書寫的一般方法(2)已知總反應(yīng)式的復(fù)雜電極反應(yīng)式的書寫方法①首先寫出較簡(jiǎn)單的電極反應(yīng)式。②復(fù)雜電極反應(yīng)式＝總反應(yīng)式－簡(jiǎn)單電極反應(yīng)式。③注意電子守恒。返回1.(2023·海南，8)利用金屬Al、海水及其中的溶解氧可組成電池，如圖所示。下列說(shuō)法正確的是A.b電極為電池正極B.電池工作時(shí)，海水中的Na＋向a電極移動(dòng)C.電池工作時(shí)，緊鄰a電極區(qū)域的海水呈強(qiáng)堿性D.每消耗1kgAl，電池最多向外提供37mol電子的電量√1234

典型例題1234電池工作時(shí)，陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，故海水中的Na＋向b電極移動(dòng)，B錯(cuò)誤；電池工作時(shí)，a電極反應(yīng)為鋁失去電子生成鋁離子：Al－3e－===Al3＋，鋁離子水解使緊鄰a電極區(qū)域的海水呈酸性，C錯(cuò)誤；2.(2023·廣東，6)負(fù)載有Pt和Ag的活性炭，可選擇性去除Cl－實(shí)現(xiàn)廢酸的純化，其工作原理如圖。下列說(shuō)法正確的是A.Ag作原電池正極B.電子由Ag經(jīng)活性炭流向PtC.Pt表面發(fā)生的電極反應(yīng)：O2＋2H2O＋4e－===4OH－D.每消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下11.2L的O2，最多去除1molCl－√1234

變式訓(xùn)練1234由題圖分析可知，Cl－在Ag極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，Ag為負(fù)極，A錯(cuò)誤；電子由負(fù)極Ag經(jīng)活性炭流向正極Pt，B正確；溶液為酸性，故Pt表面發(fā)生的電極反應(yīng)為O2＋4H＋＋4e－===2H2O，C錯(cuò)誤；每消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下11.2L的O2，轉(zhuǎn)移2mol電子，最多去除2molCl－，D錯(cuò)誤。3.(2021·重慶，12)CO2電化學(xué)傳感器是將環(huán)境中CO2濃度轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的裝置，工作原理如圖所示，其中YSZ是固體電解質(zhì)，當(dāng)傳感器在一定溫度下工作時(shí)，在熔融Li2CO3和YSZ之間的界面X會(huì)生成固體Li2O。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是A.

遷移方向?yàn)榻缑鎄―→電極bB.電極a上消耗的O2和電極b上產(chǎn)生的CO2的物質(zhì)的量之

比為1∶1C.電極b為負(fù)極，發(fā)生的電極反應(yīng)為2

－4e－===O2↑

＋2CO2↑D.電池總反應(yīng)為L(zhǎng)i2CO3===Li2O＋CO2↑1234√

典型例題1234根據(jù)圖示可知，電極a上O2得到電子變?yōu)镺2－，則a為正極；在電極b上熔融Li2CO3失去電子變?yōu)镃O2、O2，則b為負(fù)極。

會(huì)向負(fù)極區(qū)移動(dòng)，A正確；依據(jù)