【考情分析】
原電池的內(nèi)容是高考的??贾R(shí)點(diǎn)之一,常以選擇題的形式考查原電池的工作原理,如判斷電極反應(yīng)式和電池反應(yīng)方程式的正誤,電子或陰陽(yáng)離子的移向,及依據(jù)電極反應(yīng)式判斷電極及電解質(zhì)溶液中的現(xiàn)象;以填空題的形式考查新型原電池電極反應(yīng)式和電池反應(yīng)式的書(shū)寫。
【核心素養(yǎng)分析】
1.變化觀念與平衡思想:認(rèn)識(shí)原電池反應(yīng)的本質(zhì)是自發(fā)的氧化還原反應(yīng);能多角度、動(dòng)態(tài)地分析原電池中物質(zhì)的變化及能量的轉(zhuǎn)換。
2.證據(jù)推理與模型認(rèn)知:能利用典型的原電池裝置,分析原電池原理,建立解答原電池問(wèn)題的思維模型,并利用模型揭示其本質(zhì)及規(guī)律。
3.科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任:具有可持續(xù)發(fā)展意識(shí)和綠色化學(xué)觀念,能對(duì)與原電池有關(guān)的社會(huì)熱點(diǎn)問(wèn)題做出正確的價(jià)值判斷與分析。
【網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建】
【知識(shí)梳理】
智能點(diǎn)一 原電池的工作原理及應(yīng)用
1.概念和反應(yīng)本質(zhì)
原電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,其反應(yīng)本質(zhì)是自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。
2.構(gòu)成條件
(1)一看反應(yīng):看是否有能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)發(fā)生(一般是活潑性強(qiáng)的金屬與電解質(zhì)溶液反應(yīng))。
(2)二看兩電極:一般是活潑性不同的兩電極。
(3)三看是否形成閉合回路,形成閉合回路需三個(gè)條件:
①電解質(zhì)溶液;
②兩電極直接或間接接觸;
③兩電極插入電解質(zhì)溶液中。
3.工作原理
以鋅銅原電池為例
(1)反應(yīng)原理
①電子移動(dòng)方向:鋅失電子逐漸溶解變成Zn2+進(jìn)入溶液,電子從負(fù)極經(jīng)導(dǎo)線流入正極。
②離子移動(dòng)方向:陰離子向負(fù)極移動(dòng)(如SOeq \\al(2-,4)),陽(yáng)離子向正極移動(dòng)(如Zn2+和H+,溶液中H+在正極上得電子形成氫氣在銅片上冒出)。
③兩極電極反應(yīng)式
負(fù)極(鋅極):Zn-2e-===Zn2+(氧化反應(yīng))。
正極(銅極):2H++2e-===H2(還原反應(yīng))。
總反應(yīng):Zn+2H+===Zn2++H2↑。
(2)單液原電池和雙液原電池對(duì)比
(3)雙液原電池中鹽橋的組成和作用
①鹽橋中裝有飽和的KCl、KNO3等溶液和瓊膠制成的膠凍。
②鹽橋中離子移向:鹽橋含飽和KCl(KNO3)溶液,K+移向正極,Cl-(NO3-)移向負(fù)極
③鹽橋的作用:a.連接內(nèi)電路,形成閉合回路;b.平衡電荷,使原電池不斷產(chǎn)生電流。
4.原電池原理的應(yīng)用
(1)比較金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱:原電池中,負(fù)極一般是活動(dòng)性較強(qiáng)的金屬,正極一般是活動(dòng)性較弱的金屬(或非金屬)。
(2)加快化學(xué)反應(yīng)速率:一個(gè)自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng),形成原電池時(shí)會(huì)使反應(yīng)速率增大。如在Zn與稀硫酸反應(yīng)時(shí)加入少量CuSO4溶液構(gòu)成原電池,反應(yīng)速率增大。
(3)用于金屬的防護(hù):使被保護(hù)的金屬制品作原電池正極而得到保護(hù)。如要保護(hù)一個(gè)鐵質(zhì)的輸水管道或鋼鐵橋梁等,可用導(dǎo)線將其與一塊鋅塊相連,使鋅作原電池的負(fù)極。
(4)設(shè)計(jì)制作化學(xué)電源
①拆分反應(yīng):將氧化還原反應(yīng)分成兩個(gè)半反應(yīng)。
②選擇電極材料:將還原劑(一般為比較活潑的金屬)作負(fù)極,活潑性比負(fù)極弱的金屬或非金屬導(dǎo)體作正極。如果還原劑不是金屬而是其它還原性物質(zhì),可選擇惰性電極——石墨棒、鉑片作負(fù)極。
③構(gòu)成閉合回路:電解質(zhì)溶液一般要能夠與負(fù)極發(fā)生反應(yīng),或者電解質(zhì)溶液中溶解的其他物質(zhì)能與負(fù)極發(fā)生反應(yīng)(如溶解于溶液中的空氣)。如果兩個(gè)半反應(yīng)分別在兩個(gè)容器進(jìn)行(中間連接鹽橋),則兩個(gè)容器中的電解質(zhì)溶液應(yīng)含有與電極材料相同的金屬的陽(yáng)離子。
④畫(huà)裝置圖:結(jié)合要求及反應(yīng)特點(diǎn),畫(huà)出原電池裝置圖,標(biāo)出電極材料名稱、正負(fù)極、電解質(zhì)溶液等。
智能點(diǎn)二 常見(jiàn)化學(xué)電源及工作原理
1.化學(xué)電源的優(yōu)點(diǎn)和優(yōu)劣判斷標(biāo)準(zhǔn)
(1)相對(duì)其他能源,電池的優(yōu)點(diǎn)是能量轉(zhuǎn)換效率較高,供能穩(wěn)定可靠,形狀、大小可根據(jù)需要設(shè)計(jì),使用方便等。
(2)判斷電池優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)是電池單位質(zhì)量或單位體積所能輸出的比能量或比功率及可儲(chǔ)存時(shí)間的長(zhǎng)短。
2.日常生活中的幾種電池
(1)堿性鋅錳干電池——一次電池
正極反應(yīng):2MnO2+2H2O+2e-===2MnOOH+2OH-;
負(fù)極反應(yīng):Zn+2OH--2e-===Zn(OH)2;
總反應(yīng):Zn+2MnO2+2H2O===2MnOOH+Zn(OH)2。
(2)銀鋅電池——一次電池
負(fù)極反應(yīng):Zn+2OH--2e-===Zn(OH)2;
正極反應(yīng):Ag2O+H2O+2e-===2Ag+2OH-;
總反應(yīng):Zn+Ag2O+H2O===Zn(OH)2+2Ag。
(3)鋰電池——一次電池
Li-SOCl2電池可用于心臟起搏器。該電池的電極材料分別為鋰和碳,電解液是LiAlCl4-SOCl2。電池的總反應(yīng)可表示為8Li+3SOCl2===6LiCl+Li2SO3+2S。
①負(fù)極材料為鋰,電極反應(yīng)為8Li-8e-===8Li+。
②正極的電極反應(yīng)為3SOCl2+8e-===2S+SOeq \\al(2-,3)+6Cl-。
(4)二次電池(可充電電池):放電后能充電復(fù)原繼續(xù)使用
鉛蓄電池是最常見(jiàn)的二次電池,負(fù)極材料是Pb,正極材料是PbO2。
①放電時(shí)的反應(yīng)
a.負(fù)極反應(yīng):Pb+SOeq \\al(2-,4)-2e-===PbSO4;
b.正極反應(yīng):PbO2+4H++SOeq \\al(2-,4)+2e-===PbSO4+2H2O;
c.總反應(yīng):Pb+PbO2+2H2SO4===2PbSO4+2H2O。
②充電時(shí)的反應(yīng)
a.陰極反應(yīng):PbSO4+2e-===Pb+SOeq \\al(2-,4);
b.陽(yáng)極反應(yīng):PbSO4+2H2O-2e-===PbO2+4H++SOeq \\al(2-,4);
c.總反應(yīng):2PbSO4+2H2O===Pb+PbO2+2H2SO4。
注:可逆電池的充、放電不能理解為可逆反應(yīng)。
3.圖解二次電池的充放電
4.二次電池的充放電規(guī)律
(1)充電時(shí)電極的連接:充電的目的是使電池恢復(fù)其供電能力,因此負(fù)極應(yīng)與電源的負(fù)極相連以獲得電子,可簡(jiǎn)記為負(fù)接負(fù)后作陰極,正接正后作陽(yáng)極。
(2)工作時(shí)的電極反應(yīng)式:同一電極上的電極反應(yīng)式,在充電與放電時(shí),形式上恰好是相反的;同一電極周圍的溶液,充電與放電時(shí)pH的變化趨勢(shì)也恰好相反。
5.“高效、環(huán)境友好”的燃料電池
(1)氫氧燃料電池是目前最成熟的燃料電池,可分為酸性和堿性兩種。
(2)甲烷燃料電池
①酸性介質(zhì)(如H2SO4)或傳導(dǎo)質(zhì)子(H+)固體介質(zhì)
總反應(yīng)式:CH4+2O2===CO2+2H2O。
負(fù)極反應(yīng)式:CH4-8e-+2H2O===CO2+8H+。
正極反應(yīng)式:2O2+8e-+8H+===4H2O。
②堿性介質(zhì)(如KOH)
總反應(yīng)式:CH4+2O2+2OH-===COeq \\al(2-,3)+3H2O。
負(fù)極反應(yīng)式:CH4-8e-+10OH-===COeq \\al(2-,3)+7H2O。
正極反應(yīng)式:2O2+8e-+4H2O===8OH-。
③熔融鹽介質(zhì)(如K2CO3)
總反應(yīng)式:CH4+2O2===CO2+2H2O。
負(fù)極反應(yīng)式:CH4-8e-+4CO32-===5CO2+2H2O。
正極反應(yīng)式:2O2+8e-+4CO2===4CO32-。
④用能傳導(dǎo)氧離子(O2-)的固體作介質(zhì)
總反應(yīng)式:CH4+2O2===CO2+2H2O。
負(fù)極反應(yīng)式:CH4-8e-+4O2-===CO2+2H2O。
正極反應(yīng)式:2O2+8e-===4O2-。
(3)解答燃料電池題目的思維模型
(4)解答燃料電池題目的幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)
①要注意介質(zhì)是什么?是電解質(zhì)溶液還是熔融鹽或氧化物。
②通入負(fù)極的物質(zhì)為燃料,通入正極的物質(zhì)為氧氣。
③通過(guò)介質(zhì)中離子的移動(dòng)方向,可判斷電池的正負(fù)極,同時(shí)考慮該離子參與靠近一極的電極反應(yīng)。
6.化學(xué)電源中電極反應(yīng)式書(shū)寫的一般方法
(1)明確兩極的反應(yīng)物;
(2)明確直接產(chǎn)物:根據(jù)負(fù)極氧化、正極還原,明確兩極的直接產(chǎn)物;
(3)確定最終產(chǎn)物:根據(jù)介質(zhì)環(huán)境和共存原則,找出參與的介質(zhì)粒子,確定最終產(chǎn)物;
(4)配平:根據(jù)電荷守恒、原子守恒配平電極反應(yīng)式。
注意:①H+在堿性環(huán)境中不存在;②O2-在水溶液中不存在,在酸性環(huán)境中結(jié)合H+,生成H2O,在中性或堿性環(huán)境結(jié)合H2O,生成OH-;③若已知總反應(yīng)式時(shí),可先寫出較易書(shū)寫的一極的電極反應(yīng)式,然后在電子守恒的基礎(chǔ)上,總反應(yīng)式減去較易寫出的一極的電極反應(yīng)式,即得到較難寫出的另一極的電極反應(yīng)式。
【典例剖析】
高頻考點(diǎn)1 考查原電池原理
例1. (2020·陜西榆林一模)電化學(xué)氣敏傳感器可用于監(jiān)測(cè)環(huán)境中NH3的含量,其工作原理示意圖如圖所示。下列說(shuō)法正確的是( )
A.b電極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-===4OH-
B.溶液中OH-向電極b移動(dòng)
C.NH3的還原產(chǎn)物為N2
D.電流方向:由a經(jīng)外電路到b
【變式訓(xùn)練】(2020·河北唐山模擬)根據(jù)下圖,下列判斷中正確的是( )
A.燒杯a中的溶液pH降低
B.燒杯b中發(fā)生氧化反應(yīng)
C.燒杯a中發(fā)生的反應(yīng)為2H++2e-===H2↑
D.燒杯b中發(fā)生的反應(yīng)為2Cl--2e-===Cl2↑
高頻考點(diǎn)2 考查原電池正、負(fù)極的判斷
例2.分析下圖所示的四個(gè)原電池裝置,其中結(jié)論正確的是( )
A.①②中Mg作負(fù)極,③④中Fe作負(fù)極
B.②中Mg作正極,電極反應(yīng)式為6H2O+6e-===6OH-+3H2↑
C.③中Fe作負(fù)極,電極反應(yīng)式為Fe-2e-===Fe2+
D.④中Cu作正極,電極反應(yīng)式為2H++2e-===H2↑
【變式訓(xùn)練】觀察如圖所示裝置,可發(fā)現(xiàn)電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn),M棒變粗,N棒變細(xì)。表中所列的M、N、P對(duì)應(yīng)物質(zhì)可構(gòu)成該裝置的是
A.AB.BC.CD.D
高頻考點(diǎn)3 考查原電池原理的應(yīng)用
例3.A、B、C、D都是金屬,把C浸入A的硫酸鹽溶液中,C的表面有A析出;A與D組成原電池時(shí),A質(zhì)量減少;B與D構(gòu)成原電池時(shí),電子是從D經(jīng)導(dǎo)線流向B。A、B、C、D四種金屬的活動(dòng)性順序?yàn)?br>A.A>B>C>DB.A>C>D>BC.C>A>D>BD.C>D>B>A
【變式訓(xùn)練1】現(xiàn)有A、B、C、D四種金屬片:①把A、B用導(dǎo)線連接后同時(shí)浸入稀硫酸中,B表面逐漸溶解;②把C、D用導(dǎo)線連接后同時(shí)浸入稀硫酸中,C發(fā)生氧化反應(yīng);③把A、C用導(dǎo)線連接后同時(shí)浸入稀硫酸中,電子流動(dòng)方向?yàn)锳→導(dǎo)線→C
根據(jù)上述情況,下列說(shuō)法中正確的是
A.在①中,金屬片B發(fā)生還原反應(yīng)
B.在②中,金屬片C作正極
C.上述四種金屬的活動(dòng)性由強(qiáng)到弱的順序是:A>B>C>D
D.如果把B、D用導(dǎo)線連接后同時(shí)漫入稀硫酸中,則金屬片D上有氣泡產(chǎn)生
【變式訓(xùn)練2】(加快氧化還原反應(yīng)速率)把適合題意的圖像填在橫線上(用A、B、C、D表示)
(1)將等質(zhì)量的兩份鋅粉a、b分別加入過(guò)量的稀硫酸,同時(shí)向a中加入少量的CuSO4溶液,產(chǎn)生H2的體積V(L)與時(shí)間t(min)的關(guān)系是________。
(2)將過(guò)量的兩份鋅粉a、b分別加入定量的稀硫酸,同時(shí)向a中加入少量的CuSO4溶液,產(chǎn)生H2的體積V(L)與時(shí)間t(min)的關(guān)系是________。
(3)將(1)中的CuSO4溶液改成CH3COONa溶液,其他條件不變,則圖像是________。
高頻考點(diǎn)4 考查可充電電池(二次電池)
例4.(2020·新課標(biāo)Ⅰ)科學(xué)家近年發(fā)明了一種新型Zn?CO2水介質(zhì)電池。電池示意圖如圖,電極為金屬鋅和選擇性催化材料,放電時(shí),溫室氣體CO2被轉(zhuǎn)化為儲(chǔ)氫物質(zhì)甲酸等,為解決環(huán)境和能源問(wèn)題提供了一種新途徑。
下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是
A. 放電時(shí),負(fù)極反應(yīng)為
B. 放電時(shí),1 ml CO2轉(zhuǎn)化為HCOOH,轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為2 ml
C. 充電時(shí),電池總反應(yīng)為
D. 充電時(shí),正極溶液中OH?濃度升高
【變式訓(xùn)練】“天宮一號(hào)”飛行器在太空工作期間必須有源源不斷的電源供應(yīng)。其供電原理是:白天太陽(yáng)能帆板發(fā)電,將一部分電量直接供給天宮一號(hào),另一部分電量?jī)?chǔ)存在鎳氫電池里,供黑夜時(shí)使用。如圖為鎳氫電池構(gòu)造示意圖(氫化物電極為儲(chǔ)氫金屬,可看做H2直接參加反應(yīng))。下列說(shuō)法正確的是
A.充電時(shí)陰極區(qū)電解質(zhì)溶液pH降低
B.充電時(shí)陽(yáng)極反應(yīng)為Ni(OH)2-e-+OH-=NiOOH+H2O
C.放電時(shí)NiOOH在電極上發(fā)生氧化反應(yīng)
D.在使用過(guò)程中此電池要不斷補(bǔ)充水
高頻考點(diǎn)5 考查新型電源(新型燃料電池)
例5.(2021·內(nèi)蒙古高三一模)一種釕(Ru)基配合物光敏染料敏化太陽(yáng)能電池,其工作原理如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是
A.電池工作時(shí),將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能
B.X電極為電池的負(fù)極
C.Y電極發(fā)生的電極反應(yīng)為+2e-=3I-
D.當(dāng)電池工作從開(kāi)始到結(jié)束時(shí),電解質(zhì)溶液中I-和的濃度分別會(huì)發(fā)生很大變化
【變式訓(xùn)練】(2021·吉林松原市實(shí)驗(yàn)高級(jí)中學(xué)高三月考)由于化石燃料的長(zhǎng)期大量消耗,傳統(tǒng)能源逐漸枯竭,而人類對(duì)能源的需求量越來(lái)越高,氫能源和化學(xué)電源的開(kāi)發(fā)與利用成為全球發(fā)展的重要問(wèn)題??茖W(xué)家利用氨硼烷設(shè)計(jì)成原電池裝置如圖所示,該電池在常溫下即可工作,總反應(yīng)為。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是
A.b室為該原電池的正極區(qū)
B.a(chǎn)室發(fā)生的電極反應(yīng)式為
C.放電過(guò)程中,通過(guò)質(zhì)子交換膜由b室移向a室
D.其他條件不變,向溶液中加入適量硫酸能增大電流強(qiáng)度
比較項(xiàng)目
單液原電池
雙液原電池
相同點(diǎn)
正負(fù)極,電極反應(yīng),總反應(yīng)式,電極現(xiàn)象


點(diǎn)
能量
變化
化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能和熱能
化學(xué)能只轉(zhuǎn)化為電能
反應(yīng)
區(qū)域
兩極反應(yīng)在相同區(qū)域
兩極反應(yīng)在不同區(qū)域
種類
酸性
堿性
負(fù)極反應(yīng)式
2H2-4e-===4H+
2H2+4OH--4e-===4H2O
正極反應(yīng)式
O2+4e-+4H+===2H2O
O2+2H2O+4e-===4OH-
電池總反應(yīng)式
2H2+O2===2H2O
備注
燃料電池的電極不參與反應(yīng),有很強(qiáng)的催化活性,起導(dǎo)電作用
選項(xiàng)
M
N
P
A


稀硫酸
B


稀鹽酸
C


硝酸銀溶液
D


硝酸鐵溶液

相關(guān)試卷

2025年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)講練測(cè)第02講原電池、化學(xué)電源(新教材新高考)含解析答案:

這是一份2025年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)講練測(cè)第02講原電池、化學(xué)電源(新教材新高考)含解析答案,共43頁(yè)。

2025年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)講練測(cè)第02講原電池、化學(xué)電源(練習(xí))(新教材新高考)含解析答案:

這是一份2025年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)講練測(cè)第02講原電池、化學(xué)電源(練習(xí))(新教材新高考)含解析答案,共31頁(yè)。試卷主要包含了原電池工作原理等內(nèi)容,歡迎下載使用。

最新高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)【講通練透】 第22講 原電池 化學(xué)電源(練透):

這是一份最新高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)【講通練透】 第22講 原電池 化學(xué)電源(練透),文件包含第22講原電池化學(xué)電源練透教師版docx、第22講原電池化學(xué)電源練透學(xué)生版docx等2份試卷配套教學(xué)資源,其中試卷共30頁(yè), 歡迎下載使用。

英語(yǔ)朗讀寶

相關(guān)試卷 更多

高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)講練 第6章 第20講 原電池 化學(xué)電源 (含解析)

高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)講練 第6章 第20講 原電池 化學(xué)電源 (含解析)

(通用版)高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)講練測(cè)第18講  原電池 化學(xué)電源(精講)(2份打包,解析版+原卷版,可預(yù)覽)

(通用版)高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)講練測(cè)第18講 原電池 化學(xué)電源(精講)(2份打包,解析版+原卷版,可預(yù)覽)

(通用版)高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)講練測(cè)第18講  原電池 化學(xué)電源(精練)(2份打包,解析版+原卷版,可預(yù)覽)

(通用版)高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)講練測(cè)第18講 原電池 化學(xué)電源(精練)(2份打包,解析版+原卷版,可預(yù)覽)

第23講 原電池與化學(xué)電源-2022年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)名師精講練

第23講 原電池與化學(xué)電源-2022年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)名師精講練

資料下載及使用幫助
版權(quán)申訴
版權(quán)申訴
若您為此資料的原創(chuàng)作者,認(rèn)為該資料內(nèi)容侵犯了您的知識(shí)產(chǎn)權(quán),請(qǐng)掃碼添加我們的相關(guān)工作人員,我們盡可能的保護(hù)您的合法權(quán)益。
入駐教習(xí)網(wǎng),可獲得資源免費(fèi)推廣曝光,還可獲得多重現(xiàn)金獎(jiǎng)勵(lì),申請(qǐng) 精品資源制作, 工作室入駐。
版權(quán)申訴二維碼
高考專區(qū)
歡迎來(lái)到教習(xí)網(wǎng)
  • 900萬(wàn)優(yōu)選資源,讓備課更輕松
  • 600萬(wàn)優(yōu)選試題,支持自由組卷
  • 高質(zhì)量可編輯,日均更新2000+
  • 百萬(wàn)教師選擇,專業(yè)更值得信賴
微信掃碼注冊(cè)
qrcode
二維碼已過(guò)期
刷新

微信掃碼,快速注冊(cè)

手機(jī)號(hào)注冊(cè)
手機(jī)號(hào)碼

手機(jī)號(hào)格式錯(cuò)誤

手機(jī)驗(yàn)證碼 獲取驗(yàn)證碼

手機(jī)驗(yàn)證碼已經(jīng)成功發(fā)送,5分鐘內(nèi)有效

設(shè)置密碼

6-20個(gè)字符,數(shù)字、字母或符號(hào)

注冊(cè)即視為同意教習(xí)網(wǎng)「注冊(cè)協(xié)議」「隱私條款」
QQ注冊(cè)
手機(jī)號(hào)注冊(cè)
微信注冊(cè)

注冊(cè)成功

返回
頂部