知识讲解_原电和化学电源(基础).docVIP

高考总复习 原电池和化学电源 【考纲要求】　 1．了解原电池的工作原理。 2．能写出原电池的电极反应式和反应的总方程式。 3．能根据氧化还原反应方程式设计简单的原电池。 4．能根据原电池原理进行简单计算。 5．熟悉常见的化学电源（一次电池、二次电池和燃料电池），能分析常见化学电池工作原理，了解废旧电池回收的意义。 【考点梳理】 考点一、原电池的概念 1．能量的转化 原电池：将化学能转变为电能的装置。 电能是现代社会应用最广泛、使用最方便、污染最小的一种二次能源，又称电力。 2．工作原理设计一种装置，使氧化还原反应所释放的能量直接转变为电能，即氧化反应和还原反应分别在两个不同的区域进行，并电子转移，在一定条件下形成电流。 3．组成 1 两个活泼性不同的电极分别发生氧化和还原反应。原电池中两极活泼性相差越大，电池电动势就越高。 2 电解质溶液，电解质中阴离子向负极方向移动，阳离子向正极方向移动，阴阳离子定向移动成内电路。 3 导线将两电极连接，形成闭合回路。 ． 判断依据 负极 正极 电极材料 活泼性较强的金属 活泼性较弱的金属或能导电的非金属 电子流动方向 电子流出极 电子流入极 电解质溶液中离子定向移动方向 阴离子移向的负极 阳离子移向的正极 发生的反应 氧化反应 还原反应 反应现象 溶解的极 增重或有气泡放出的极 6．原电池中带电粒子的移动方向 在原电池构成的闭合电路中，有带电粒子的定向移动。在外电路上电子从负极经导线上流入正极；在内电路上即在电解质溶液中阴离子移向负极，阳离子移向正极。具体情况见图： 考点二、原电池原理的应用 1．加快氧化还原反应的速率 例如：在锌与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液能使产生H2的速率加快。 2．比较金属活动性强弱 例如：有两种金属a和b，用导线连接后插入到稀H2SO4中，观察到a极溶解，b极上有气泡产生。根据现象判断出a是负极，b是正极，由原电池原理可知，金属活动性a＞b。 3．用于金属的防护 将要保护的金属设计成原电池的正极，得到保护。例如：在钢（铁）闸门上连接上锌块，由于锌比铁活泼，可使钢闸门受到保护。 4．原电池的设计 设计原电池时要紧扣原电池的构成条件。具体方法是： （1）首先将已知的氧化还原反应拆分为两个半反应； （2）根据原电池的电极反应特点，结合两个半反应找出正、负极材料及电解质溶液。 ①电极材料的选择 在原电池中，选择还原性较强的物质作为负极；氧化性较强的物质作为正极。并且，原电池的电极必须导电。电池中的负极必须能够与电解质溶液或其中溶解的物质反应。 ②电解质溶液的选择 电解质溶液一般要能够与负极发生反应，或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反应（如空气中的氧气）。但如果两个半反应分别在两个容器中进行（中间连接盐桥），则左右两个容器中的电解质溶液应选择与电极材料相同的阳离子。如在铜—锌—硫酸铜构成的原电池中，负极金属锌浸泡在含有Zn2+的电解质溶液中，而正极铜浸泡在含有Cu2+的电解质溶液中。 （3）按要求画出原电池装置图。 考点三、几种常见的电池电池的评价 比能量：电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少。 比功率：电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小。 质量轻、体积小而输出电能多、功率大、可储存时间长，更适合使用者的需要。实用电池的特点 1 能产生比较稳定而且较高电压的电流； 2 安全、耐用且便于携带，易于维护； 3 能够适用于各种环境； 4 便于回收处理，不污染环境或对环境的污染影响较小； 5 能量转换率高。 几种常见的电池一次电池：放电之后不能充电，内部的氧化还原反应是不可逆的。 干电池：一次电池中电解质溶液制成胶状，不流动。 碱性锌锰电池 构成：负极是锌，正极是MnO2，电解质是KOH 负极：Zn+2OH－－2e－ Zn OH 2； 正极：2MnO2+2H2O+2e－ 2MnOOH+2OH－ 总反应式：Zn+2MnO2+2H2O 2MnOOH+Zn OH 2 特点：比能量较高，储存时间较长，可适用于大电流和连续放电。 二次电池 铅蓄电池 放电电极反应： 负极：Pb s +SO42－ aq －2e－＝PbSO4 s ； 正极：PbO2 s +4H+ aq +SO42－ aq +2e－＝PbSO4 s +2H2O l 总反应式：Pb s +PbO2 s +2H2SO4 aq ＝2PbSO4 s +2H2O l 充电电极反应： 阳极：PbSO4 s +2H2O l －2e－ PbO2 s +4H+ aq +SO42－ aq ； 阴极：PbSO4 s +2e－ Pb s +SO42－ aq 总反应：2PbSO4 s +2H2O l Pb s +PbO2 s +2H2SO4 aq Pb s + PbO2 s