第18講：原電池 化學(xué)電源

1、第18講：原電池 化學(xué)電源主備教師 王志剛一內(nèi)容與解析本節(jié)課復(fù)習(xí)的內(nèi)容是原電池，其重點(diǎn)就是要通過(guò)原電池來(lái)引出化學(xué)電源。這節(jié)課先要通過(guò)一系列問(wèn)題來(lái)解決原電池的理論問(wèn)題，就是一個(gè)具體的氧化還原反應(yīng)。所以就存在電子的轉(zhuǎn)移，這樣就形成了兩個(gè)電極正負(fù)兩極。這樣就再來(lái)理清形成原電池的三個(gè)條件。因而自然就得出原電池的表示方法，電極反應(yīng)式的書(shū)寫。最后一個(gè)問(wèn)題就設(shè)計(jì)到原電池理論的應(yīng)用，就是金屬的防腐。就是我們要有意識(shí)地將要保護(hù)的金屬作為電池的正極這樣就能對(duì)所需的金屬保護(hù)起來(lái)。二教學(xué)目標(biāo)與解析1教學(xué)目標(biāo)1.了解原電池和電解池的工作原理，能寫出電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式。2了解常見(jiàn)化學(xué)電源的種類及其工作原理。3理解金

2、屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因，金屬腐蝕的危害，防止金屬腐蝕的措施。2目標(biāo)解析1.了解原電池和電解池的工作原理，能寫出電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式。就是指要清楚電子在外電路中要從負(fù)極出來(lái)，而從正極進(jìn)去。因此在電池的正極發(fā)生還原反應(yīng)，而在負(fù)極要發(fā)生氧化反應(yīng)。所以基于這樣的一個(gè)原理就要寫出三個(gè)反應(yīng)式。2了解常見(jiàn)化學(xué)電源的種類及其工作原理。就是指要在清楚原電池理論的基礎(chǔ)上去搞清其它化學(xué)電源的得失電子情況，它們正負(fù)極的區(qū)別，就是要從得失電子的角度來(lái)得出答案。3理解金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因，金屬腐蝕的危害，防止金屬腐蝕的措施。就是指在對(duì)金屬的腐蝕過(guò)程中要防止電化學(xué)腐蝕，就是要防止要保護(hù)的金屬作為形成原電池的負(fù)極。三

3、問(wèn)題診斷分析本節(jié)中學(xué)生感到困難的地方就是在復(fù)習(xí)過(guò)程中電極式的書(shū)寫，這樣就是要告訴學(xué)生，具體的正負(fù)極反應(yīng)的物質(zhì)，一般情況下負(fù)極反應(yīng)的是電極本身，而正極反應(yīng)的物質(zhì)是電解質(zhì)溶液中的陽(yáng)離子，從這個(gè)角度來(lái)對(duì)電極式的解讀。而在金屬腐蝕過(guò)程中就是要對(duì)照鐵的腐蝕過(guò)程來(lái)認(rèn)識(shí)，四教學(xué)條件支持這節(jié)課主要是通過(guò)PPT這個(gè)手段，因?yàn)檫@樣能加快復(fù)習(xí)的速度，節(jié)約復(fù)習(xí)的時(shí)間。這樣就能對(duì)原電池的工作原理能更清楚地表達(dá)出來(lái)。再一個(gè)也能對(duì)化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕作更好的對(duì)比。五教學(xué)過(guò)程【復(fù)習(xí)過(guò)程】問(wèn)題一、原電池的工作原理設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)這個(gè)問(wèn)題的復(fù)習(xí)就是要搞清原電池的原理，就是要發(fā)生一個(gè)氧化還原反應(yīng)，這樣也就理清了電子的流向。師生活動(dòng)：

4、1定義把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。2構(gòu)成條件(1)具有兩個(gè)活潑性不同的電極(金屬和金屬或金屬和非金屬)。(2)具有電解質(zhì)溶液。(3)形成閉合回路(或在溶液中相互接觸)。3原電池的兩極負(fù)極：活潑性較強(qiáng)的金屬，發(fā)生氧化反應(yīng)。正極：活潑性較弱的金屬或?qū)w，發(fā)生還原反應(yīng)。4電極反應(yīng)式的書(shū)寫和電荷移動(dòng)方向(1)電極反應(yīng)式的書(shū)寫負(fù)極：Zn，電極反應(yīng)式：Zn2e=Zn2正極：Cu，電極反應(yīng)式：Cu22e=Cu電池反應(yīng)：ZnCu2=Zn2Cu(2)電荷移動(dòng)方向電子由負(fù)極釋放，經(jīng)外電路沿導(dǎo)線流入正極，電解質(zhì)溶液中的陽(yáng)離子移向正極，在其表面得電子被還原，形成一個(gè)閉合回路?！纠?】(2010·安徽理綜)某固

5、體酸燃料電池以CsHSO4固體為電解質(zhì)傳遞H，其基本結(jié)構(gòu)如圖，電池總反應(yīng)可表示為：2H2O2=2H2O，下列有關(guān)說(shuō)法正確的是(D)A電子通過(guò)外電路從b極流向a極B. b極上的電極反應(yīng)式為：O22H2O4e=4OHC. 每轉(zhuǎn)移0.1 mol電子，消耗1.12 L的H2D. H由a極通過(guò)固體酸電解質(zhì)傳遞到b極變式1(2010·廣東理綜)銅鋅原電池(如下圖)工作時(shí)，下列敘述正確的是(BC)A正極反應(yīng)為：Zn2e=Zn2B電池反應(yīng)為：ZnCu2=Zn2CuC在外電路中，電子從負(fù)極流向正極D鹽橋中的K移向ZnSO4溶液?jiǎn)栴}二、金屬的腐蝕與防護(hù)設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)這個(gè)問(wèn)題的設(shè)置就是要用原電池的理論的運(yùn)

6、用，來(lái)解決化學(xué)中的實(shí)際問(wèn)題。師生活動(dòng)：1金屬的腐蝕(1)概念金屬與周圍的空氣或液體物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)而引起損耗的現(xiàn)象。(2)分類一般分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕兩種。(3)化學(xué)腐蝕金屬跟接觸到的氧化性氣體或氧化性液體等直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕。(4)電化學(xué)腐蝕概念：不純的金屬跟電解質(zhì)溶液接觸時(shí)，因?yàn)榘l(fā)生原電池反應(yīng)而引起的腐蝕。分類a. 析氫腐蝕在金屬外面的水膜呈較強(qiáng)酸性時(shí)發(fā)生析氫腐蝕。以鋼鐵為例：負(fù)極(Fe)：Fe2e=Fe2正極(C)：2H2e=H2b吸氧腐蝕在金屬外面的水膜酸性很弱或呈堿性或中性，溶解一定量O2時(shí)發(fā)生吸氧腐蝕。以鋼鐵為例：負(fù)極(Fe)：2Fe4e=2Fe2正極(C)：O2

7、2H2O4e=4OH總反應(yīng)：2FeO22H2O=2Fe(OH)2氧化過(guò)程：4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3脫水過(guò)程：2Fe(OH)3=Fe2O3·nH2O(3n)H2O2金屬的防護(hù)(1)改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使其成為防腐蝕金屬，如制成不銹鋼等。(2)加防護(hù)層，如在金屬表面噴油漆、涂油脂、電鍍、噴鍍或表面鈍化等方法。(3)電化學(xué)防護(hù)犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法原電池原理a正極(陰極)：被保護(hù)的金屬設(shè)備b負(fù)極(陽(yáng)極)：比被保護(hù)的金屬活潑的金屬外加電流的陰極保護(hù)法電解原理a陰極：被保護(hù)的金屬設(shè)備b陽(yáng)極：惰性電極【例2】一種燃料電池中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為；在酸性溶液中甲醇與氧作用生成水和二氧

8、化碳。該電池負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)是(C)ACH3OH(g)O2(g)2e=H2O(l)CO2(g)2H(aq)BO2(g)4H(aq)4e=2H2O(l)CCH3OH(g)H2O(l)6e=CO2(g)6H(aq)DO2(g)2H2O(l)4e=4OH變式2某固體氧化物燃料電池(SOFC)以固體氧化物作為電解質(zhì)，其中O2可以在其內(nèi)部自由通過(guò)。其工作原理如圖所示，下列關(guān)于固體燃料電池的有關(guān)說(shuō)法正確的是(D)A電極b為電池負(fù)極，電極反應(yīng)式為O24e=2O2B固體氧化物的作用是讓電子在電池內(nèi)通過(guò)C若H2作為燃料氣，則接觸面上發(fā)生的反應(yīng)為H22OH4e=2HH2OD若C2H4作為燃料氣，則接觸面上發(fā)生的反應(yīng)

9、為C2H48O212e=2CO2H2O六目標(biāo)檢測(cè)1.根據(jù)原電池的有關(guān)知識(shí)，下列反應(yīng)不能用于原電池的是()A2H2O2點(diǎn)燃2H2OB2CH3OH3O2 點(diǎn)燃2CO24H2OCZn2HCl=ZnCl2H2DNaOHHCl=NaClH2O2(2010·南京質(zhì)檢)關(guān)于如圖所示的原電池，下列說(shuō)法正確的是()A電子從鋅電極通過(guò)電流計(jì)流向銅電極B鹽橋中的陰離子向硫酸銅溶液中遷移C鋅電極發(fā)生還原反應(yīng)，銅電極發(fā)生氧化反應(yīng)D銅電極上發(fā)生的電極反應(yīng)是2H2e=H23(2010·江蘇)如圖是一種航天器能量?jī)?chǔ)存系統(tǒng)原理示意圖。下列說(shuō)法正確的是()A該系統(tǒng)中只存在3種形式的能量轉(zhuǎn)化B裝置Y中負(fù)極的電極

10、反應(yīng)式為：O22H2O4e=4OHC裝置X能實(shí)現(xiàn)燃料電池的燃料和氧化劑再生D裝置X、Y形成的子系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的零排放，并能實(shí)現(xiàn)化學(xué)能與電能間的完全轉(zhuǎn)化4(2010·北京中學(xué)月考)將鉑電極放置在KOH溶液中，然后分別向兩極通入CH4和O2即可產(chǎn)生電流，稱為燃料電池。下列敘述正確的是()A通甲烷的電極為正極B正極的電極反應(yīng)式為4OH4e=O22H2OC通甲烷的電極反應(yīng)式是CH42O24e=CO22H2OD負(fù)極的電極反應(yīng)式是CH410OH8e=CO7H2O5(2010·福建省廈門市質(zhì)檢)海水的進(jìn)水鋼閘門易被腐蝕，對(duì)此下列說(shuō)法不正確的是()A鋼閘門腐蝕的本質(zhì)是Fe2e=Fe2B鋼閘門腐蝕主要是發(fā)生電化學(xué)吸氧腐蝕，其陰極反應(yīng)是O22H2O4e=4OHC將鋼閘門與浸入海水的鋅塊用導(dǎo)線相連，可防止鋼閘門腐蝕D將鋼閘門與直流電源的正極相連，可防止鋼閘門腐蝕6鉛蓄電池是化學(xué)電源，其電極材料分別是Pb和PbO2，電解液為稀硫酸。工作時(shí)該電池總反應(yīng)式為PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O。根據(jù)上述情況判斷：(1)工作時(shí)，電解質(zhì)溶液的pH_(填“增大”、“減小”