高中化學原電池原理

1、課 «原電池原理教學目標1、明確原電池的化學原理，判斷形成原電池的條件2、了解金屬的電化學腐蝕3、了解日常生活中常用的化學電源和新型化學電池重點、難點原電池的化學工作原理和電極反應(yīng)方程式的書寫教學內(nèi)容原電池原理一.原電池1 .能量轉(zhuǎn)化：原電池是的裝置。2 .原電池構(gòu)成條件：（1）金屬活潑性不同的兩個電極（2）電解質(zhì)溶液（3）電極、電解質(zhì)溶液構(gòu)成閉合回路3 .結(jié)構(gòu)：內(nèi)電路電解質(zhì)溶液、電極導(dǎo)電微粒：自由移動離子（陽離子往正極移動，陰離子往負極移動）外電路電極（與導(dǎo)線）導(dǎo)電微粒：自由移動電子（電子由負極經(jīng)過導(dǎo)線流向正極，電流由正極流向負極）電極：根據(jù)活潑性的不同，分為 負極（金屬活潑性強）

2、正極（金屬活潑性弱）。正極：通常是活潑性較弱的金屬或非金屬導(dǎo)體，電子流一（填“出”或“入”）的一極，電極上發(fā)生 （填“氧化”或“還原”反應(yīng)）。負極：通常是活潑性較強的金屬，電子流（填“出”或“入”）的一極，電極被（填“氧 化”或“還原”），電極發(fā)生 （填“氧化”或“還原”反應(yīng)）。4 .反應(yīng)特點：自發(fā)的氧化還原反應(yīng)5 .工作原理：負極失電子經(jīng)導(dǎo)線流向正極形成電流，內(nèi)電路自由移動的離子定向運動傳遞電荷【例題】下列關(guān)于原電池的敘述中正確的是（）A.原電池能將化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔蹷.原電池負極發(fā)生的電極反應(yīng)是還原反應(yīng)C.原電池在工作時其正極不斷產(chǎn)生電子并經(jīng)外電路流向負極D .原電池的電極只能由兩種不同的金

3、屬構(gòu)成【練習題1】在如圖所示的裝置中，a的金屬性比氫要強，巡人b為碳棒，關(guān)于此裝置的各種敘述不正確的是（）A.碳棒上有氣體放出，溶液pH變大VB. a是正極，b是負極-C.導(dǎo)線中有電子流動，電子流從a極到b極：固D. a極上發(fā)生了氧化反應(yīng)吐凄稀H?SO【練習題2】人造地球衛(wèi)星用到的一種高能電池一一銀鋅蓄電池，它在放電時的電極反 應(yīng)為：Zn + 2OH-2e-=ZnO + H20 Ag2O + H20 + 2e-=2Ag + 2OH- 據(jù)此判斷氧化根是（）A.負極，并被氧化B.正極，并被還原C.負極，并被還原D.正極，并被氧化二.原電池的形成條件（1）活潑性不同的電極材料（金屬與金屬或金屬與非金

4、屬導(dǎo)體）（2）電解質(zhì)溶液。電解質(zhì)溶液中離子定向移動，傳遞電荷，接通內(nèi)電路。（3）構(gòu)成閉合電路（用導(dǎo)線連接或直接接觸）【例題】下列裝置屬于原電池的是（）BCB例如：Fe一一C（NaCl溶液）電極反應(yīng)為：（一）Fe2e =Fe2"（+ ） Oc+2H;O+4e =40H電池總反應(yīng)式：2Fe+0：+2H：0=2Fe（0H）c在這里Fe并沒有和溶液中溶質(zhì)NaCl發(fā)生反應(yīng)，而是和0二發(fā)生氧化還原反應(yīng)?？梢娫谠姵刂兄灰心茚尫拍芰?的氧化還原反應(yīng)發(fā)生，就可以產(chǎn)生電流。三、原電池的工作原理活潑金屬（負極）一一失電子一一氧化反應(yīng)一一電子流出不活潑金屬（或石墨）（正極）一一得電子一一還原反應(yīng)一一電子

5、流入在這里要求熟練書寫電極反應(yīng)和電池反應(yīng)式，能由電極反應(yīng)寫出電池反應(yīng)式，能由電池反應(yīng)式寫出電極反應(yīng)，會 判斷電極符號、溶液pH及濃度的變化等。例如：電子表所用鈕扣電池的兩極材料為Zn和Ag。電解質(zhì)溶液為KOH。放電時鋅極上的電極反應(yīng)式為：Zn+20H 2e =Zn（OH）:Ag：O電極上發(fā)生的反應(yīng)為：Ag:0+H=0+2e =2Ag+20H下列說法正確的是（）A.鋅是負極，Ag；0是正極B.鋅發(fā)生還原反應(yīng)，Rg；0發(fā)生氧化反應(yīng)C.溶液中0H向正極移動，Kk向負極移動D.隨著電極反應(yīng)的不斷進行，電解質(zhì)溶液的pH保持不變四.原電池原理的應(yīng)用（一）做電源要了解常見的一些電池，由所給條件判斷兩極符號、

6、電極反應(yīng)、電池反應(yīng)、電解質(zhì)溶液濃度、pH變化等。常見的化學電源1 .普通鋅缽電池干電池負極（鋅筒）：Zn-2e =Zn2+正極（石墨）：2NH4+2e = 2NH?+H2電池總反應(yīng)式為：Zn + 2NH4+ = Zn2+ + 2NH3 + H22 .鉛蓄電池（可充電電池）負極:Pb + sor -2e = PbSO.正極：Pb03 + < + sor + 2e = PbSO. + 2H=0放電充電2PbS0i + 2H=0電池總反應(yīng)式為：Pb + PbOs + 2H£0u3 .銀鋅電池（鈕扣電池）負極：Zn+20H-2e' =ZnO-H=O正極：Agq+H9-2e-=2

7、Ag+20H-電池總反應(yīng)式為：Ag=0 + Zn = 2Ag + ZnO4 .鋰電池（有多種）5 ,海水電池1991年，我國首創(chuàng)以鋁-空氣-海水為材料組成的新型電池，用作航海標志燈。 負極：4Al-12e = 4A13+ 正極：3O2 + 6H2O+12e =12OH電池總反應(yīng)式為：4A1+3O2 + 6H2O= 4A1（OH）36 .燃料電池（如氫氧燃料電池）電池總反應(yīng)式為：2H2 + 02 = 2H2O（二）金屬的腐蝕和防護1.金屬腐蝕的本質(zhì)是：金屬單質(zhì)失電子被氧化成金屬陽離子的過程，M-ne二爐金屬的腐蝕化學腐蝕：金屬與氧化劑（0二、Ck等）直接反應(yīng)電化學腐蝕（為 主）（發(fā)生電原池 反應(yīng)

8、）析氫腐蝕（酸性較強環(huán)境）(一)Fe2e =Fe2+(+ ) 2H+2e t電池反應(yīng)：Fe+2H=Fe+Hc t吸氧腐蝕（為主X弱酸性或中性環(huán)境）(一)Fe2e =Fe2*(+ ) O：+2H=O+4e =40H電池反應(yīng)：2Fe+Qs+2H20=2Fe(0H)34Fe (OH) 2+02+2H=0=4Fe (OH) 32.金屬的防護（1）加保護層：刷漆、電鍍等。（2）改變結(jié)構(gòu)：制成合金。（3）電化學方法犧牲陽極保護法；Fe與Zn相連，犧牲Zn保護Fe。陰極保護法：將被保護的金屬連在直流電源的負極（陰極），電源負極提供電子，阻止了金屬失電子。（三）加快反應(yīng)速率例如：純鋅與稀H：SO：反應(yīng)速率較慢

9、，當加入CuSOi溶液以后，反應(yīng)速率加快，因為Zn+Cu'Cu+Zj析出的Cu與Zn 接觸，在稀HBOi中形成原電池，加快反應(yīng)速率。（四）判斷金屬活動性根據(jù)活潑金屬為負極，不活潑金屬為正極，可通過組成原電池判斷金屬活動性。例1下列敘述中正確的是（）A.構(gòu)成原電池正極和負極的材料必須是兩種金屬。B.由銅、鋅作電極與硫酸銅溶液組成的原電池中銅是負極。C.馬口鐵（鍍錫鐵）破損時與電解質(zhì)溶液接觸錫先被腐蝕。D.銅鋅原電池工作時，若有13克鋅被溶解，電路中就有0.4mol電子通過。【例2】把A、B、C、D四塊金屬泡在稀H2sCh中，用導(dǎo)線兩兩相連可以組成各種原電池。若A、B相連時，A為負 極：C

10、、D相連，D上有氣泡逸出；A、C相連時A極減輕；B、D相連，B為正極。則四種金屬的活潑性順序由大到 小排列為（）A. A>B>C>D B. A>C>B>D C. A>C>D>B D. B>D>C>A【例3】電子計算機所用鈕扣電池的兩極材料為鋅和氧化銀，電解質(zhì)溶液為K0H溶液，其電極反應(yīng)是：Zn + 2 OH- -2e=Zn0 + H20 Ag2O +H20 + 2e=2Ag +2 OH 下列判斷正確的是（）A.鋅為正極，Ag?O為負極。B.鋅為負極，Ag2O為正極。C.原電池工作時，負極區(qū)溶液PH減小。D.原電池工作時，負

11、極區(qū)溶液PH增大?！眷柟叹毩暋恳弧⑦x擇題1 .下列裝置中，電流計G中有電流通過的是（）2 .生物體中細胞膜內(nèi)的偏萄糖，細胞膜外的富氧液體及細胞膜構(gòu)成微型的生物原電池，下列有關(guān)判斷正確的是 （）A.正極的電極反應(yīng)可能是：O：+2H：O+4e =40HB.負極的電極反應(yīng)可能是：O=+2H:O+4e =40HC.負極的反應(yīng)主要是CJWK鈿萄糖）生成CO：或HCO,D.正極的反應(yīng)主要是CMQ（郁萄糖）生成 段或HCO,3 .如圖：電流計的指針會偏轉(zhuǎn)，X極變粗，N極變細符合這種情況的是（）A. Y是銅，N是鋅，R是硫酸溶液B. M是鋅，N是銅，R是硫酸銅溶液C. M是銀，N是鋅，R是硝酸銀溶液D. M是

12、鐵，N是銅，R是硝酸銅溶液4 .電子表中電源常用銀一鋅微型電池，其電極分別為Ag,O和Zn,電解質(zhì)溶液為KOH溶液，電極反應(yīng)分別為Zn+20H _2e =ZnO+H：O> Ag=O+H：O+2e =2Ag+2OH，總反應(yīng)式：Ag：O+Zn=2Ag+ZnO,根據(jù)上述變化，下列判斷正確 的是（）A. Zn為正極,Ag,0為負極B.工作時電池負極區(qū)溶液的pH減小C.工作時電子由Ag2極經(jīng)外電路流向Zn極D. Zn為負極，Ag：O為正極5 .鉛蓄電池放電時，發(fā)生下列變化：負極：Pb+SO：2 -PbSO什2e正極：PbO=+4H+SO； +2e =PbSOt+2H：O使用該電池來電解NaCl（熔

13、融），當電路中轉(zhuǎn)移0. Imol電子時，這時鉛蓄電池內(nèi)消耗硫酸（）A. 0. 025mol B. 0. 05mol C. 0. Imol D. 0. 2mol6 .把鐵棒和鋅棒用導(dǎo)線連接插入硫酸銅溶液中，當電路中有0.2mol電子通過時，負極的質(zhì)量變化是（）A.增加6. 5克 B.減少6. 5克 C,減少5. 6克 D.增加6. 4克7 .某原電池反應(yīng)的離子方程式為：Fe+2H =Fe=+H= f ,下列說法正確的是（）A. HNO,為電解質(zhì)溶液B.鋅為該原電池的負極C.鐵極質(zhì)量不變D.銅為該原電池的正極8 .下列說法正確的是（）A.鋼鐵因含雜質(zhì)而容易發(fā)生電化腐蝕，所以合金都不耐腐蝕B.原電池

14、反應(yīng)是導(dǎo)致金屬腐蝕的主要原因，故不能用來減緩金屬的腐蝕C,鋼鐵電化腐蝕的兩種類型主要區(qū)別在于水膜的pH不同，引起正極反應(yīng)不同D.無論哪種類型的腐蝕，其實質(zhì)都是金屬被氧化9 .根據(jù)下列實驗事實： X+F=X'Y（2） Z+2H=0Z （OH） :+H: t（3） Z24離子的氧化性比X。弱（4）由Y、W作電極組成的原電池反應(yīng)為：Y2e =Y=-由此可知，X、Y、Z、W的還原性由強到弱的順序是（）A. X>Y>Z>W B. Y>X>W>Z C. Z>X>Y>W D. Z>Y>X>W10.阿波羅宇宙飛船上使用的是氫氧燃料

15、電池，其電池反應(yīng)式為：2H：H）二=240,電解質(zhì)溶液為KOH溶液，反應(yīng)保 持在一定溫度下，使生成H2蒸發(fā)，下列敘述正確的是（）A,壓為正極，0;為負極B.電極反應(yīng)（正極）：Oc+2H：O+4e =40H電極反應(yīng)（負極）：2H=+40H 4e =4H=0C.負極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)D.工作中電解質(zhì)溶液pH值不斷增大11.燃料電池是利用燃料（如H：、CO、C用等）跟氧氣或空氣反應(yīng)，將化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置.電解質(zhì)溶液是強堿 溶液。下列關(guān)于甲烷的燃料電池說法中正確的為（）A.負極反應(yīng)：OMHOMe =40HB.負極反應(yīng):CH.+1OOH 8e =C0； +7H=0C.隨著放電進行，溶液的

16、pH值增大D.放電時溶液中的陰離子向負極移動12 .已知空氣一鋅電池的電極反應(yīng)為：鋅片:Zn+20H 2e =ZnO+H=O石墨:O=+2H：O+4e =40H ,據(jù)此判斷鋅片是 （）A.負極，并被氧化B.負極，并被還原C.正極，并被氧化D.正極，并被還原13 .將金屬A和金屬B分別放入稀H：SOi中有氫氣生成。若將金屬A和金屬B相連后投入稀中發(fā)現(xiàn)A被腐蝕, B未被腐蝕。關(guān)于A、B的敘述是（）A.金屬活動性A>BB.還原性B>AC.在后者裝置中金屬A發(fā)生還原反應(yīng)，金屬B發(fā)生氧化反應(yīng)D.金屬B的表面有明顯氣泡產(chǎn)生，金屬A表面無明顯現(xiàn)象14 .把鐵釘和碳棒用銅線連接后，浸入O.lmol

17、/L的NaCl溶液中，可能發(fā)生的現(xiàn)象為（）A.碳棒上放出氯氣B.碳棒附近產(chǎn)生0HC.碳棒上放出0：D.鐵釘上放出是15 .下列事實與電化腐蝕無關(guān)的是（）A.埋在地下的鐵管比在地面上的更易被腐蝕B.為保護海船的螺旋漿和船殼，往往在螺旋漿和船殼上鑲?cè)脘\塊C.在空氣中金屬銀的表面生成一層黑色物質(zhì)D.鍍銀的鐵制品，鍍層部分受損后，露出的鐵表面暴露在潮濕空氣中更易腐蝕16 .某原電池總反應(yīng)的離子方程式為：2F£+Fe=3Fe'，不能實現(xiàn)該反應(yīng)的原電池是（）A.正極為Cu,負極為Fe,電解質(zhì)溶液為FeCLB.正極為C,負極為Fe,電解質(zhì)溶液為Fe（N03C.正極為Fe,負極為Zn,電解質(zhì)

18、溶液為Fe：（S03D.正極為Ag,負極為Fe,電解質(zhì)溶液為CuSOa二、填空題17 .電工操作中規(guī)定，不能把鋁線和銅線擰在一起連接線路，這是因為。18 .鉛蓄電池是化學電池，共電極材料是Pb和PbO:,電解質(zhì)溶液為稀硫酸，工作時該電池的總反應(yīng)為PbO;+Pb+2H£SO. =2PbSO,+2Ho根據(jù)上述情況判斷:（1）蓄電池的負極是，其電極反應(yīng)式為：（2）蓄電池的正極是，其電極反應(yīng)式為本次課總結(jié)1、原電池電極名稱的判斷方法（1）根據(jù)電極材料的性質(zhì)確定金屬一金屬電極，活潑金屬是負極，不活潑金屬是正極：金屬一非金屬電極，金屬是負極，非金屬是正極：金屬一化合物電極，金屬是負極，化合物是正

19、極。（2）根據(jù)電極反應(yīng)的本身確定失電子的反應(yīng)一氧化反應(yīng)一負極：得電子的反應(yīng)一還原反應(yīng)一正極2、原電池電極反應(yīng)式書寫關(guān)鍵（1）明確電池的負極反應(yīng)物是電極本身還是其他物質(zhì)、反應(yīng)產(chǎn)物及化合價的變化；（2）確定電池的正極反應(yīng)物是電解質(zhì)溶液中的離子，還是其他物質(zhì)（如溶有或通入的氧氣）：（3）判斷是否存在特定的條件（如介質(zhì)中的微粒H+、OH非放電物質(zhì)參加反應(yīng)），進而推斷電解質(zhì)溶液的酸堿性的變化：（4）總的反應(yīng)式是否滿足質(zhì)量守衡、得失電子守衡、電荷守衡。（O2 + 4H+ + 4e-=2H2O： 2H2 + 4OH -4c = 4H2O）課下作業(yè)1 .一定量的鋅與足量的稀鹽酸反應(yīng)，為了加快反應(yīng)的速率，但又不影響生成氫氣總量可以采取的措施是（）A.加入少量醋酸鈉固體B.加入少量硫酸銅溶液C.加入少量銅粉D.加入少量鐵粉2 .原電池產(chǎn)生電流的本質(zhì)原因是A.原電池中電解液能電離出自由移動的離子B.有兩根導(dǎo)線將兩個活性不同的電極連接C,電極上進行的氧化還原反應(yīng)的生成物為電子D.電極上進行的氧化還原反應(yīng)中會有電子轉(zhuǎn)移3 .下列說法中正確的是（）A.原電池是把化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置B.原電池中電子流出的一極是正極，發(fā)生氧化反應(yīng)C.原電池的兩極發(fā)生的反應(yīng)均為氧化還原反應(yīng)D,形成原電池后，原電池中的陽離子向負極方向移動4 .實驗室用鋅片、銅片和AgNO3溶液組成了原電池，正極上發(fā)生的電極反應(yīng)式