;原电池原理及其应用.docx

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1、;原电池原理及其应用高二化学原电池原理及其应用16第四章第四节原电池原理及其应用教学重点：原电池的化学工作原理；原电池的形成条件及电极反应式；电子流和电流的运动方向；培育学生关切科学、探讨科学和探究科学的精神。教学难点：原电池的化学工作原理和金属的腐蚀。教学过程：复习提问化学反应通常伴有能量的改变，能量有那些转换（或传递）能量的形式？新课：3-4原电池原理及其应用学生试验，老师指导学生思索的问题（1）锌和稀H2SO4干脆反应的实质是什么？（2）插入铜丝接触到锌粒后，为什么在铜丝上出气泡？（3）铜丝上的电子由何处而来，出来的是什么气体？学生依据试验，建议探讨步骤：现象（易）说明（难）结论（难）一

2、、原电池对比铜锌原电池与直流电源或干电池的试验，得出有关的电极名称，电流流淌方向，电子流淌方向等。电极反应：负极（锌片）Zn-2e=Zn2+（氧化反应）正极（铜片）2H+2e=H2（还原反应）原电池反应：Zn+2H+=Zn2+H2定义：把化学能转变为电能的装置叫做原电池。原电池中：电子流入的一极是正极（较不活泼金属），电子流出的一极是负极（较活泼金属）。原理：较活泼的金属发生氧化反应，电子从较活泼的金属（负极）流向较不活泼的金属（正极）。原电池组成：两块相连的活泼性不同的金属（或可以导电的其它材料）；电解质溶液（中学只局限活泼金属与电解质溶液能自发进行氧化还原反应的状况）。原电池形成电流的条件

3、：两块相连的活泼性不同的金属（或可以导电的其它材料）与电解质溶液接触构成闭合回路。常常用做惰性电极材料的物质是Pt（铂）或C（石墨），如下图两个装置的电极反应是相同的。说明：教学软件不能代替教学试验，不过可以在总结时用演示教学软件。练习推断下列装置那些能构成原电池，标出电极名称，写出电极反应。二、化学电源（老师可以布置课外文献检索，课堂时间有限，不行能涉及过多内容，局限于教材即可）1、干电池家庭常用电池。常见的是锌-锰干电池。如图：2、铅蓄电池目前汽车上运用的电池。铅蓄电池的构造是用含锑5%8%的铅锑合金铸成格板。PbO2作为阳极，Pb作为阴极，二者交替排列而成。电极之间充有密度为1.25%1

4、.28%gcm-3的硫酸溶液。3、锂电池锂电池是一种高能电池，锂作为负极，技术含量高，有质量轻、体积小、电压高、工作效率高和寿命长等优点。常用于电脑笔记本、手机、照相机、心脏起博器、火箭、导弹等的动力电源。4、新型燃料电池还原剂（燃料）在负极失去电子，氧化剂在正极得到电子。目前常见的有，氢气、甲烷、煤气、铝等燃料与空气、氯气、氧气等氧化剂组成的燃料电池。特点是能量大、运用便利、不污染环境和能耗少等。三、金属的腐蚀和防护（1）金属的腐蚀金属腐蚀是指金属或合金跟四周接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程。析氢腐蚀（在酸性条件下）说明：析氢腐蚀备有Flash演示教学软件，请查阅或选用。钢铁在

5、潮湿的空气中，钢铁表面吸附的水膜由于溶入二氧化碳，使H+增多。H2O+CO2H2CO3H+HCO3-构成的原电池：铁（负极）碳（正极）酸性电解质薄膜负极（铁）Fe2e=Fe2+（被氧化）正极（碳）2H+2e=H2（被还原）吸氧腐蚀（在弱酸性或中性条件下）说明：吸氧腐蚀备有Flash演示教学软件，请查阅或选用。钢铁在潮湿的空气中，钢铁表面水膜溶解了氧气。构成的原电池：铁（负极）碳（正极）电解质薄膜负极（铁）2Fe4e=2Fe2+（被氧化）正极（碳）2H2O+O2+4e=4OH-（被还原）析氢腐蚀和吸氧腐蚀往往同时发生，一般状况下，钢铁腐蚀主要是吸氧腐蚀。探讨析氢腐蚀或吸氧腐蚀钢铁表面水膜溶液的P

6、H值会有什么改变？（2）金属的防护通过探讨探讨学习1、变更金属的内部组织结构。2、在金属表面覆盖爱护层。涂油脂、油漆，覆盖搪瓷、塑料，电镀、热镀、喷镀，在钢铁表面形成致密而稳定的氧化膜。3、电化学爱护法。作业教材69页：一、二、三题课后探讨课题通过查找资料（包括上网）了解一种新型电池的具体化学原理和优缺点。（如海水电池、氢氧燃料电池、纽扣电池、锂电池等）高一化学教案：原电池原理及其应用教学设计 高一化学教案：原电池原理及其应用教学设计 一、 学习目标 1、 驾驭原电池实质，原电池装置的特点，形成条件，工作原理 2、 了解干电池、铅蓄电池、锂电池、燃料电池 3、 了解金属的电化学腐蚀 二、 学问

7、重点、难点 原电池原理、装置特点、形成条件、金属的电化学腐蚀 三、教学过程 引入： 你知道哪些可利用的能源?电池做为能源的一种，你知道 是怎么回事吗?它利用了哪些原理?你知道金属是如何生 锈的吗? 新授： 原电池原理及其应用 试验：4-15：将锌片插入稀硫酸中报告试验现象。 将铜片插入稀硫酸中报告试验现象。 将与铁锌铜片相互接触或用导线连接起来插入稀硫酸中报 告试验现象。 在中把锌片和铜片之间连上电流计，视察其指针的改变。 结论：锌片能和稀硫酸快速反应放出H2 铜片不能和稀硫酸反应 铜片上有气体生成 电流计的指针发生偏转，说明在两金属片间有电流产生 结论：什么是原电池?(结论方式给出)它的形成

8、条件是什么? 原电池定义:把化学能转化为电能的装置叫做原电池. 形成条件: 两个电极 电解质溶液 形成闭合电路 探讨：1、Zn|H2SO4|Cu形成装置后有电流产生，锌片上发生了什么 反应?铜片上发生了什么反应?(可以取锌片四周的溶液 用NaOH溶液鉴别;取铜片上生成的气体检验。) 结论：在锌片四周有锌离子生成;铜片上生成的是H2 探讨：可能造成此现象的缘由?俩金属片上的反应式的书写。 结论：在Zn上:Zn 2e- = Zn2+ 在Cu上:2H+2e-= H2 Zn失去电子?流出电子?通过导线-?Cu-电解质中的离子获得电子 我们把： 流出电子的一电极叫负极; 电子流入的一极叫做正极 两极反应

9、的本质：还是氧化还原反应，只是分别在两极进行了。 负极失电子 被氧化 ,发生氧化反应 正极得电子 被还原 发生还原反应 试验：分别用两个铜片和两个锌片做上述试验。 结论：两种状况下电流计不发生偏转，说明线路中无电流生成，铜 片上无气体生成。即两电极必需是活泼性不同的金属与金属 或金属与非金属(能导电) 原电池的工作原理 原电池的工作原理 一.学问再现1.原电池定义：2.原电池构成条件：1）2)3)4)3.按你的理解画出一个原电池，写出电极反应和总反应 4.完成课本13页、14也活动与探究二、探讨完成例1.银器皿日久表面渐渐变黑色，这是由于生成硫代银，有人设计用原电池原理加以除去，其处理方法为：

10、将肯定浓度的食盐溶液放入一铝制容器中，再将变黑的银器浸入溶液中，放置一段时间后，黑色会褪去而银不会损失。试回答：在此原电池反应中，负极发生的反应为；正极发生的反应为；反应过程中产生臭鸡蛋气味的气体，原电池总反应方程式为三、自我检测1.氢氧燃料电池是将H2和O2分别通入电池，穿过浸入20%40%的KOH溶液的多孔碳电极，其电极反应式为：H2+2OH-2e-=2H2O和1/2O2+H2O+2e-=2OH-，则下列叙述正确的是（）A.通H2的一极是正极，通O2的一极是负极B.通O2的一极是正极，通H2的一极是负极C.工作一段时间后电解质溶液pH增大D.工作时负极区旁边pH减小2.将锌片和银片接触放入

11、相同物质的量浓度的下列溶液中，反应一段时间后，溶液质量减轻的是（）A.氯化铝B.硫酸铜C.硝酸银D.稀硫酸3.在空气中，钢铁与食盐水接触，发生电化腐蚀，在正极上发生的电极反应是（）A.Fe-2e-=Fe2+B.2H+2e-=H2C.Na+e-=NaD.2H2O+O2+4e-=4OH-4.锂电池是新型高能电池，它以质轻.容量大而受到重视。目前已经制成多种功能的锂电池。某种锂电池的总反应可表示为：Li+MnO2LiMnO2。若该电池供应0.5C电量，则消耗正极材料的质量约为（其他损耗忽视不计）（）A.3.5gB.7gC.4.5210-4gD.43.5g5.银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源，它的充

12、电和放电过程可以表示为（）2Ag+Zn(OH)2Ag2O+Zn+H2O在此电池放电时，负极上发生反应的物质是（）A.AgB.Zn(OH)2C.Ag2OD.Zn6.下图各容器中盛有海水，铁在其中腐蚀时由快到慢的依次是（） A.（4）（2）（1）（3）B.（2）（1）（3）（4）C.（4）（2）（3）（1）D.（3）（2）（4）（1）7.某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，通电时，为使Cl2被完全汲取，制得有较强杀菌实力的消毒液，设计了如图的装置，则对电源电极名称和消毒液的主要成分推断正确的是（）A.a为正极，b为负极；NaClO和NaClB.a为负极，b为正极

13、；NaClO和NaClC.a为阳极，b为阴极；HClO和NaClD.a为阴极，b为阳极；HClO和NaCl 8.右图是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d为石墨电极。则下列有关的推断正确的是（）A.a为负极、b为正极B.a为阳极、b为阴极C.电解过程中，d电极质量增加D.电解过程中，氯离子浓度不变9.随着人们生活质量的不断提高，废电池必需进行集中处理的问题被提到议事日程，其首要缘由是（）A.利用电池外壳的金属材料B.防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染C.不使电池中渗泄的电解液腐蚀其他物品D.收其中石墨电极10.钢铁发生电化学腐蚀时，负极发生的反应是（）A.2H+2e-H2B.2

14、H2O+O2+4e-4OH-C.Fe-2e-Fe2+D.4OH-4e-2H2O+O211.下列叙述正确的是（）锌跟稀硫酸反应制取氢气，加入少量硫酸铜溶液能加快反应速率镀层破损后，白铁（镀锌的铁）比马口铁（镀锡的铁）更易腐蚀电镀时，应把镀件置于电解槽的阴极冶炼铝时，把氧化铝加入液态冰晶石中成为熔融体后电解钢铁表面常易锈蚀生成Fe2O3nH2OA.B.C.D.12.燃料电池是燃料（例如CO，H2，CH4等）跟氧气或空气起反应，将此反应的化学能转变为电能的装置，电解质通常是KOH溶液。下列关于甲烷燃料电池的说法不正确的是（）A.负极反应式为CH4+10OH-8e=CO32-+7H2OB.正极反应式为

15、O2+2H2O+4e=4OH-C.随着不断放电，电解质溶液碱性不变D.甲烷燃料电池的能量利用率比甲烷燃烧的能量利用率大13.如图所示，在大试管里放入一段光亮无锈的弯成螺旋状的铁丝，把试管倒插入水中，把这个装置这样放置约一周后，视察到铁丝发生的改变是，缘由是。试管里的水面会上升，最终上上升约为，缘由是。14.从某铝镁合金上剪下一小片（其质量为2.0g），立即投入盛有20mL5molL-1氢氧化钠溶液的小烧杯中。（1）由反应起先到反应结束，可能视察到烧杯中的现象依次为。（2）反应起先时，合金片表面产生气泡较慢，其缘由是，一段时间后反应速率相当快，其缘由是。（3）写出合金片与溶液反应时可能形成的微电

16、池的负极材料是正极的电极反应式：。（4）若要利用该反应来测定合金中铝的质量分数，还应测定哪些数据（如有多种可能，请逐一写出）？答：15.有人设计以铂和锌为电极材料，埋入人体作某种心脏病人的心脏起搏器的能源，它依靠人体血液中有肯定浓度的O2和H2O进行工作。（1）正极材料是，电极反应为。（2）负极材料是，电极反应为。16.工业上处理含Cr2O72-的酸性工业废水用以下方法：往工业废水中加入适量的NaCl，搅拌匀称；用Fe为电极进行电解，经过一段时间有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀生成，过滤回收沉淀，废水达排放标准，试回答：（1）电解时的电极反应，阳极，阴极。（2）写出Cr2O72-转变成Cr

17、3+的离子反应（3）电解过程中Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀是怎样产生的？（4）能否将Fe电极改成石墨电极？为什么？17.碘缺乏症遍及全球，多发于山区，为限制该病的发生，我国政府规定在食盐中添加碘酸钾（KIO3）。据此回答下列问题。（1）可用盐酸酸化的碘化钾淀粉溶液检验食盐中的碘酸钾，反应的化学方程式为，现象是。（2）可用电解方法制得碘酸钾。以石墨为阳极，不锈钢为阴极来电解KI溶液，总反应方程式为KI+3H2O=KIO3+3H2。若安排每分钟生产5.35gKIO3，电流强度应不低于A。（3）碘元素位于周期第周期主族。其最高价氧化物的水化物酸性比HClO4（填强或弱），其氢化物的还原性比HC

18、l（填强或弱）。18.航天技术中运用的氢氧燃料电池具有高能、轻巧、无污染等优点。氢氧燃料电池有酸式和碱式两种，它们放电时的总反应均可表示为：2H2+O22H2O。酸式燃料电池中的电解质是酸，其负极反应为：2H2-4e-4H+。电池的电解质是碱，其正极反应为：O2+2H2O+4e-4OH-，则负极反应为。19.铅蓄电池放电时的总反应方程式为：PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4+2H2O据此推断其正极是，负极是，电解质溶液是，正极反应是，负极反应是，当转移0.5NA个电子时，蓄电池内消耗H2SO4的物质的量为。20.由铜片、锌片和200mL稀H2SO4组成的原电池中，若锌片发生电化学腐蚀，则

19、当铜片上放出3.36L（标态）气体时，硫酸恰好全部作用完。试计算：（1）产生这些气体消耗了多少克锌（2）有多少个电子通过了导线（3）200mL稀H2SO4的物质的量浓度是多少。五.实力提高1.常用的钮扣式银锌电池，放电时的电极反应式分别为：Zn极：Zn+2OH-+2e-Zn(OH)2Ag2O极：Ag2O+H2O+2e-2Ag+2OH-则下列说法中不正确的是（）A.放电过程中OH-不变B.Zn为负极而Ag2O为正极C.电解质溶液呈碱性D.电子从Ag2O流出经用电器流入Zn极2.下图各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的依次为（） A.B.C.D.3.铁钉和碳棒用导线连接后，浸入0.01mol

20、L-1的食盐溶液中，可能发生（）A.碳棒上放出Cl2B.碳棒旁边产生OH-C.碳棒上放出O2D.铁钉被氧化4.以下现象与电化腐蚀无关的是（）A.黄铜（铜锌）制作的铜锣不易产生铜绿B.生铁比纯铁易生锈C.铁质器件附有铜质配件，在接触处易生铁锈D.银质奖牌久置后表面变暗5.关于金属腐蚀的如下各叙述中，正确的是（）A.金属被腐蚀的本质是：M+nH2O=M(OH)n+H2B.马口铁（锡铁）镀层破损后被腐蚀时，首先是镀层被氧化C.金属在一般状况下发生的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀D.常温下，置于空气中的金属主要发生化学腐蚀6.微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用。有一种银锌电池，其电极分别为Ag2O和Zn，电

21、解质溶液为KOH，电极反应为：Zn+2OH-2e-=ZnO+H2O，Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-，总反应式为：Ag2O+Zn=2Ag+ZnO。依据上述反应式，下列说法正确的是（）A.在运用过程中，电池负极区溶液的pH减小B.运用过程中，电子由Ag2O极经外电路流向Zn极C.Zn是负极，Ag2O是正极D.Zn电极发生还原反应，Ag2O电极发生氧化反应7有甲、乙、丙、丁四种金属。将甲、乙用导线相连放入稀H2SO4中可以看到乙渐渐地溶解，而甲的表面有气体逸出。把丁放到乙的硝酸盐溶液中后，丁的表面覆盖一层乙的单质。用石墨电极电解含相同物质的量浓度的甲和丙两种金属的盐溶液，丙的单质先析出。

22、将甲放入稀盐酸中有H2析出。已知四种金属中有一种是铜。依据以上试验推断铜是（）A.甲B.乙C.丙D.丁8.在25时，将两个铂电极插入肯定量的饱和Na2SO4溶液中，进行电解，通电一段时间后，在阳极逸出amol气体，同时有WgNa2SO410H2O析出，若温度不变，则此时剩余硫酸钠溶液的质量百分比浓度为（）A.B.C.D.9.美国阿波罗宇宙飞船上运用的氢氧燃料电池是一种新型的化学电池，其构造如图所示；两个电极均由多孔性碳制成，通入的气体由孔隙中逸出，并在电极表面放电。（1）a极是极，b极是极，电极反应式分别为，。（2）飞船上宇航员的生活用水由燃料电池供应。已知这种电池发1度电时能生成350g水，

23、试计算能量转化率。2H2(g)+O2(g)2H2O(l)+572kJ（3）这种电池的输出电压为1.2V。要使标有1.2V，1.5W的小灯泡连续发光0.5h，应消耗标准状况下的H2多少升？（4）氢气是燃料电池最简洁的燃料，虽然运用便利，却受到价格和来源的限制。常用的燃料，往往是某些碳氢化合物，如甲烷（自然气）、汽油等。请写出将图中H2换成CH4时所构成的甲烷燃料电池中a极的电极反应式：。此时电池内总的反应方程式为。10.将含有KCl、CuBr2、Na2SO4三种物质的水溶液（分别为1mol/L）用铂电极电解，且电解足够长的时间。有以下结论：溶液中几乎没有Br-；电解液变为无色；最终溶液显碱性；K

24、+、Na+和SO42-的浓度几乎没有改变。其中正确的是（）A.B.只有C.D.六、高考聚焦1.镍镉（Ni-Cd）可充电电池在现代生活中有广泛应用，它的充放电反应按下式进行：Cd(OH)2+2Ni(OH)2Cd+2NiO(OH)+2H2O由此可知，该电池放电时的负极材料是（）A.Cd(OH)2B.Ni(OH)2C.CdD.NiO(OH)2.熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物做电解质，CO为阳极燃气，空气与CO2的混合气为阴极助燃气，制得在650下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式：阳极反应式：2CO+2CO32-4CO2+4e-阴极反应式

25、：总电池反应：3.下列关于铜电极的叙述不正确的是（）A.铜锌原电池中铜是正极B.用电解法精炼铜时铜作阳极C.在镀件上镀铜时可用铜作阳极D.电解稀H2SO4制H2、O2时铜做阳极 解析：由题意“黑色褪去而银不会损失”发生改变Ag2SAg，明显这是考察原电池的正极反应：Ag2S+2e-=2Ag+S2-，负极反应为活泼金属发生氧化反应：Al-3e-=Al3+。正极生成的S2-和负极生成的Al3+在溶液中发生双水解：2Al3+3S2-+6H2O=2Al(OH)3+3H2S。答案：Al-2e-=Al3+Ag2S+2e-=2Ag+S2-3Ag2S+2Al+6H2O=6Ag+2Al(OH)3+3H2S 原电

26、池 1.下列各装置能构成原电池的是（）答案：BD2关于铜-锌和稀H2SO4构成原电池说法正确的是（）。A锌是正极，铜是负极B构成原电池正极和负极的必需是两种不同的金属C电流由锌流向铜D电子经外电路由锌流向铜答案：D3.将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是A两烧杯中铜片表面均无气泡产生B甲中铜片是正极，乙中铜片是负极C两烧杯中溶液的pH均增大D产生气泡的速度甲比乙慢答案:C4纯锌跟稀H2SO4反应速率很小，为了加快锌的溶解和放出H2的速率，并且使产生H2的量不变，当稀H2SO4过量时，可向其中加少量（）ACuSO4溶液BCuS固体C铜D镁条答案：C5下列四组原

27、电池放电后，电解质溶液质量增加，且在正极有单质生成的是（）。ACu、Ag、AgNO3溶液BZn、Cu稀H2SO4CFe、Zn、CuSO4溶液DFe、C、Fe2(SO4)3溶液答案：BC6常用的钮扣电池为银锌电池，它分别以锌和氧化银为电极。放电时锌极上的电极反应是：Zn2OH2eZn(OH)2，氧化银极上的反应是：Ag2OH2O2eAg2OH，下列推断中，正确的是（）。A锌是负极，发生氧化反应，氧化银是正极，发生还原反应B锌是正极，发生氧化反应，氧化银是负极，发生还原反应C锌是负极，发生还原反应，氧化银是正极，发生氧化反应D锌是正极，发生还原反应，氧化银是负极，发生氧化反应答案：A7有A、B、C

28、、D、E五种金属，A的溴化物在常温下分解生成黑色的A，B的氧化物在空气中加热到熔融时不分解，B和C用导线相连，在稀硫酸溶液中组成原电池时，C上有气体产生，D放入C的硫酸盐溶液中得到C的稳定氢氧化物沉淀，用E作电极电解C的盐酸盐溶液时，阴极上放出氢气，阳极上放出氯气，则关于五种金属活动依次的叙述正确的是（）。A.只能推断出BC，DCB.可推断出DCBC.可推断出ECAD.可推断出DBCAE答案：D8.如图所示的装置中,在产生电流时,以下说法不正确的是()A.Fe是负极,C是正极B.负极反应式为:Fe-3e-=Fe3+C.内电路中阴离子移向FeCl2溶液D.电流由石墨电极流向Fe电极答案：B9依据

29、氧化还原反应：2Ag(aq)Cu(s)=Cu2(aq)2Ag(s)设计的原电池如图所示。请回答下列问题：(1)电极X的材料是_；电解质溶液Y是_；(2)银电极为电池的_极，发生的电极反应为_；X电极上发生的电极反应为_；(3)外电路中的电子是从_电极流向_电极。答案:(1)铜(或Cu)；AgNO3溶液。(2)正，Age=Ag；Cu2e=Cu2。(3)负(Cu)；正(Ag)。 10如何利用Cu2FeCl32FeCl2CuCl2设计一个原电池，画出装置图，写出电极的反应式。答案：用铜和炭棒作电极，FeCl3溶液为电解质溶液。电极反应式（）：Cu2eCu2（）：2Fe32e2Fe2 11(1)将锌片

30、和银片浸入稀硫酸中组成原电池，两电极间连接一个电流计。锌片上发生的电极反应：_；银片上发生的电极反应：_。(2)若该电池中两电极的总质量为60g，工作一段时间后，取出锌片和银片洗净干燥后称重，总质量为47g，试计算：产生氢气的体积(标准状况)；通过导线的电量。(已知NA=6.021023/mol，电子电荷为1.601019C)答案：(1)Zn2e=Zn2；2H2e=H2。(2)锌片与银片减轻，是因与酸反应：Zn2H=Zn2H2转移2e=得V(H2)=4.5L；Q=3.8104C。 第16页 共16页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页