高考化学一轮复习 3.1 原电池 化学电源课件

(3)三看是否形成闭合回路，形成闭合回路需三个条件： ①电解质溶液； ②两电极直接或间接接触； ③两电极插入电解质溶液中。
3．工作原理 以锌铜原电池为例
(1)反应原理
电极名称
负极
正极
电极材料
锌片
电极反应 Zn－2e－===Zn2＋
铜片 Cu2＋＋2e－===Cu
反应类型 氧化反应
还原反应
电子流向
答案：B
【归纳总结】
原电池的工作原理简图
注意 ①电子移动方向：从负极流出沿导线流入正极，电子不能通过电解质溶 液。 ②若有盐桥，盐桥中的阴离子移向负极区，阳离子移向正极区。 ③若有交换膜，离子可选择性通过交换膜，如阳离子交换膜，阳离子可通过交换 膜移向正极。
◆题组二 原电池原理的应用 3．[加快化学反应速率]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 中正确的是( )
CH4＋2O2===CO2＋2H2O (4)CH4－8e－＋4CO23－===5CO2＋2H2O 2O2＋8e－＋4CO2===4CO32－
CH4＋2O2===CO2＋2H2O
解题探究————————————————总结规律 提炼方法 ◆题组一 原电池的工作原理 1．[2020·武汉调研]下列装置为某实验小组设计的Cu－Zn原电池，下列说法错误 的是( )
2放电时——原电池 负极反应：Pb(s)＋SO24－(aq)－2e－===PbSO4(s)； 正极反应：PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO24－(aq)＋2e－===PbSO4(s)＋2H2O(l)。 (2)充电时——电解池 阴极反应：PbSO4(s)＋2e－===Pb(s)＋SO24－(aq)； 阳极反应：PbSO4(s)＋2H2O(l)－2e－===PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO24－(aq)。

②碱性介质:O2+2H2O+4e-===4OH-。
(3)电池总反应式的书写
依据得失电子守恒配平两极反应式,然后将两极反应式相加可得电池总反
应式。
对点训练
1.2022年北京冬奥会赛区内使用了氢燃料清洁能源车辆。某氢氧燃料电
池工作示意图如下。下列说法不正确的是(
A.电极a为电池的负极
B.电极b表面反应为:O2+4e-+2H2O===4OH-
2.依据化学反应设计原电池(选用相同的盐桥)时,下列各项中合理的是
(
)
选项
A
B
C
D
正极(金属/电解质溶液)
Zn/ZnSO4溶液
Fe/FeCl2溶液
Zn/稀硫酸
Fe/ZnSO4溶液
负极(金属/电解质溶液)
Fe/稀硫酸
Zn/ZnSO4溶液
Fe/FeCl2溶液
Zn/FeCl2溶液
答案 B
解析 原电池中,负极金属的活动性一般强于正极金属,Zn比Fe的活动性强,
放电量分别为
32
g
g·mo l -1
×6、
32
g
g·mo l -1
×4、
60
g
g·mo l -1
×16,通过比较可知
(CH3)2NNH2理论放电量最大,C正确;正极反应式为O2+2H2O+4e-===4OH-,
消耗1 mol O2时电路中通过4 mol电子,N2H4→N2~4e-,则负极消耗1 mol
形成原电池时Zn作负极,A、C均错误;使用盐桥形成原电池时,为得到稳定
的电流,正极、负极两个半电池中电解质溶液一般是含相应电极金属阳离
子的盐溶液,D错误,B正确。

原电池作为化学电源的组成部分
原电池是化学电源的核心部分，通过氧化还原反应将化学能转化为电能。
原电池在化学电源中的能量转化
原电池通过电极反应将化学能转化为电能，同时伴随着热能、光能等其他形式的能量转化。
化学电源对原电池性能影响
化学电源对原电池电压的影响
01
化学电源的电压取决于原电池中电极材料的性质和电解质溶液
探讨两者关系的意义
深入了解原电池与化学电源的关系有助于更好地设计和优化 化学电源，提高电源的效率和稳定性，同时也有助于更好地 理解原电池的工作原理和性能特点，为高考化学复习提供有 力支持。
04
实验设计与操作技能培养
原电池制作实验设计思路及步骤
实验目的：通过制作原电池，了解原 电池的工作原理和构造，培养实验设
工作原理
通过氧化还原反应而产生电流的装置，通常由正极、负极、电解质溶液和导线 构成。
原电池构成条件与类型
构成条件
类型：根据电解质溶液的不同，原电池 可分为酸性、碱性、中性、熔融盐等类 型。
两电极间构成闭合回路。
有两种活动性不同的金属（或其中一种 为非金属导体）作电极。
电极材料均插入电解质溶液中。
典型原电池示例分析
非选择题解题思路展示和范例剖析
范例剖析
【例1】(2022年全国高考化学试题)一种新型电池——钠硫电池，其总反应为 $2Na + xS rightleftharpoons Na_{2}S_{x}$，则下列说法正确的是( )
非选择题解题思路展示和范例剖析
A. 该电池放电时， $Na^{+}$向负极移 动
计和操作技能。
实验材料：电极材料（如锌片、铜片 ）、电解质溶液（如稀硫酸）、导线
、电流表等。

定义
原电池是一种将化学能转化为电 能的装置，由两个电极、电解质 溶液和隔膜组成。
组成要素
正极、负极、电解质溶液、隔膜 和外壳等。
原电池工作原理及反应方程式
工作原理
原电池通过氧化还原反应将化学能转 化为电能。在原电池中，负极发生氧 化反应，正极发生还原反应，电子从 负极经外电路流向正极，形成电流。
反应方程式
化学电源根据工作原理分为一次电池 、二次电池和燃料电池。
化学电源主要由正极、负极、电解质 和隔膜组成。
一次电池通过一次性反应产生电能； 二次电池通过可逆反应反复充放电； 燃料电池通过燃料与氧化剂的反应产 生电能。
化学电源性能评价标准及方法
化学电源性能评价主要包括能 量密度、功率密度、使用寿命 、安全性和环保性等方面。
严格按照实验步骤进行操作，注意连 接电源和用电器的正确性，确保实验 结果的准确性。
注意电源极性
在使用化学电源时，要注意电源的极 性，确保正负极与用电器的要求相匹 配。
实验安全注意事项及应急处理措施
注意安全使用化学药品
在实验过程中，要注意安全使用化学药品，避免直接接触或吸入 有害物质。
遵守实验室规则
相对电动势E(相对)
非标准状态下测得的电动势
影响电动势的因素
温度、压力、电解质浓度、电极材料等
常见原电池电动势计算实例解析
01
02
03
氢氧燃料电池：E=0.4V
甲烷燃料电池：E=0.7V
锌锰干电池：E=1.5V
04
铅蓄电池：E=2.0V
04
化学电源工作原理及性能评价
化学电源工作原理简述
化学电源是通过化学反应将化学能转 化为电能的装置。
以锌-铜-稀硫酸原电池为例，负极： Zn - 2e^- = Zn^2+，正极：2H^+ + 2e^- = H2↑

(5)实验室制H2，用粗锌与稀H2SO4反应较快( √ ) 错因：______________________________________________。 (6)一般来说，带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池效率 高( √ ) 错因：______________________________________________。 (7)Mg—Al形成的原电池，Mg一定作负极( × ) 错因：_若_是__酸__性__介_质__M__g作__负__极__，_若__是__碱_性__介__质__A_l作__负__极__________。 (8)在Cu|CuSO4|Zn原电池中，正电荷定向移动的方向就是电流的方 向，所以Cu2＋向负极移动( × ) 错因：在__外__电_路__中__电__流_由__正__极_流__向__负__极_，__而__在_电__解__质__溶_液__中__，_阳__离___
到保护。这种பைடு நூலகம்属的保护方法称为__牺_牲__阳__极_的__阴__极__保_护__法__。
(5)用于探究反应实质 当某一氧化还原反应受到反应物中某种离子的影响时，可用电化学 装置确定该离子并探究该离子的影响效果。如探究HCl被MnO2氧化时 是Cl－还是H＋对反应产生的影响及影响效果。
实验
操作
现象
答案：B
解析：甲装置形成原电池，铜是正极，氢离子放电产生氢气，铜片表面有气泡 产生；乙装置不能构成原电池，锌与稀硫酸反应产生氢气，铜不反应，A错误； 两烧杯中溶液中的H＋均得到电子被还原为氢气，因此氢离子浓度都减小，B正确； 形成原电池时反应速率加快，则产生气泡的速率甲比乙快，C错误；金属性锌强 于铜，则甲中铜片是正极，锌片是负极，乙中没有形成闭合回路，不能形成原电 池，D错误。

解析 (1)中 Mg 作负极；(2)中 Al 作负极；(3)中铜作负 极；(4)是铁的吸氧腐蚀，Fe 作负极。
4．用铜片、银片、Cu(NO3)2 溶液、AgNO3 溶液、导 线和盐桥(装有琼脂－KNO3 的 U 形管)构成一个原电池(如 图)。下列有关该原电池的叙述中正确的是( )
①在外电路中，电子由铜电极流向银电极 ②正极反应：Ag＋＋e－===Ag ③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作
板块一 主干层级突破
考点 1 原电池及其工作原理
1．概念和反应本质
原电池是把_化__学__能__转化为__电__能___的装置，其反应本质是 __氧__化__还__原__反__应_____。
2．构成条件
(1)一看反应：看是否有能自发进行的_氧__化__还___原__反应发
生(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)。
(2)二看两电极：一般是_活__泼__性__不同的两电极。
(3)三看是否形成闭合回路，形成闭合回路需三个条件：
①__电__解__质__溶液；②两电极直接或间接接触；③两电极 插入_电__解__质___溶液中。
3．工作原理(以铜一锌原电池为例)
(1)只有自发进行的氧化还原反应才能设计成原 电池。
题组二 原电池正负极的判断 3．原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关，也 与电解质溶液有关。下列说法中正确的是 ( )
A．(1)(2)中 Mg 作负极，(3)(4)中 Fe 作负极 B．(2)中 Mg 作正极，电极反应式为 6H2O＋6e－===6OH －＋3H2↑ C．(3)中 Fe 作负极，电极反应式为 Fe－2e－===Fe2＋ D．(4)中 Cu 作正极，电极反应式为 2H＋＋2e－===H2↑
题组一 原电池的工作原理 1．在如图所示的 8 个装置中，属于原电池的是( )

电动汽车、电动自行车等交通工具使 用原电池作为动力源。
04
实验探究：原电池的制作与性能测试
实验目的和原理
目的
通过制作原电池并测试其性能，深入理 解原电池的工作原理和性能特点，为高 考化学复习提供实践支持。
VS
原理
原电池是一种将化学能转化为电能的装置 ，其工作原理基于氧化还原反应。在本实 验中，我们将利用锌和铜作为电极材料， 稀硫酸作为电解质溶液，制作一个简单的 原电池，并通过测量其电压和电流等参数 来评估其性能。
论，可以加深对原电池工作原理和性能特点的理解。
05
高考真题解析与备考策略
历年高考真题回顾与解析
2022年全国卷原电池原理分析
详细解析了2022年全国卷中关于原电池原理的考题，包括电极反应式的书写、电子转移 的方向和数目、电解质溶液的作用等。
2021年全国卷化学电源题型解析
对2021年全国卷中涉及化学电源的题目进行深入剖析，包括不同电源的工作原理、性能 比较、应用前景等。
电动工具
电动钻、电动螺丝刀等电 动工具需要高性能的原电 池提供动力。
玩具与模型
遥控车、航模等玩具和模 型使用原电池作为能源。
原电池在工业生产中的应用
备用电源
在电力供应不稳定或中断的情况下， 原电池可作为备用电源，确保生产线 的连续运行。
电动车辆
能源存储系统
太阳能、风能等可再生能源发电系统 需要原电池进行能源存储和调节。
计算题解题方法
讲解计算题的解题方法和技巧，如列方程求解、利用守恒思想解题、 注意单位换算等。
THANKS
感谢观看
。
正极：较不活泼的金属（或非 金属导体），发生还原反应， 溶液中的阳锌）
锌失电子，被氧化，发生氧化反 应。

(2)充电时的反应 阴极反应：P__b_S_O_4_＋__2_e_－_=_=_=_P__b_＋__S_O_24_－_________； 阳极反应：P_b_S_O__4_＋__2_H_2_O_－__2_e_－_=_=_=__P_b_O__2＋__4_H__＋_＋__S_O_24_－_；
总反应：2PbSO4＋2H2O==通=电==Pb＋PbO2＋2H2SO4。
题组一 原电池的 组成及其工作原理
1．在D 如图所示的8 个装置中，属于原电 池的是( )
A．①④ B．③④⑤ C．④⑧ D．②④⑥⑦
解析 根据原电池的构成条件可知：①中只 有一个电极，③中两电极材料相同，⑤中酒精 不是电解质，⑧中两电极材料相同且无闭合回 路，故①③⑤⑧不能构成原电池。
2．(2019·湖北荆州一模)实验发现，298 K 时立， 即在被还Fe原Cl成3酸F性e2溶＋。液B某中夏加令少营量兴锌趣粒小后组，根Fe据3＋该 实验事实设计了如图所示原电池装置。下列有 关说法正确的是( )
3．工作原理 以铜锌原电池为例
电极名称 电极材料 电极反应 反应类型 电子流向 离子迁 移方向 电池反应 方程式
负极
正极
____锌______片
___铜_______片
___Z_n_－__2_e_－_=_=__=_Z_n_2_＋____
__C_u__2＋__＋__2_e_－_=_=_=_C__u___
(aq)＋Cu(s)===Cu2＋(aq)＋2Ag(s)设计的原电
池如图所示(盐桥Cu 为盛有KNO3琼Ag脂NO3的U形管)。
请回答下列问正题：
Ag＋＋e－===Ag
(1)电极X的材Cu(料NO是3)2 __________；电解质溶
液Y是__________(填化学式)。

化学
真题再现
探究考题 感悟考向
考向1:原电池原理及应用 1.(2023新课标全国理综Ⅰ)微生物电池是指在微生物旳作用下将化 学能转化为电能旳装置,其工作原理如图所示。下列有关微生物电 池旳说法错误旳是( A ) A.正极反应中有 CO2 生成
B.微生物促进了反 应中电子的转移 C.质子通过交换膜 从负极区移向正极区
则下列说法一定错误的是( C )
A.Cd作负极,Co作正极 B.原电池工作时,电子从负极沿导线流向正极 C.根据阴阳相吸原理,盐桥中旳阳离子向负极(甲池)移动 D.甲池中盛放旳是CdCl2溶液,乙池中盛放旳是CoCl2溶液
化学
梳理整合
考点三:化学电源
1.一次电池(以碱性锌锰干电池为例)
负极(Zn),电极反应式:
化学
2.Li SOCl2 电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳,电解
液是 LiAlCl4 SOCl2。电池的总反应可表示为 4Li+2SOCl2 4LiCl+S+SO2。
请回答下列问题:
(1)电池旳负极材料为
,发生旳电极反应为
。
(2)电池正极发生旳电极反应为
。
答案:(1)Li 4Li-4e- 4Li+ (2)2SOCl2+4e- 4Cl-+S+SO2
(3)构成 闭合回路 (两电极接触或用导线连接)。
(4)能自发地发生氧化还原反应。
化学
题组例练
题组一 原电池工作原理旳考察 1.有关电化学知识的描述正确的是( D ) A.CaO+H2O Ca(OH)2,可以放出大量的热,故可把该反应设计成原电 池,把其中的化学能 转化为电能 B.某原电池反应为 Cu+2AgNO3 Cu(NO3)2+2Ag,装置中的盐桥中可以 是装有含琼胶的 KCl 饱和溶液 C.原电池的两极一 定是由活动性不同的两种金属组成 D.缠有铜丝的铁片放入 CuSO4 溶液中也能形成原电池