原電池學(xué)案(使用)

原電池學(xué)案(使用)原電池學(xué)案(使用)原電池學(xué)案(使用)資料僅供參考文件編號：2022年4月原電池學(xué)案(使用)版本號：A修改號：1頁次：1.0審核：批準(zhǔn):發(fā)布日期：第一章第三節(jié)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能（自學(xué)學(xué)案）原電池的工作原理第一課時【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.通過實(shí)驗(yàn)探究了解原電池的工作原理，能判斷原電池的正負(fù)極，能寫出電極反應(yīng)式。2.通過實(shí)驗(yàn)與分析，初步掌握形成原電池的基本條件。ZnGZnGCu稀硫酸【學(xué)習(xí)過程】一、原電池原理Ⅰ.復(fù)習(xí)練習(xí)1請根據(jù)在化學(xué)必修2中所學(xué)原電池有關(guān)知識，填空：右圖是一個池，其中Zn為極，Cu為極，電極反應(yīng)式分別是Zn:,Cu:；總反應(yīng)方程式為。該裝置將能轉(zhuǎn)化為能。請?jiān)谟覉D上標(biāo)出正負(fù)極名稱和電子的流動方向。Ⅱ.實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)1Zn與CuSO4溶液反應(yīng)中的能量變化實(shí)驗(yàn)裝置圖實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象能量變化實(shí)驗(yàn)2Zn與CuSO4溶液反應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)裝置圖實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象能量轉(zhuǎn)化裝置名稱工作原理電極反應(yīng)式（注明發(fā)生反應(yīng)的類型）負(fù)極（）：正極（）：電池反應(yīng)：在裝置圖上注明電子流向內(nèi)電路中陰陽離子的移動方向：陰離子陰離子負(fù)極正極陽離子Ⅲ.概念的形成及強(qiáng)化訓(xùn)練1．原電池的工作原理原電池是_____________________________________的裝置。原電池根據(jù)兩極活潑性的不同，分為_______和________。正極：通常是活潑性較弱的金屬或非金屬導(dǎo)體，電子流____（填“出”或“入”）的一極，電極上發(fā)生________（填“氧化”或“還原”反應(yīng)）。負(fù)極：通常是活潑性較強(qiáng)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)）。工作原理：還原劑（一般為較活潑的金屬）發(fā)生反應(yīng),電子從較活潑的金屬(負(fù)極)通過外電路流向較不活潑的金屬(正極)，在正極上轉(zhuǎn)移給氧化劑，使氧化劑發(fā)生還原反應(yīng)，從而產(chǎn)生電流。練習(xí)題2.有關(guān)原電池的下列說法中，正確的是（）A.在正極上發(fā)生氧化反應(yīng)B.化學(xué)性質(zhì)較活潑的金屬為負(fù)極C.正極是電子流出的極D.是由電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置二．原電池的構(gòu)成條件實(shí)驗(yàn)探究：做下面一系列實(shí)驗(yàn)，探究原電池的構(gòu)成條件裝置圖電流表指針能否偏轉(zhuǎn)能否構(gòu)成原電池歸納得出構(gòu)成原電池的條件1CuCuSO4溶液CuA否2ZnCuSO4溶液CA能3Zn酒精CuA否4CuSO4ZnSO4CuSO4ZnSO4AZnCu（不加鹽橋）否5（加鹽橋）能練習(xí)題3．下列可構(gòu)成原電池的是（）【基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)】1．下列關(guān)于原電池的敘述正確的是（）A．構(gòu)成原電池的正極和負(fù)極必須是兩種不同的金屬B．原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置C．原電池中電子流出的一極是負(fù)極，該極被還原D．原電池放電時，電流的方向是從負(fù)極到正極2．寫出下列原電池裝置中的電極反應(yīng)和電池反應(yīng)。AAFeH2SO4溶液C電極反應(yīng)電池反應(yīng)①負(fù)極正極②CuCuAAgAgNO3溶液A負(fù)極正極【能力提升】1．下列說法中正確的是（）。A.原電池是把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置B.原電池中電子流出的一極是正極，發(fā)生氧化反應(yīng)C.原電池兩極均發(fā)生氧化反應(yīng)D.原電池中的陽離子向正極移動2.某原電池，將兩金屬X、Y用導(dǎo)線連接，同時插入相應(yīng)的電解質(zhì)溶液中，發(fā)現(xiàn)Y電極質(zhì)量增加，則可能是下列情況中的（）。A.X是負(fù)極，電解質(zhì)溶液為CuSO4溶液B.X是負(fù)極，電解質(zhì)溶液為稀H2SO4溶液C.X是正極，電解質(zhì)溶液為CuSO4溶液D.X是正極，電解質(zhì)溶液為稀H2SO4溶液3.有A、B、C、D四種金屬，將A與B用導(dǎo)線連接起來浸入電解質(zhì)溶液中，B為正極，將A、D分別投入等濃度的鹽酸中，D比A反應(yīng)劇烈，將銅浸入B的鹽溶液中，無明顯變化，若將銅浸入C的鹽溶液中，有金屬C析出。據(jù)此判斷這四種金屬的活動性由強(qiáng)到弱的順序是（）。A.D＞C＞A＞BB.D＞A＞B＞CC.D＞B＞A＞CD.B＞A＞D＞C4.可用Zn+Br2==ZnBr2設(shè)計(jì)成蓄電池，其中負(fù)極反應(yīng)是()。A．Zn→Zn2+＋2e-B．Br2+2e-→2Br-C．2Br-→Br2＋2e-D．Zn2++2e-→Zn5．選擇適宜的材料和試劑設(shè)計(jì)一個原電池，以便完成下列反應(yīng)：2FeCl3+Cu==2FeCl2+CuCl2(1)畫出裝置圖（標(biāo)明電極材料和電解質(zhì)溶液）（2）寫出電極反應(yīng)式。第3節(jié)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能——原電池第二課時化學(xué)電源與金屬的防護(hù)【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1、了解幾種重要的化學(xué)電源的工作原理（電極反應(yīng)和電池反應(yīng)）。2、理解金屬腐蝕的原理。3、掌握金屬防腐的原理。【學(xué)習(xí)過程】二、化學(xué)電源日常生活及高科技領(lǐng)域使用的各種電池，都是在原電池的原理上設(shè)計(jì)出來的。1、實(shí)用電池應(yīng)具有的特點(diǎn)是：能產(chǎn)生穩(wěn)定而具有較高電壓的電流；安全、耐用且便于攜帶；能夠適用于特殊用途；便于回收處理，不污染環(huán)境或?qū)Νh(huán)境產(chǎn)生的影響較小。2、常用原電池(1)干電池干電池即普通的鋅錳電池，它是用鋅制的圓筒形外殼作負(fù)極，位于中央的蓋有銅帽的石墨棒作正極，圓筒內(nèi)填充ZnCl2、NH4Cl和淀粉糊作電解質(zhì)，還填有MnO2作去極化劑(吸收正極放出的H2，防止產(chǎn)生極化現(xiàn)象)。電極反應(yīng)：負(fù)極：正極：。（淀粉糊的作用：提高陰、陽離子在兩個電極間的遷移速度）電池總反應(yīng)式為：(2)蓄電池①鉛蓄電池鉛蓄電池是用硬橡膠或透明塑料制成長方形外殼，在正極板上附著一層棕褐色PbO2，負(fù)極板上是海綿狀金屬鉛，兩極均浸在密度為1.28g·cm-3、濃度為30%的硫酸溶液中，且兩極間用微孔橡膠或微孔塑料隔開。負(fù)極：正極：電池總反應(yīng)：(3)微型鋰電池常用于心臟起搏器的一種微型電池叫鋰電池，它是用金屬鋰作負(fù)極，石墨作正極，電解質(zhì)溶液是由四氯化鋁鋰(LiAlCl4)溶解在亞硫酰氯(SOCl2)中組成。電池的總反應(yīng)式為：8Li＋3SOCl2＝6LiCl＋Li2SO3＋2S這種電池容量大，電壓穩(wěn)定，能在－56.7～71.1℃(4)氫氧燃料電池氫氧燃料電池是一種高效低污染的新型電池，主要用于航天領(lǐng)域。它的電極材料一般為惰性電極，但具有很強(qiáng)的催化活性，如鉑電極、活性炭電極等。電解質(zhì)溶液為40%的KOH溶液。電極反應(yīng)為：負(fù)極：正極：電池的總反應(yīng)式為：(5)發(fā)展中的化學(xué)電源當(dāng)今發(fā)展新型化學(xué)電源，不僅要在其高比能量、高比容量、長壽命方面取得長足的進(jìn)步，而且更重要的是向“綠色電池”方向發(fā)展。除了前面介紹的鋰電池、燃料電池外，還有可充式鎳氫電池，它的化學(xué)成分主要由鎳和稀土組成，不含汞，無污染，是“綠色電池”的佼佼者。它可連續(xù)充放電500次，每次充放電成本低，而且對環(huán)境減少了汞污染。三、金屬的腐蝕與防護(hù)1、金屬腐蝕：金屬的腐蝕。金屬腐蝕常見的類型?；瘜W(xué)腐蝕是，電化學(xué)腐蝕是指2、電化學(xué)腐蝕(1)概念：當(dāng)兩種金屬（或合金）相接觸且又同時暴露在潮濕空氣里或與電解質(zhì)溶液接觸時，由于形成原電池而發(fā)生的腐蝕就是電化學(xué)腐蝕。電化學(xué)腐蝕過程中由于電解質(zhì)溶液的不同，又可分為和兩種。=1\*GB3①吸氧腐蝕如上圖：表示的是一塊鉚有鐵鉚釘?shù)你~板暴露在潮濕空氣中的腐蝕情況，其中為負(fù)極，為正極，銅板表面凝結(jié)有一層水膜，空氣中CO2及沿海地區(qū)空氣中的NaCl等物質(zhì)溶解在水膜中形成電解質(zhì)溶液，從而構(gòu)成原電池。電極反應(yīng)為：負(fù)極：正極：然后OH－與Fe2+結(jié)合為Fe(OH)2，故該原電池的總反應(yīng)為：Fe(OH)2與潮濕空氣中的水、氧氣反應(yīng)生成Fe(OH)3：4Fe(OH)2＋2H2O＋O2＝4Fe(OH)3

生成的Fe(OH)3分解，從而生成鐵銹(Fe2O3·nH2O)，該過程主要消耗O2，稱為吸氧腐蝕。

=2\*GB3②析氫腐蝕

同樣是上述腐蝕，若空氣中SO2含量較高，處于酸雨的環(huán)境下，使水膜酸度較高，即電解質(zhì)溶液為酸性溶液，電極反應(yīng)為：負(fù)極：正極：總反應(yīng)為：該過程為析氫腐蝕。無論是析氫腐蝕，還是吸氧腐蝕，都使活潑金屬成為原電池的負(fù)極，金屬失電子變?yōu)榻饘訇栯x子而被腐蝕，且金屬越活潑越易發(fā)生電化學(xué)腐蝕，明白了金屬腐蝕的原因，也就可以找到金屬防護(hù)的方法。3、金屬的防護(hù)金屬的腐蝕主要是電化學(xué)腐蝕，只要破壞了原電池的構(gòu)成要素就可減少電化學(xué)腐蝕的發(fā)生，常見有以下幾種金屬防護(hù)方法：(1)讓金屬制品處于干燥的環(huán)境。該方法破壞了電解質(zhì)溶液的存在，金屬不易被腐蝕。(2)在金屬表面加一層保護(hù)層。常見的方法是刷一層油漆、搪瓷、陶瓷、塑料、橡膠等保護(hù)層，效果較好的方法還有在金屬表面鍍上一層金屬防護(hù)層。(3)犧牲陽極保護(hù)法：利用原電池原理，讓被保護(hù)的金屬為，用還原性強(qiáng)的金屬為，負(fù)極金屬被消耗，被保護(hù)的金屬避免腐蝕。如：鍍鋅鐵可以保護(hù)鐵，但鍍錫鐵一旦鍍層損壞后會使鐵更易腐蝕。航海船只的般底四周嵌鋅塊，就是利用犧牲陽極保護(hù)法來保護(hù)船體的。(4)外加電流陰極保護(hù)法：電解原理中，陽極金屬發(fā)生氧化反應(yīng)，陰極金屬再活潑也不參與反應(yīng)。故可讓被保護(hù)金屬與外加直流電源的相連讓其成為，從而得到防護(hù)，該方法為外加電流陰極保護(hù)法。【典例分析】例1、下圖為氫氧燃料電池原理示意圖，按照此圖的提示，下列敘述不正確的是()A、a電極是負(fù)極。B、b電極的電極反應(yīng)為：4OH－―4e－＝2H2O＋O2↑。C、氫氧燃料電池是一種具有應(yīng)用前景的綠色電源。D、氫氧燃料電池是一種不需要將還原劑和氧化劑全部儲藏在電池內(nèi)的新型發(fā)電裝置。例2、鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕時，正極上發(fā)生的電極反應(yīng)是()A、2H＋＋2e－＝H2↑B、Fe2+＋2e－＝FeC、2H2O＋O2＋4e－＝4OH－D、Fe3＋＋e－＝Fe2+例3、一般說來，根據(jù)一個氧化還原反應(yīng)便可以設(shè)計(jì)一個電池。工業(yè)上常用FeCl3溶液腐蝕銅線路板，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式（2）選取合適材料構(gòu)建一個原電池實(shí)現(xiàn)上述反應(yīng)，在下面方框內(nèi)繪出原電池裝置圖，指出正負(fù)極，電子流向，并寫出兩極的電極反應(yīng)式。正極負(fù)極【基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)】1、下列敘述中正確的是()A、原電池的負(fù)極得電子，發(fā)生還原反應(yīng)。B、原電池中較活潑的金屬做正極。C、原電池中的電極一定要由兩種不同的金屬組成。D、原電池中發(fā)生氧化反應(yīng)的電極是負(fù)極。2、把金屬M(fèi)放入鹽N(NO3)2溶液中，發(fā)生如下反應(yīng)：M＋N2＋＝M2＋＋N，以下敘述正確的是（A、常溫下金屬M(fèi)和N都不跟水反應(yīng)。B、M和N用導(dǎo)線連接放入稀H2SO4中，一定構(gòu)成原電池，且N上有H2放出。C、M和N用導(dǎo)線連接并平行放入N(NO3)2溶液中，一定構(gòu)成原電池D、由M和N構(gòu)成的原電池，M一定是負(fù)極，且N上一定產(chǎn)生H2。3、某原電池的總反應(yīng)離子方程式為2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋,不能實(shí)現(xiàn)該反應(yīng)的原電池是(

)A、正極為Cu、負(fù)極為Fe,電解質(zhì)溶液為FeCl3溶液。B、正極為Cu、負(fù)極為Zn，電解質(zhì)溶液為Fe2(SO4)3溶液。C、正極為Cu、負(fù)極為Fe，電解質(zhì)為Fe(NO3)3溶液。D、正極為Ag、負(fù)極為Fe，電解質(zhì)為CuSO4溶液。4、家用炒菜鐵鍋用水清洗放置后，出現(xiàn)紅棕色的銹斑，在此變化過程中不發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是（）A、4Fe(OH)2＋2H2O＋O2＝4Fe(OH)3↓B、2Fe＋H2O＋O2＝2Fe(OH)2C、2H2O＋O2＋4e＝4OH－D、Fe－3e＝Fe3＋5、燃料電池是燃料(如H2、CO、CH4等)跟氧氣(或空氣)起反應(yīng)將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置，電解質(zhì)溶液是強(qiáng)堿溶液(如KOH)，下面關(guān)于甲烷燃料電池的說法不正確的是()A、正極反應(yīng)式為：O2＋2H2O+4e－＝4OH－B、負(fù)極反應(yīng)式為：CH4＋10OH－－8e－＝CO32－＋7H2OC、隨著放電進(jìn)行，溶液的pH值不變。D、甲烷燃料電池的能量利用率比甲烷燃燒的大。6、下列現(xiàn)象與電化學(xué)腐蝕無關(guān)的是（）A、黃銅（銅鋅合金）制作的銅鑼不易生銅綠。B、生鐵比軟鐵芯（幾乎是純鐵）容易生銹。C、鐵質(zhì)器件附有銅質(zhì)配件，在接觸處易生鐵銹。D、銀質(zhì)獎牌在空氣中久置后表面變暗。7、已知空氣－鋅電池的電極反應(yīng)為：鋅片：Zn+2OH－－2e－＝ZnO＋H2O，石墨：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－據(jù)此判斷，鋅片是（）A、負(fù)極，并被氧化。B、負(fù)極，并被還原C、正極，并被氧化。D、正極，并被還原。8、在被二氧化硫嚴(yán)重污染的空氣環(huán)境中，鋼鐵的電化腐蝕明顯加快，則此時正極的電極反應(yīng)為A、2H＋＋2e＝H2↑B、4OH－－4e＝2H2O＋O2↑C、2H2O＋O2＋4e＝4OH－D、Fe－2e＝Fe2+9、下列現(xiàn)象中，不是由于原電池反應(yīng)造成的是()A、含雜質(zhì)的鋅與鹽酸反應(yīng)比純鋅與鹽酸反應(yīng)速率快。B、金屬在潮濕的空氣中易腐蝕。C、純鐵和鹽酸反應(yīng)，如滴入幾滴硫酸銅溶液，則可加快反應(yīng)速率。D、化工廠中的鐵鍋爐易腐蝕而損壞?！灸芰μ嵘?0、生物體中細(xì)胞膜內(nèi)的葡萄糖與細(xì)胞膜外的富氧液體及細(xì)胞膜構(gòu)成微型原電池，下列有關(guān)電極反應(yīng)及產(chǎn)物的判斷正確的是（）A、負(fù)極反應(yīng)可能是O2＋4e－＋2H2O→4OH－B、負(fù)極反應(yīng)的產(chǎn)物主要是C6H12O6被氧化生成的CO32－、HCO3－、H2OC、正極反應(yīng)可能是C6H12O6－24e－＋24OH－→6CO2＋18H2OD、正極反應(yīng)的產(chǎn)物主要是葡萄糖生成的CO2、CO32－和H2O11、某學(xué)生在A、B、C、D四只小燒瓶中分別放入：干燥的細(xì)鐵絲；浸過食鹽水的細(xì)鐵絲；浸過清水的細(xì)鐵絲；食鹽水及細(xì)鐵絲，并使鐵絲完全浸沒在食鹽水中。然后裝配成如圖所示的四套裝置，每隔一段時間測量導(dǎo)管中水面上升的高度，結(jié)果如下表所示（表中所列數(shù)據(jù)為導(dǎo)管中水面上升的高度/cm）不同時間水面上升的高度

(1)導(dǎo)管中水面為什么會上升？。(2)上述實(shí)驗(yàn)中，鐵生銹的速率由大到小的排列順序?yàn)椋ㄌ钚刻枺骸?3)實(shí)驗(yàn)中的鐵生銹屬于電化學(xué)腐蝕的(填腐蝕類型)。12．下列事實(shí)不能用電化學(xué)理論解釋的是______①輪船水線以下的船殼上鑲嵌有一定量的鋅塊②鍍鋅的鐵制品比鍍錫的鐵制品耐用③鋁片不用特殊方法保存④常溫下鋁跟稀硫酸快速反應(yīng)，跟濃硫酸幾乎不反應(yīng)13．如下圖所示，燒杯中都盛有稀硫酸。（1）中反應(yīng)的離子方程式為 ，（2）中的電極反應(yīng)：Fe： 、Sn： Sn極附近溶液的pH（填增大、減小或不變） ，（3）中被腐