高三化學(xué)原電池化學(xué)電源一輪復(fù)習(xí)教案.doc

第二節(jié) 原電池化學(xué)電源課題原電池教師教學(xué)目的知識(shí)與技能：1.了解原電池的工作原理，能寫出電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式。2了解常見的化學(xué)電源的種類及其工作原理。過程與方法：通過動(dòng)手操作鍛煉實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?；通過對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析鍛煉分析、抽象、概括、判斷等思維能力。情感態(tài)度與價(jià)值觀：1.立足于學(xué)生適應(yīng)現(xiàn)代化生活和未來發(fā)展的需要，著眼提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。2.進(jìn)一步領(lǐng)悟和掌握化學(xué)的基本原理與方法，形成科學(xué)的世界觀。重點(diǎn)電池的工作原理，能寫出電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式難點(diǎn)電池的工作原理教學(xué)方法講練結(jié)合學(xué)情分析技術(shù)運(yùn)用投影、小篇子教學(xué)反思教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)教師備注知識(shí)點(diǎn)一 原電池的工作原理一、【知識(shí)梳理】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)是氧化還原反應(yīng)。2構(gòu)成條件(1)有兩個(gè)活潑性不同的電極(常見的為金屬或石墨)。(2)將電極插入電解質(zhì)溶液中。(3)兩電極間構(gòu)成閉合回路。3工作原理如圖是CuZn原電池，請(qǐng)?zhí)羁眨?1)電極：負(fù)極為Zn，正極為Cu。(2)電極反應(yīng)：負(fù)極：Zn2e=Zn2，正極：Cu22e=Cu。(3)原電池中的三個(gè)方向：電子方向：電子從負(fù)極流出經(jīng)外電路流入正極；電流方向：電流從正極流出經(jīng)外電路流入負(fù)極；離子的遷移方向：電解質(zhì)溶液中，陰離子向負(fù)極遷移，陽離子向正極遷移。二、【深度思考、認(rèn)知無盲區(qū)】1鹽橋的作用鹽橋中通常裝有含瓊膠的KCl飽和溶液，其作用是平衡兩個(gè)燒杯中的陰、陽離子而導(dǎo)電，電路接通后，K移向正極，Cl移向負(fù)極。2原電池正、負(fù)極的判斷原電池的正極、負(fù)極與電極材料的性質(zhì)有關(guān)，也與電解質(zhì)溶液有關(guān)。(1)判斷的一般原則：根據(jù)電極材料：活潑金屬為負(fù)極，不活潑金屬(或非金屬)為正極。根據(jù)電極反應(yīng)：發(fā)生氧化反應(yīng)的為負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng)的為正極。根據(jù)電子流向：電子流出(失去)的為負(fù)極，電子流入(得到)的為正極。根據(jù)離子的移動(dòng)方向：陰離子移向的為負(fù)極，陽離子移向的為正極根據(jù)電極現(xiàn)象：質(zhì)量不斷減小(溶解)的為負(fù)極，質(zhì)量增加的為正極。(2)判斷電極的注意事項(xiàng)：判斷電極時(shí)，不能簡(jiǎn)單地依據(jù)金屬的活潑性來判斷，要看反應(yīng)的具體情況，如在強(qiáng)堿性溶液中Al比Mg更易失去電子，Al作負(fù)極，Mg作正極；Fe、Al在濃硝酸中鈍化后，比Cu等金屬更難失去電子，Cu等金屬作負(fù)極，F(xiàn)e、Al作正極。三、【隨堂基礎(chǔ)落實(shí)】1.如圖所示的裝置中，在產(chǎn)生電流時(shí)，以下說法不正確的是()AFe是負(fù)極，C是正極B負(fù)極反應(yīng)式為：Fe3e=Fe3C內(nèi)電路中陰離子移向FeCl2溶液D電流由石墨電極流向Fe電極解析：選B在負(fù)極Fe失去電子生成Fe2而不是Fe3。2某原電池的電池反應(yīng)為：Fe2Fe3=3Fe2，與此電池反應(yīng)不符的原電池是()A銅片、鐵片、FeCl3溶液組成的原電池B石墨、鐵片、Fe(NO3)3溶液組成的原電池C鐵片、鋅片、Fe2(SO4)3溶液組成的原電池D銅片、鐵片、Fe(NO3)3溶液組成的原電池解析：選C鐵片、鋅片、Fe2(SO4)3溶液組成的原電池中鋅片為負(fù)極，鐵片為正極，原電池反應(yīng)為Zn2Fe3=2Fe2Zn2。 化學(xué)電源一、【知識(shí)梳理】1一次電池堿性鋅錳干電池負(fù)極材料：Zn電極反應(yīng)：Zn2OH2e=Zn(OH)2正極材料：碳棒電極反應(yīng)：2MnO22H2O2e=2MnOOH2OH總反應(yīng)：Zn2MnO22H2O=2MnOOHZn(OH)22二次電池(以鉛蓄電池為例)(1)放電時(shí)的反應(yīng)：負(fù)極：Pb(s)SO(aq)2e=PbSO4(s)。正極：PbO2(s)4H(aq)SO(aq)2e=PbSO4(s)2H2O(l)。總反應(yīng)：Pb(s)PbO2(s)2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)2H2O(l)。(2)充電時(shí)的反應(yīng)：陰極：PbSO4(s)2e=Pb(s)SO(aq)。陽極：PbSO4(s)2H2O(l)2e=PbO2(s)4H(aq)SO(aq)?？偡磻?yīng)：2PbSO4(s)2H2O(l)=Pb(s)PbO2(s)2H2SO4(aq)。3燃料電池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。酸性堿性負(fù)極反應(yīng)式2H24e=4H2H24OH4e=4H2O正極反應(yīng)式O24H4e=2H2OO22H2O4e=4OH電池總反應(yīng)式2H2O2=2H2O (1)化學(xué)電源的電極反應(yīng)式一般較為復(fù)雜。正、負(fù)極反應(yīng)的加和是總反應(yīng)方程式，總反應(yīng)方程式減某一極反應(yīng)方程式可得另一極反應(yīng)方程式。(2)可充電電池充電時(shí)，電池的正極接外接電源的正極，電池的負(fù)極接外接電源的負(fù)極。(3)可充電電池的放電反應(yīng)和充電反應(yīng)不互為可逆反應(yīng)。(4)書寫燃料電池的電極反應(yīng)式時(shí)，一定要注意溶液的酸堿性。三、【隨堂基礎(chǔ)落實(shí)】3下列有關(guān)電池的敘述不正確的是()A手機(jī)上用的鋰離子電池屬于二次電池B銅鋅原電池工作時(shí)，電子沿外電路從銅電極流向鋅電極C甲醇燃料電池可把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能D鋅錳干電池中，鋅電極是負(fù)極解析：選B鋰離子電池可以充電，再次使用，屬于二次電池，A項(xiàng)正確；銅鋅原電池中銅為正極，故電流由銅流向鋅，而電子是由鋅流向銅，B項(xiàng)錯(cuò)誤；電池的實(shí)質(zhì)即是化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能，C項(xiàng)正確；Zn失去電子生成Zn2，作負(fù)極，D項(xiàng)正確。4高鐵電池是一種新型可充電電池，與普通電池相比，該電池能較長(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定的放電電壓。高鐵電池的總反應(yīng)為：3Zn2K2FeO48H2O3Zn(OH)22Fe(OH)34KOH。請(qǐng)回答下列問題：(1)高鐵電池的負(fù)極材料是_。(2)放電時(shí)，正極發(fā)生_(填“氧化”或“還原”)反應(yīng)；已知負(fù)極反應(yīng)為Zn2e2OH=Zn(OH)2，則正極反應(yīng)為_。(3)放電時(shí)，_(填“正”或“負(fù)”)極附近溶液的堿性增強(qiáng)。解析：電池的負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上發(fā)生還原反應(yīng)。由高鐵電池放電時(shí)總反應(yīng)方程式可知，負(fù)極材料應(yīng)為作還原劑的Zn。由電池的總反應(yīng)方程式負(fù)極反應(yīng)式正極反應(yīng)式可知，正極反應(yīng)式為FeO3e4H2O=Fe(OH)35OH，正極生成了OH，堿性增強(qiáng)。答案：(1)Zn(2)還原FeO3e4H2O=Fe(OH)35OH(3)正第二課時(shí)考點(diǎn)一原電池電極反應(yīng)式的書寫一、【學(xué)前提問】1從氧化還原反應(yīng)的角度分析，原電池負(fù)極上的材料常作_劑，正極上的材料常作_劑，二者_(dá)數(shù)目相等。答案：還原氧化得失電子2若電解質(zhì)溶液呈酸性，電極反應(yīng)中能否生成OH？若電解質(zhì)溶液呈堿性，電極反應(yīng)中能否生成H、CO2?答案：不能不能3鋰離子電池的總反應(yīng)為L(zhǎng)iLiMn2O4Li2Mn2O4，你能寫出該電池的正極反應(yīng)嗎？答案：LiMn2O4Lie=Li2Mn2O44你能寫出堿性條件下甲烷燃料電池的電極反應(yīng)式嗎？答案：負(fù)極：CH410OH8e=CO7H2O正極：2O24H2O8e=8OH二、【師生共同總結(jié)】書寫原電池的電極反應(yīng)式時(shí)，首先要根據(jù)原電池的工作原理準(zhǔn)確判斷正、負(fù)極，然后結(jié)合電解質(zhì)溶液的環(huán)境確定電極產(chǎn)物，最后再根據(jù)質(zhì)量守恒和電荷守恒寫出反應(yīng)式。1電極反應(yīng)式書寫的一般方法(1)拆分法：寫出原電池的總反應(yīng)。如2Fe3Cu=2Fe2Cu2。把總反應(yīng)按氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)拆分為兩個(gè)半反應(yīng)，并注明正、負(fù)極，并依據(jù)質(zhì)量守恒、電荷守恒及電子得失守恒配平兩個(gè)半反應(yīng)：正極：2Fe32e=2Fe2，負(fù)極：Cu2e=Cu2。(2)加減法：寫出總反應(yīng)。如LiLiMn2O4=Li2Mn2O4。寫出其中容易寫出的一個(gè)半反應(yīng)(正極或負(fù)極)。如Lie=Li(負(fù)極)。利用總反應(yīng)與上述的一極反應(yīng)相減，即得另一個(gè)電極的反應(yīng)式，即LiMn2O4Lie=Li2Mn2O4(正極)。2燃料電池電極反應(yīng)式的書寫第一步：寫出電池總反應(yīng)式。燃料電池的總反應(yīng)與燃料的燃燒反應(yīng)一致，若產(chǎn)物能和電解質(zhì)反應(yīng)則總反應(yīng)為加和后的反應(yīng)。如甲烷燃料電池(電解質(zhì)為NaOH溶液)的反應(yīng)式為：CH42O2=CO22H2OCO22NaOH=Na2CO3H2O式式得燃料電池總反應(yīng)式為CH42O22NaOH=Na2CO33H2O。第二步：寫出電池的正極反應(yīng)式：根據(jù)燃料電池的特點(diǎn)，一般在正極上發(fā)生還原反應(yīng)的物質(zhì)都是O2，電解質(zhì)溶液不同，其電極反應(yīng)有所不同，其實(shí)，我們只要熟記以下四種情況：a酸性電解質(zhì)溶液環(huán)境下電極反應(yīng)式：O24H4e=2H2O。b堿性電解質(zhì)溶液環(huán)境下電極反應(yīng)式：O22H2O4e=4OH。c固體電解質(zhì)(高溫下能傳導(dǎo)O2)環(huán)境下電極反應(yīng)式：O24e=2O2。d熔融碳酸鹽(如：熔融K2CO3)環(huán)境下電極反應(yīng)式：O22CO24e=2CO。第三步：根據(jù)電池總反應(yīng)式和正極反應(yīng)式寫出電池的負(fù)極反應(yīng)式：電池的總反應(yīng)式電池正極反應(yīng)式電池負(fù)極反應(yīng)式，注意在將兩個(gè)反應(yīng)式相減時(shí)，要約去正極的反應(yīng)物O2。例1(1)肼空氣燃料電池是一種堿性電池，該電池放電時(shí)，負(fù)極的反應(yīng)式為_。(2) 高鐵酸鉀(K2FeO4)是一種強(qiáng)氧化劑，可作為水處理劑和高容量電池材料。FeCl3和KClO在強(qiáng)堿性條件下反應(yīng)可制取K2FeO4，其反應(yīng)的離子方程式為_；與MnO2Zn電池類似，K2FeO4Zn也可以組成堿性電池，K2FeO4在電池中作為正極材料，其電極反應(yīng)為_，該電池總反應(yīng)的離子方程式為_。(3)鋁電池性能優(yōu)越，AlAgO電池可用作水下動(dòng)力電源，其原理如下圖所示。該電池反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。解析(1)“肼空氣燃料電池是一種堿性電池”中O2在正極反應(yīng)，故負(fù)極是肼發(fā)生反應(yīng)：N2H4 4e4OH=N24H2O。(2)FeCl3和KClO在強(qiáng)堿性條件下反應(yīng)，實(shí)質(zhì)是KClO氧化Fe(OH)3，ClO 的還原產(chǎn)物應(yīng)該是Cl；K2FeO4Zn組成堿性電池，K2FeO4在電池中作為正極材料，6價(jià)FeO 應(yīng)被還原為3價(jià)Fe(OH)3，其電極反應(yīng)式為FeO 3e4H2O=Fe(OH)3 5OH；總反應(yīng)的離子方程式也不難寫出，關(guān)鍵是抓住Fe和Zn的存在形式分別是Fe(OH)3 和Zn(OH)2。(3)Al作負(fù)極，AgO/Ag作正極，NaOH和NaAlO2溶液是電解質(zhì)溶液，所以生成物是NaAlO2、Ag、H2O。答案(1)N2H44e4OH=N24H2O(2)2Fe(OH)3 3ClO4OH=2FeO5H2O3ClFeO 3e4H2O=Fe(OH)35OH2FeO8H2O3Zn=2Fe(OH)33Zn(OH)24OH(3)2Al3AgO2NaOH=2NaAlO23AgH2O三1根據(jù)下圖判斷，下列說法正確的是()A裝置和裝置中負(fù)極反應(yīng)均是Fe2e=Fe2B裝置和裝置中正極反應(yīng)均是O22H2O4e=4OHC裝置和裝置中鹽橋中的陽離子均向右側(cè)燒杯移動(dòng)D放電過程中，裝置左側(cè)燒杯和裝置右側(cè)燒杯中溶液的pH均增大解析：選D裝置中，由于Zn比Fe活潑，所以Zn作原電池的負(fù)極，電極反應(yīng)式為Zn2e=Zn2；Fe作正極，電極反應(yīng)式為O22H2O4e=4OH。由于正極有OH生成，因此溶液的pH增大。裝置中，F(xiàn)e作負(fù)極，電極反應(yīng)式為Fe2e=Fe2；Cu作正極，電極反應(yīng)式為2H2e=H2。正極由于不斷消耗H，所以溶液的pH逐漸增大。據(jù)此可知A、B皆錯(cuò)，D正確。在原電池的電解質(zhì)溶液中，陽離子移向正極，所以C錯(cuò)誤。2(2010浙江高考)LiAl/FeS電池是一種正在開發(fā)的車載電池，該電池中正極的電極反應(yīng)式為：2LiFeS2e=Li2SFe，有關(guān)該電池的下列說法中，正確的是()ALiAl在電池中作為負(fù)極材料，該材料中Li的化合價(jià)為1價(jià)B該電池的電池反應(yīng)式為：2LiFeS=Li2SFeC負(fù)極的電極反應(yīng)式為Al3e=Al3D充電時(shí)，陰極發(fā)生的電極反應(yīng)式為：Li2SFe2e=2LiFeS解析：選B由正極的電極反應(yīng)式知，在負(fù)極上Li失去電子被氧化，所以LiAl在電池中作為負(fù)極材料，該材料中Li的化合價(jià)為0價(jià)，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；負(fù)極的電極反應(yīng)式為：2Li2e=2Li，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；該電池的電池反應(yīng)式為正、負(fù)電極的電極反應(yīng)式之和：2LiFeS=Li2SFe，故B項(xiàng)正確；由于充電時(shí)陰極發(fā)生還原反應(yīng)，所以陰極的電極反應(yīng)式為：2Li2e=2Li，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。第三課時(shí)考點(diǎn)二 原電池原理的應(yīng)用一、【學(xué)前提問】1實(shí)驗(yàn)室用Zn與稀H2SO4反應(yīng)制備H2時(shí)，用粗鋅反應(yīng)速率快，還是用純鋅反應(yīng)速率快？為什么？答案：粗鋅快，因Zn、雜質(zhì)和電解質(zhì)溶液能形成原電池2X、Y兩種金屬用導(dǎo)線連接置于稀H2SO4中，發(fā)現(xiàn)X極溶解，Y極上有氣泡產(chǎn)生，則X、Y的活動(dòng)性誰強(qiáng)？答案：X金屬的活動(dòng)性強(qiáng)3為了保護(hù)海水中的鋼鐵閘門，需要連接某種金屬，你認(rèn)為該金屬的活動(dòng)性應(yīng)比鐵的活動(dòng)性強(qiáng)還是弱？答案：比鐵的活動(dòng)性強(qiáng)4你能依據(jù)原電池原理將反應(yīng)Fe2FeCl3=3FeCl2設(shè)計(jì)成一個(gè)原電池嗎？答案：見如圖二、【師生共同總結(jié)】順利解答原電池應(yīng)用問題的關(guān)鍵就是理清原電池的工作原理，原電池的應(yīng)用是多方面的，現(xiàn)破解如下：1比較金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱原電池中，一般活動(dòng)性強(qiáng)的金屬作負(fù)極，而活動(dòng)性弱的金屬(或非金屬)作正極。如有兩種金屬A和B，用導(dǎo)線將A和B連接后，插入到稀硫酸中，一段時(shí)間后，若觀察到A極溶解，而B極上有氣體放出，則說明A作負(fù)極，B作正極，則可以判斷金屬活動(dòng)性AB。2加快化學(xué)反應(yīng)速率由于形成了原電池，導(dǎo)致反應(yīng)速率加快。如Zn與稀硫酸反應(yīng)制氫氣時(shí)，可向溶液中滴加少量CuSO4溶液，形成CuZn原電池，加快反應(yīng)進(jìn)行。3用于金屬的防護(hù)使需要被保護(hù)的金屬制品作原電池正極而受到保護(hù)。例如，要保護(hù)一個(gè)鐵質(zhì)的輸水管道或鋼鐵橋梁，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)電源設(shè)計(jì)原電池要緊扣構(gòu)成原電池的三個(gè)條件。(1)首先將已知氧化還原反應(yīng)拆分為兩個(gè)半反應(yīng)。(2)根據(jù)原電池的電極反應(yīng)特點(diǎn)，結(jié)合兩個(gè)半反應(yīng)找出正、負(fù)極材料(負(fù)極就是失電子的物質(zhì)，正極用比負(fù)極活動(dòng)性差的金屬即可，也可以用石墨)及電解質(zhì)溶液。(3)按要求畫出原電池裝置圖。如根據(jù)2Fe3Cu=2Fe2Cu2設(shè)計(jì)原電池：負(fù)極：Cu2e=Cu2正極：2Fe32e=2Fe2例2(2012全國卷高考)四種金屬片兩兩相連浸入稀硫酸中都可組成原電池。相連時(shí)，外電路電流從流向；相連時(shí)，為正極；相連時(shí)，上有氣泡逸出；相連時(shí)，