湖南省永州市高考化学二轮复习 课时21 原电池原理及应用学案-人教版高三全册化学学案VIP专享VIP免费

原电池原理及应用【明确考纲】1、根据化学高考考纲，对学生的能力要求有：①理解原电池的构成、工作原理以及应用；②能准确判断二次电池充电、放电时的电极，并能书写对应电极反应和总反应方程式；③运用原电池原理分析新型化学电源的工作原理；④利用电子守恒进行相关计算。2、以上各部分知识与技能的综合应用。【课前真题】1.(2018·全国卷Ⅲ，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()A．放电时，多孔碳材料电极为负极B．放电时，外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极C．充电时，电解质溶液中Li＋向多孔碳材料区迁移D．充电时，电池总反应为Li2O2－x===2Li＋(1－)O2【答案】D【解析】由题意知，放电时负极反应为4Li－4e－===4Li＋，正极反应为(2－x)O2＋4Li＋＋4e－===2Li2O2－x(x＝0或1)，电池总反应为(1－)O2＋2Li===Li2O2－x。充电时的电池总反应与放电时的电池总反应互为逆反应，故充电时电池总反应为Li2O2－x===2Li＋(1－)O2，D项正确；该电池放电时，金属锂为负极，多孔碳材料为正极，A项错误；该电池放电时，外电路电子由锂电极流向多孔碳材料电极，B项错误；该电池放电时，电解质溶液中Li＋向多孔碳材料区迁移，充电时电解质溶液中的Li＋向锂材料区迁移，C项错误。2.(2018·全国卷Ⅱ，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()A．放电时，ClO向负极移动B．充电时释放CO2，放电时吸收CO2C．放电时，正极反应为3CO2＋4e－===2CO＋CD．充电时，正极反应为Na＋＋e－===Na【答案】D课堂精讲【考点归类】原电池基本原理，二次电源的工作原理与应用，新型化学电源的分析。题型一原电池基本原理核心知识必备：1．构建原电池模型，类比分析原电池工作原理构建如图Zn|H2SO4|Cu原电池模型，通过类比模型，结合氧化还原反应知识(如：化合价的变化、得失电子情况等)，能迅速判断原电池的正、负极，弄清楚外电路中电子的移动情况和内电路中离子的移动情况，准确书写电极反应式和电池总反应式，掌握原电池的工作原理。2．化学电源中电极反应式书写的思维模板(1)明确直接产物：根据负极发生氧化反应、正极发生还原反应，明确两极的直接产物。(2)确定最终产物：根据介质环境和共存原则，找出参与的介质粒子，确定最终产物。(3)配平：根据电荷守恒、原子守恒配平电极反应式。特别提醒：①H＋在碱性环境中不存在；②O2－在水溶液中不存在，在酸性环境中结合H＋，生成H2O，在中性或碱性环境中结合H2O，生成OH－；③若已知总反应式时，可先写出较易书写的一极的电极反应式，然后在电子守恒的基础上，总反应式减去较易写出的一极的电极反应式，即得较难写出的另一极的电极反应式。【典例剖析】1.(2017·青岛二模)Zn-ZnSO4-PbSO4-Pb电池装置如图，下列说法错误的是()A．SO从右向左迁移B．电池的正极反应为Pb2＋＋2e－===PbC．左边ZnSO4浓度增大，右边ZnSO4浓度不变D．若有6.5g锌溶解，有0.1molSO通过离子交换膜【答案】B【解析】装置左侧电极为负极，右侧电极为正极，阴离子移向负极，即SO从右向左迁移，A项正确；电池的正极反应式为PbSO4＋2e－===Pb＋SO，B项错误；负极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，产生ZnSO4，左边ZnSO4浓度增大，右边ZnSO4浓度不变，C项正确；6.5g锌溶解，转移0.2mole－，电解液中有0.2mol负电荷通过离子交换膜，即有0.1molSO通过离子交换膜，D项正确。二次电源放电充电负极:化合价升高、失电子、氧化反应正极:化合价降低、得电子、还原反应阳极:化合价升高、失电子、氧化反应阴极:化合价降低、得电子、还原反应【点拨】根据得失电子守恒关系建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。如以通过4mole－为桥梁可构建如下关系式：(式中M为金属，n为其离子的化合价数值)【变式】1.(2015·天津理综，4)锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是()A．铜电极上发生氧化反应B．电...