物理化学之电化学一优秀课件.pptx

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1、第四章材料家族中的元素第四章材料家族中的元素1 返回导航返回导航 下一页下一页上一页上一页单元6化学反应中的电能转化第1讲原电池及工作原理目目录 2主题主题2 2原电池原电池 化学电源化学电源考点过关真题回访命题调研工作原理(以铜锌原电池为例)(1)装置图简单原电池带盐桥的原电池目目录 3主题主题2 2原电池原电池 化学电源化学电源考点过关真题回访命题调研(2)反应原理电极名称负极正极电极材料电极反应电极质量变化反应类型反应反应电子流向由极沿导线流向极电流方向从极沿导线流向极离子移向阳离子移向极,阴离子移向极锌片铜片Zn-2e-Zn2+Cu2+2e-Cu减小增大氧化还原负正正负正负目目录 4主

2、题主题2 2原电池原电池 化学电源化学电源考点过关真题回访命题调研1.图解原电池工作原理注意:“离子不爬杆,电子不游泳”。目目录 5主题主题2 2原电池原电池 化学电源化学电源考点过关真题回访命题调研2.原电池中正、负极的判断判断原电池的正、负极需抓住闭合回路和氧化还原反应进行分析,如图:注意:原电池的正、负极与电极材料的性质有关,也与电解质溶液有关,不要形成思维定式活泼金属一定是负极。如Al、Mg和NaOH溶液构成的原电池中,Al为负极,Mg为正极。目目录 6主题主题2 2原电池原电池 化学电源化学电源考点过关真题回访命题调研3.某兴趣小组设计了如图所示原电池装置(盐桥中有饱和K2SO4溶液

3、)。下列说法正确的是()。【解析】甲烧杯中 Pt电极为原电池正极,其中Fe3+得电子,发生还原反应,电极反应式为Fe3+e-Fe2+,则甲烧杯中溶液的红色逐渐变浅,A项错误,B项正确;阴离子向负极移动,C项错误;若将甲烧杯中的溶液换成稀硝酸,Cu仍为负极,电流表指针偏转方向不变,D项错误。B目目录 7主题主题2 2原电池原电池 化学电源化学电源考点过关真题回访命题调研4.下列有关如图所示装置的说法正确的是()。A.电子流向为Al电极导线Fe电极盐桥Al电极B.a烧杯中出现红褐色沉淀,b烧杯中有气泡产生C.Al极逐渐溶解,发生氧化反应D.若把Fe电极换为Mg,则正、负极反应将发生改变C目目录 8

4、主题主题2 2原电池原电池 化学电源化学电源考点过关真题回访命题调研D目目录 9主题主题2 2原电池原电池 化学电源化学电源考点过关真题回访命题调研目目录 10真题回访考点过关命题调研主题主题2 2原电池原电池 化学电源化学电源原电池工作原理专项训练1.(2019年全国卷,12)利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成,电池工作时MV2+/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H2+2MV2+2H+2MV+C.正极区,固氮酶为催化剂,N2发生还原反应生成NH3D.电池工作时质子

5、通过交换膜由负极区向正极区移动B目目录 11真题回访考点过关命题调研主题主题2 2原电池原电池 化学电源化学电源2.(2019年天津理综,6)我国科学家研制了一种新型的高比能量锌-碘溴液流电池,其工作原理示意图如下。图中贮液器可储存电解质溶液,提高电池的容量。下列叙述不正确的是()。DA.放电时,a电极反应为I2Br-+2e-2I-+Br-B.放电时,溶液中离子的数目增大C.充电时,b电极每增重0.65g,溶液中有0.02molI-被氧化D.充电时,a电极接外电源负极目目录 12真题回访考点过关命题调研主题主题2 2原电池原电池 化学电源化学电源3.(2017年全国卷,11)全固态锂硫电池能量

6、密度高、成本低,其工作原理如图所示,其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料,电池反应为16Li+xS88Li2Sx(2x8)。下列说法错误的是()。A.电池工作时,正极可发生反应:2Li2S6+2Li+2e-3Li2S4B.电池工作时,外电路中流过0.02mol电子,负极材料减重0.14gC.石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性D.电池充电时间越长,电池中Li2S2的量越多D目目录 13真题回访考点过关命题调研主题主题2 2原电池原电池 化学电源化学电源4.(2017年北京理综,28节选)可利用原电池装置证明反应Ag+Fe2+Ag+Fe3+能发生。其中甲溶液是,操作及现象是_。FeSO4溶液分别取

7、电池工作前与工作一段时间后左侧烧杯中溶液,同时滴加KSCN溶液,后者红色加深第四章材料家族中的元素第四章材料家族中的元素14 返回导航返回导航 下一页下一页上一页上一页承实化学单元6化学反应中的电能转化第2讲原电池原理应用2021高考大一轮复习 主讲：彭仕国目目录 15主题主题2 2原电池原电池 化学电源化学电源考点过关真题回访命题调研原电池原理的应用1.比较金属的活动性强弱:原电池中,极一般是活动性较强的金属,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:氧化还原反应形成原电池时,反应速率。3.用于金属的防护:将需要保护的金属制品作原电池的极而受到保护。负正加快正目目录 16主

8、题主题2 2原电池原电池 化学电源化学电源考点过关真题回访命题调研1.(2019年晋城模拟)有a、b、c、d四个金属电极,有关的实验装置及部分实验现象如下:实验1:a极质量减小;b极质量增加实验4:电流从a极流向d极由此可判断这四种金属的活动性顺序是()。A.abcdB.bcdaC.dabcD.abdc实验3:d极溶解;c极有气体产生实验2:b极有气体产生;c极无变化C目目录 17主题主题2 2原电池原电池 化学电源化学电源考点过关真题回访命题调研2.等质量的两份锌粉a、b,分别加入过量的稀H2SO4中,同时向a中滴入少量的CuSO4溶液,如图表示产生H2的体积(V)与时间(t)的关系,其中正

9、确的是()。D利用原电池原理可加快制氢气的速率,但可能影响生成氢气的量。需注意生成氢气的总量是取决于金属的量还是取决于酸的量。目目录 18主题主题2 2原电池原电池 化学电源化学电源考点过关真题回访命题调研3.为保护地下钢管不受腐蚀,可采取的措施有()。A.与石墨棒相连B.与铜板相连C.埋在潮湿、疏松的土壤中D.与锌板相连D【解析】A项,石墨棒与铁构成原电池,铁失电子作负极,被腐蚀;B项,铜板与铁构成原电池,铁比铜活泼,失电子作负极,被腐蚀;C项,在潮湿、疏松的土壤中,铁与土壤中的碳、水、空气构成原电池,铁失电子作负极,被腐蚀;D项,锌板与铁构成原电池,锌比铁活泼,锌失电子作负极,锌被腐蚀,铁

10、被保护。目目录 19主题主题2 2原电池原电池 化学电源化学电源考点过关真题回访命题调研原电池设计分析目目录 20主题主题2 2原电池原电池 化学电源化学电源考点过关真题回访命题调研4.理论上任何一个自发的氧化还原反应均可以设计成原电池。(1)根据氧化还原反应Fe+2Fe3+3Fe2+设计的原电池如图所示,其中盐桥内装有琼脂-饱和KNO3溶液。BFeCl2(或FeSO4)FeCl3或Fe2(SO4)3Fe-2e-Fe2+2Fe3+2e-2Fe2+FeC目目录 21主题主题2 2原电池原电池 化学电源化学电源考点过关真题回访命题调研正极:;负极:。(2)请将氧化还原反应3Cu+8HNO3(稀)3

11、Cu(NO3)2+2NO+4H2O设计成原电池,在装置图中的横线上写出相应的电极材料及电解质溶液,并写出相应的电极反应式。3Cu-6e-3Cu2+(答案合理即可)第四章材料家族中的元素第四章材料家族中的元素22 返回导航返回导航 下一页下一页上一页上一页承实化学单元6化学反应中的电能转化第3讲电极式的书写2021高考大一轮复习 主讲：宋秋菊目目录 23主题主题2 2原电池原电池 化学电源化学电源考点过关真题回访命题调研三、“高效、环境友好”的燃料电池1.氢氧燃料电池目前最成熟的燃料电池,可分为酸性和碱性两种。种类酸性碱性负极反应式正极反应式电池总反应式2H2+O22H2O备注燃料电池的电极不参

12、与反应,有很强的催化活性,起导电作用2H2-4e-4H+2H2+4OH-4e-4H2OO2+4e-+4H+2H2OO2+2H2O+4e-4OH-一、负极材料能与电解质反应的原电池二、负极材料不能与电解质反应的原电池目目录 24主题主题2 2原电池原电池 化学电源化学电源考点过关真题回访命题调研1.分析如图所示的四个原电池装置,下列结论正确的是()。BA.中Mg作负极,中Fe作负极B.中Mg作正极,电极反应式为6H2O+6e-6OH-+3H2C.中Fe作负极,电极反应式为Fe-2e-Fe2+D.中Cu作正极,电极反应式为2H+2e-H2目目录 25主题主题2 2原电池原电池 化学电源化学电源考点

13、过关真题回访命题调研3.(1)CO-空气碱性燃料电池(用KOH作电解质),当恰好完全生成KHCO3时停止放电。写出此时负极的电极反应式:。(2)尿素CO(NH2)2在高温条件下与NO反应转化成三种无毒气体,该反应的化学方程式为。可将该反应设计成碱性燃料电池除去烟气中的氮氧化物,该燃料电池负极的电极反应式是,正极的电极反应式是。2CO(NH2)2+6NO 5N2+2CO2+4H2O2NO+4e-+2H2O N2+4OH-目目录 26主题主题2 2原电池原电池 化学电源化学电源考点过关真题回访命题调研(3)氨气是合成众多含氮物质的原料,利用H2-N2-生物燃料电池,科学家以固氮酶为正极催化剂、氢化

14、酶为负极催化剂,X交换膜为隔膜,在室温条件下合成NH3的同时还获得电能。其工作原理图如下:则X膜为交换膜,正极的电极反应式为。质子(或阳离子)N2+6e-+6H+2NH3【解析】(3)由图知,正极上N2转化为NH3时需要结合氢离子,故负极上生成的H+应移向正极,X膜为质子交换膜或阳离子交换膜,N2在正极上得到电子后转化为NH3。目目录 27真题回访考点过关命题调研主题主题2 2原电池原电池 化学电源化学电源5.(2018年浙江4月选考,17)锂(Li)-空气电池的工作原理如图所示。下列说法不正确的是()。考点二电极反应式的书写CA.金属锂作负极,发生氧化反应B.Li+通过有机电解质向水溶液处移

15、动C.正极的电极反应:O2+4e-2O2-D.电池总反应:4Li+O2+2H2O4LiOH【解析】金属锂失电子作负极,发生氧化反应,A项正确;在原电池内电路中,阳离子向正极移动,B项正确;正极浸在电解质水溶液中,故正极反应式为O2+4e-+2H2O 4OH-,C项错误;电池总反应为4Li+O2+2H2O 4LiOH,D项正确。目目录 28真题回访考点过关命题调研主题主题2 2原电池原电池 化学电源化学电源6.(2018年天津理综,10节选)O2辅助的AlCO2电池工作原理如图所示。该电池电容量大,能有效利用CO2,电池反应产物Al2(C2O4)3是重要的化工原料。2Al+6CO2 Al2(C2

16、O4)3Al-3e-Al3+(或2Al-6e-2Al3+)催化剂目目录 29真题回访考点过关命题调研主题主题2 2原电池原电池 化学电源化学电源目目录 30真题回访考点过关命题调研主题主题2 2原电池原电池 化学电源化学电源(1)作负极的物质是。(2)正极的电极反应式是。铁目目录 31真题回访考点过关命题调研主题主题2 2原电池原电池 化学电源化学电源第四章材料家族中的元素第四章材料家族中的元素32 返回导航返回导航 下一页下一页上一页上一页承实化学单元6化学反应中的电能转化第4讲化学电源实用电池2021高考大一轮复习 主讲：宋秋菊目目录 33主题主题2 2原电池原电池 化学电源化学电源考点过

17、关真题回访命题调研化学电源一、一次电池1.碱性锌锰干电池总反应:Zn+2MnO2+2H2O2MnOOH+Zn(OH)2。负极材料:。电极反应:。正极材料:碳棒。电极反应:。Zn2MnO2+2H2O+2e-2MnOOH+2OH-Zn+2OH-2e-Zn(OH)2 目目录 34主题主题2 2原电池原电池 化学电源化学电源考点过关真题回访命题调研2.纽扣式锌银电池总反应:。电解质是KOH溶液。负极材料:。电极反应:。正极材料:。电极反应:。Zn+Ag2O+H2O Zn(OH)2+2AgZnZn+2OH-2e-Zn(OH)2Ag2OAg2O+H2O+2e-2Ag+2OH-目目录 35主题主题2 2原电

18、池原电池 化学电源化学电源考点过关真题回访命题调研二、二次电池1.铅蓄电池总反应:Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)2PbSO4(s)+2H2O(l)(1)放电时原电池负极反应:;正极反应:。(2)充电时电解池阴极反应:;阳极反应:。目目录 36主题主题2 2原电池原电池 化学电源化学电源考点过关真题回访命题调研2.图解二次电池的充放电目目录 37主题主题2 2原电池原电池 化学电源化学电源考点过关真题回访命题调研2.(2019年淄博二模)某新型水系钠离子电池工作原理如图所示。TiO2光电极能使电池在太阳光照下充电,充电时Na2S4被还原为Na2S。下列说法错误的是()。D目目录

19、 38主题主题2 2原电池原电池 化学电源化学电源考点过关真题回访命题调研目目录 39主题主题2 2原电池原电池 化学电源化学电源考点过关真题回访命题调研3.利用太阳能路灯照明有利于节能减排,某太阳能路灯上半部分示意图如图所示,白天它可以给其下部的镍氢蓄电池充电,夜晚镍氢蓄电池释放电能用于照明,2Ni(OH)22NiOOH+H2,下列有关说法错误的是()。【解析】充电时阴极区因生成OH-而使pH增大,D项错误。A.太阳能电池能将太阳能直接转化为电能B.镍氢蓄电池充电时,阳极反应式为Ni(OH)2-e-+OH-NiOOH+H2OC.镍氢蓄电池放电时,负极反应式为H2-2e-+2OH-2H2OD.

20、充电时,阴极区pH减小D目目录 40主题主题2 2原电池原电池 化学电源化学电源考点过关真题回访命题调研4.如图是一种正负电极反应均涉及氢气的新型“全氢电池”,能量效率可达80%。下列说法中错误的是()。A.该装置将化学能转换为电能B.交换膜允许H+和OH-通过C.吸附层A为负极,其电极反应式是H2-2e-+2OH-2H2OD.电池的总反应为H+OH-H2OB目目录 41主题主题2 2原电池原电池 化学电源化学电源考点过关真题回访命题调研【解析】“全氢电池”工作时是原电池装置,能量变化是将化学能转化为电能,A项正确;由工作原理图可知,左边溶液呈碱性,右边溶液呈酸性,所以交换膜为了阻止左边的碱性

21、溶液和右边的酸性溶液发生中和,不能允许H+和OH-通过,B项错误;根据氢气的进出方向可知,氢气在吸附层A上发生氧化反应,化合价由0价变成+1价,吸附层A为负极,电极反应为H2-2e-+2OH-2H2O,C项正确;右边吸附层B为正极,发生了还原反应,电极反应为2H+2e-H2,因此总反应为H+OH-H2O,D项正确。目目录 42真题回访考点过关命题调研主题主题2 2原电池原电池 化学电源化学电源9.(2019年全国卷,13)为提升电池循环效率和稳定性,科学家近期利用三维多孔海绵状Zn(3D-Zn)可以高效沉积ZnO的特点,设计了采用强碱性电解质的3D-Zn-NiOOH二次电池,结构如图所示。电池

22、反应为Zn(s)+2NiOOH(s)+H2O(l)ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)。下列说法错误的是()。DA.三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积,所沉积的ZnO分散度高B.充电时阳极反应为Ni(OH)2(s)+OH-(aq)-e-NiOOH(s)+H2O(l)C.放电时负极反应为Zn(s)+2OH-(aq)-2e-ZnO(s)+H2O(l)D.放电过程中OH-通过隔膜从负极区移向正极区目目录 43真题回访考点过关命题调研主题主题2 2原电池原电池 化学电源化学电源【解析】三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积,吸附能力强,所沉积的ZnO分散度高,A项正确;充电时相当于是电解池,阳极发生失去电

23、子的氧化反应,根据总反应式可知阳极是Ni(OH)2失去电子转化为NiOOH,电极反应式为Ni(OH)2(s)+OH-(aq)-e-NiOOH(s)+H2O(l),B项正确;放电时相当于是原电池,负极发生失去电子的氧化反应,根据总反应式可知负极反应式为Zn(s)+2OH-(aq)-2e-ZnO(s)+H2O(l),C项正确;原电池中阳离子向正极移动,阴离子向负极移动,则放电过程中OH-通过隔膜从正极区移向负极区,D项错误。目目录 44真题回访考点过关命题调研主题主题2 2原电池原电池 化学电源化学电源10.(2019年浙江4月选考,12)化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法不正

24、确的是()。A.甲:Zn2+向Cu电极方向移动,Cu电极附近溶液中H+浓度增加B.乙:正极的电极反应式为Ag2O+2e-+H2O2Ag+2OH-C.丙:锌筒作负极,发生氧化反应,锌筒会变薄D.丁:使用一段时间后,电解质溶液的酸性减弱,导电能力下降A目目录 45真题回访考点过关命题调研主题主题2 2原电池原电池 化学电源化学电源【解析】甲装置属于原电池,Zn比Cu活泼,Zn作负极,Cu作正极,Zn2+和H+向Cu电极方向移动,H+氧化性较强,得电子变H2,因而c(H+)减小,A项错误;Ag2O作正极,得电子,被还原成Ag,结合KOH作电解液,故电极反应式为Ag2O+2e-+H2O 2Ag+2OH

25、-,B项正确;Zn为较活泼电极,作负极,发生氧化反应,电极反应式为Zn-2e-Zn2+,锌溶解,因而锌筒会变薄,C项正确;铅蓄电池总反应式为PbO2+Pb+2H2SO4 2PbSO4+2H2O,可知放电一段时间后,H2SO4不断被消耗,因而电解质溶液的酸性减弱,导电能力下降,D项正确。目目录 46真题回访考点过关命题调研主题主题2 2原电池原电池 化学电源化学电源11.(2018年全国卷,11)一种可充电锂-空气电池如图所示。当电池放电时,O2与Li+在多孔碳材料电极处生成Li2O2-x(x=0或1)。下列说法正确的是()。D目目录 47真题回访考点过关命题调研主题主题2 2原电池原电池 化学电源化学电源目目录 48真题回访考点过关命题调研主题主题2 2原电池原电池 化学电源化学电源12.(2018年全国卷,12)我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na-CO2二次电池,将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液,钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料,电池的总反应为3CO2+4Na2Na2CO3+C,下列说法错误的是()。D