（精選）原電池原理導(dǎo)學(xué)案

1、 專題一 第二單元 化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化主編人：陳玉蓮 審稿人： 盧世彬 定稿日：2013.09.08第一課時 原電池的工作原理一、學(xué)習(xí)目標(biāo)：1、以銅鋅原電池為例，熟練掌握原電池工作原理。2、能夠熟練寫出電極、電池反應(yīng)方程式。3、能夠正確判斷原電池的正負(fù)極。二、重點(diǎn)難點(diǎn)：1、原電池工作原理。2、能夠熟練寫出電極、電池反應(yīng)方程式。 三、知識點(diǎn)回顧、書寫熱化學(xué)方程式應(yīng)該注意的幾個問題：1、 2、 3、 4、 求焓變常見的計(jì)算公式1、 2、 四、學(xué)習(xí)過程1、電極反應(yīng)及總反應(yīng)負(fù)極： ，_電子，發(fā)生_反應(yīng), 現(xiàn)象：電極不斷 正極： ，_電子，_反應(yīng), 現(xiàn)象：電極表面有 析出總反應(yīng)：_ _2、原電池電路的形

2、成（在此鋅銅原電池中）外電路：電子由 流向 ；內(nèi)電路：通過 形成內(nèi)電路；鹽橋內(nèi)K+向Cu電極定向移動；Cl-向Zn電極定向移動。鹽橋的組成：含有瓊膠的KCl飽和溶液鹽橋的作用：使連接的兩溶液保持電中性，氧化還原反應(yīng)得以繼續(xù)進(jìn)行?！具w移應(yīng)用】分析圖示的原電池 現(xiàn)象為： 正極反應(yīng)： 負(fù)極反應(yīng)： 總反應(yīng)為： 【歸納總結(jié)】：原電池正負(fù)極判定方法依據(jù)原電池兩極材料：負(fù)極一般為 金屬，正極一般為活潑性 的金屬或 ，根據(jù)電流方向或電子流向：電流(內(nèi)電路)由 極流向 極；電子則由 極經(jīng)外電路流向原電池的 極。根據(jù)電解質(zhì)溶液中離子遷移方向：陽離子移向原電池 極，陰離子移向 極。根據(jù)原電池中反應(yīng)類型：正極：_電子

3、，發(fā)生_反應(yīng)，現(xiàn)象是伴隨金屬的析出或H2的放出。負(fù)極：_電子，發(fā)生_反應(yīng)，現(xiàn)象則是電極本身的消耗，質(zhì)量減小。學(xué)生活動：原電池的應(yīng)用（一）根據(jù)原電池原理判斷金屬活動性1：X、Y、W都是金屬，把X浸入W的硝酸鹽溶液中，X的表面有W析出，X與Y組成原電池時，Y作負(fù)極。X、Y、W三種金屬的活動性順序?yàn)椋?AXYW BXWY CYXW DYWX2：把a(bǔ)、b、c、d四塊金屬片浸入稀硫酸中，用導(dǎo)線兩兩相連組成原電池。若a、b相連時，a為負(fù)極；c、d相連時，電流由d到c；a、c相連時，c極上產(chǎn)生大量氣泡，b、d相連時，b上有大量氣泡產(chǎn)生，則四種金屬的活動性順序由強(qiáng)到弱的為：Aabcd Bacdb Ccabd

4、Dbdca（二）根據(jù)氧化還原反應(yīng)設(shè)計(jì)原電池 1、一個電池反應(yīng)的離子方程式是 Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu,該反應(yīng)的的原電池正確組合是（ ）ABCD正極ZnCuCuFe負(fù)極CuZnZnZn電解質(zhì)溶液CuCl2H2SO4CuSO4HCl【對點(diǎn)練習(xí)】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. 原電池是化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置C. 在原電池中，電子流出的一極是負(fù)極，該電極被還原D. 原電池放電時，電流的方向是從負(fù)極到正極2.下列裝置能夠組成原電池，產(chǎn)生電流的是（ ） A B C D E 3.某原電池的總反應(yīng)離子方程式為2Fe3Fe=3Fe

5、2,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. 由銅、鋅和稀硫酸組成的原電池工作時，電解質(zhì)溶液PH怎樣變化（ ） A. 不變 B. 先變小后變大 C.逐漸變大 D. 逐漸變小5. 下列說法正確的是（ ）A. 原電池中較活潑金屬作正極 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)生氧化還原反應(yīng) D.原電池中的陽離子向負(fù)極移動6. 原電池的電極名稱不僅與電極材

6、料的性質(zhì)有關(guān)，也與電解質(zhì)溶液有關(guān)。下列說法中不正確的是( )A由Al、Cu、稀H2SO4組成原電池，其負(fù)極反應(yīng)式為：Al3eAl3+B由Mg、Al、NaOH溶液組成原電池，其負(fù)極反應(yīng)式為：Al3e4OHAlO22H2OC由Fe、Cu、FeCl3溶液組成原電池，其負(fù)極反應(yīng)式為：Cu2eCu2+D由Al、Cu、濃硝酸組成原電池，其負(fù)極反應(yīng)式為：Cu2eCu2+【高考鏈接】1.（2007海南14）依據(jù)氧化還原反應(yīng)：2Ag(aq)Cu(s)Cu2(aq)2Ag(s)設(shè)計(jì)的原電池如圖所示。請回答下列問題： （1）電極X的材料是；電解質(zhì)溶液Y是； （2）銀電極為電池的極，發(fā)生的電極反應(yīng)為；X電極上發(fā)生的電

7、極反應(yīng)為； （3）外電路中的電子是從電極流向電極。2.（2008廣東）用銅片、銀片、Cu (NO3)2溶液、AgNO3溶液、 導(dǎo)線和鹽橋（裝有瓊脂-KNO3的U型管）構(gòu)成一個原電池。以下有關(guān)該原電池的敘述正確的是在外電路中，電流由銅電極流向銀電極正極反應(yīng)為：Ag+e - =Ag實(shí)驗(yàn)過程中取出鹽橋，原電池仍繼續(xù)工作將銅片浸入AgNO3溶液中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)與該原電池反應(yīng)相同 （ ） A. B.C.D.重難點(diǎn)一 原電池正負(fù)極判斷的方法1由組成原電池的兩極材料判斷較活潑的金屬為負(fù)極，較不活潑的金屬或能導(dǎo)電的非金屬為正極。2根據(jù)電流方向或電子流向判斷外電路中，電流由正極流向負(fù)極，電子由負(fù)極流向正極。3根

8、據(jù)原電池電解質(zhì)溶液中離子的移動方向判斷在原電池電解質(zhì)溶液中，陽離子移向正極，陰離子移向負(fù)極。4根據(jù)原電池中兩極發(fā)生的反應(yīng)判斷原電池中，負(fù)極總是發(fā)生氧化反應(yīng)，正極總是發(fā)生還原反應(yīng)。若給出一個總方程式，則可根據(jù)化合價升降來判斷。5根據(jù)電極質(zhì)量的變化判斷原電池工作后，某一電極質(zhì)量增加，說明溶液中的陽離子在該電極上放電，該極為正極，活潑性較弱；反之，如果某一電極質(zhì)量減輕，則該電極溶解，為負(fù)極，活潑性較強(qiáng)。6根據(jù)電極上有氣泡產(chǎn)生判斷原電池工作后，如果某一電極上有氣體產(chǎn)生，通常是因?yàn)樵撾姌O發(fā)生了析出H2的反應(yīng)，說明該電極為正極，活潑性較弱。7根據(jù)某電極(X)附近pH的變化判斷析氫或吸氧的電極反應(yīng)發(fā)生后，均

9、能使該電極附近電解質(zhì)溶液的pH增大，因而原電池工作后，X極附近的pH增大了，說明X極為正極，金屬活動性較強(qiáng)。特別提醒應(yīng)用此要點(diǎn)，須注意：原電池的電極類型不僅跟電極材料有關(guān)，還與電解質(zhì)溶液的性質(zhì)有關(guān)。如鎂鋁電極在稀硫酸中構(gòu)成原電池，鎂為負(fù)極，鋁為正極，但若以氫氧化鈉為電解質(zhì)溶液，則鋁為負(fù)極，鎂為正極。重難點(diǎn)二 電極反應(yīng)式的書寫方法書寫電極反應(yīng)式時，按照負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，首先正確判斷出電極反應(yīng)產(chǎn)物，然后結(jié)合反應(yīng)物及轉(zhuǎn)移電子數(shù)量寫出反應(yīng)式，再結(jié)合質(zhì)量守恒、電荷守恒配平各電極反應(yīng)式。兩電極反應(yīng)式相加則得總反應(yīng)式。結(jié)合具體的情況，我們可以概括為以下兩種情況：(1)根據(jù)兩個電極反應(yīng)式，寫

10、出總反應(yīng)式。使兩個電極反應(yīng)式得失電子數(shù)相等后，將兩式相加，消去相同的化學(xué)式。(2)根據(jù)總反應(yīng)式，寫電極反應(yīng)式一般分四個步驟：列物質(zhì)，標(biāo)得失，選離子，配電荷，配個數(shù)，巧用水，兩式加，驗(yàn)總式。重難點(diǎn)三 原電池原理的應(yīng)用根據(jù)原電池原理，把各種氧化還原反應(yīng)設(shè)計(jì)成電池從理論上講，任何一個自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，都可以設(shè)計(jì)成原電池。關(guān)鍵是選擇合適的電解質(zhì)溶液和兩個電極。(1)電解質(zhì)溶液的選擇電解質(zhì)是使負(fù)極放電的物質(zhì)。因此電解質(zhì)溶液一般要能夠與負(fù)極發(fā)生反應(yīng)?；蛘唠娊赓|(zhì)溶液中溶解的其他物質(zhì)能與負(fù)極發(fā)生反應(yīng)(如空氣中的氧氣)。但如果兩個半反應(yīng)分別在兩個容器中進(jìn)行(中間連接鹽橋)，則左右兩個容器中的電解質(zhì)溶液選擇與電

11、極材料相同的陽離子。如，在銅鋅硫酸構(gòu)成的原電池中，負(fù)極金屬鋅浸泡在含有Zn2的電解質(zhì)溶液中，而正極銅浸泡在含有Cu2的溶液中。(2)電極材料的選擇在原電池中，選擇還原性較強(qiáng)的物質(zhì)作為負(fù)極；氧化性較強(qiáng)的物質(zhì)作為正極。并且，原電池的電極必須導(dǎo)電。電池中的負(fù)極必須能夠與電解質(zhì)溶液反應(yīng)，容易失去電子，因此負(fù)極一般是活潑的金屬材料(也可以是還原性較強(qiáng)的非金屬材料如H2、CH4等)。正極和負(fù)極之間產(chǎn)生的電勢差是電子(陰、陽離子)移動的動力。 專題一 第二單元 化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化主編人：陳玉蓮 審稿人： 盧世彬 定稿日：2013.09.08第二課時 化學(xué)電源一、學(xué)習(xí)目標(biāo)：1、熟練掌握可充電電池、燃料電池工作

12、原理。2、能夠熟練寫出燃料電池反應(yīng)方程式。3、可以正確區(qū)分一次電池、二次電池二、重點(diǎn)難點(diǎn)：1、充電電池、燃料電池工作原理2、能夠熟練寫出燃料電池反應(yīng)方程式。 三、知識點(diǎn)回顧、原電池的概念：將 轉(zhuǎn)化成 的裝置。、構(gòu)成原電池的條件：1、兩種活動性不同的金屬（或一種非金屬導(dǎo)體）作電極。2、電極材料均插入 中。3、兩電極相連形成 。4、能自發(fā)地發(fā)生 反應(yīng)。（這是原電池反應(yīng)的實(shí)質(zhì)?。┤缬覉D：現(xiàn)象為： 正極反應(yīng)： 負(fù)極反應(yīng)： 總反應(yīng)為： 四、學(xué)習(xí)過程化學(xué)電源包括一次電池、二次電池和燃料電池等1、 常見的一次電池（不可重復(fù)使用）（1）干電池普通鋅錳電池總反應(yīng)：Zn +2H2O+2MnO2= Zn(OH)2+

13、2MnO(OH) 負(fù)極（ ）: 正極（ ）: （2）堿性鋅錳電池（3）鋅銀紐扣電池總反應(yīng)為：Ag2O +H2O+ Zn =2Ag + Zn(OH)2 電解質(zhì)溶液： 負(fù)極（ ）： 正極（ ）： （4）鋰電池鋰電池是一種高能電池，它具有比能量高、電壓高、工作溫度寬和可儲存時間長等優(yōu)點(diǎn)，因而已用于電腦、照相機(jī)、手表、心臟起搏器上，以及作為火箭、導(dǎo)彈等的動力電源。2、 常見的二次電池（可充電電池）普通鉛蓄電池鉛蓄電池：汽車上用的鉛蓄電池是以一組充滿海綿狀態(tài)銅的鉛板和另一組結(jié)構(gòu)相似的充滿二氧化鉛的鉛板組成，用H2SO4作電解液?？偡磻?yīng)為：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O（1）試寫出正

14、、負(fù)極反應(yīng)式放電： 正極：_ 負(fù)極：_充電：陰極： 陽極： （2）鉛蓄電池工作時，當(dāng)外電路上有2mol電子通過時，負(fù)極消耗Pb的物質(zhì)的量_ _； 溶液中消耗H2SO4的物質(zhì)的量為_。（3）鉛蓄電池放電時，溶液的pH_溶液的密度_（填增大、減小或不變）。堿性蓄電池這類電池的壽命一般比鉛蓄電池長很多，且攜帶很方便。3 、燃料電池燃料電池與一般化學(xué)電池的區(qū)別(1)一般化學(xué)電池的活性物質(zhì)儲存在電池內(nèi)部，從而限制了電池的容量。(2)燃料電池的電極本身不包含活性物質(zhì)，只是一個催化轉(zhuǎn)化元件。工作時，燃料和氧化劑連續(xù)地由外部供給，在電極上不斷地進(jìn)行反應(yīng)，生成物不斷地被排除，電池可以連續(xù)不斷地提供電能。氫氧燃料

15、電池這是一種高效、低污染的新型電池，主要用于航天領(lǐng)域。其電極材料一般為活化電極，具有很強(qiáng)的催化活性，如鉑電極、活性炭電極等。電解質(zhì)溶液一般為40% KOH溶液。電極反應(yīng)式如下：負(fù)極：2H24e=4H，正極：O24H4e=2H2O，總反應(yīng)式：2H2O2=2H2O。除了氫氧燃料電池外，甲烷、煤氣等燃料，空氣、氯氣等氧化劑也可以作為燃料電池的原料。電解質(zhì)可以呈酸性，也可以呈堿性。燃料電池的優(yōu)點(diǎn) (1)能量轉(zhuǎn)化率高。燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率超過80%，遠(yuǎn)高于普通燃燒過程(能量轉(zhuǎn)換率僅30%多)。(2)污染小。如氫氧燃料電池產(chǎn)物為水，不污染環(huán)境。燃料電池發(fā)電站排放廢棄物少，運(yùn)行時噪音低，被稱為“綠色”發(fā)電站

16、。針對練習(xí)右圖是氫氧燃料電池示意圖，根據(jù)圖示寫出該電池中的電極反應(yīng)式。 （1）美國“阿波羅”宇宙飛船中使用的氫氧燃料電池。其構(gòu)造如圖所示，其反應(yīng)為：2H2+O2=2H2O，則負(fù)極通入的是 _，電極反應(yīng)式為：_ _，正極通入的是_ _。電極反應(yīng)式為：_ _。（2）如把KOH改為稀H2SO4做電解質(zhì)，則電極反應(yīng)式為：負(fù)極_ _，正極_ _。（3）如把H2改為CH4，KOH做導(dǎo)電物質(zhì)，則電極反應(yīng)式為：負(fù)極_ _，正極_ _閱讀P16資料卡片：如何從燃料電池的構(gòu)成原理上解釋燃料電池的能量轉(zhuǎn)化效率遠(yuǎn)高于普通燃料燃燒的能量轉(zhuǎn)化效率？3、甲醇-燃料電池總反應(yīng)為：2CH3OH+3O2 +4 OH-=2CO32

17、-+6 H2O 正極(Pt-Ni) 負(fù)極(Pd-C) 電解質(zhì)溶液 負(fù)極(Pd-C) ： 正極(Pt-Ni) ： -【燃料電池】【例題】有人設(shè)計(jì)出利用CH4和O2的反應(yīng)，用鉑電極在KOH溶液中構(gòu)成原電池。電池的總反應(yīng)類似于CH4在O2中燃燒，則下列說法正確的是（ ） 每消耗1molCH4可以向外電路提供8mole-負(fù)極上CH4失去電子，電極反應(yīng)式CH4+10OH-8e-=CO32-+7H2O負(fù)極上是O2獲得電子，電極反應(yīng)式為 O2+2H2O+4e-=4OH-電池放電后，溶液PH不斷升高A. B. C. D.重難點(diǎn)1、書寫化學(xué)電源的電極反應(yīng)式應(yīng)遵循的原則原電池兩電極上分別發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)，因

18、此電極反應(yīng)式的書寫要遵循質(zhì)量守恒、電子守恒及電荷守恒。弱電解質(zhì)、氣體和難溶物均寫成化學(xué)式，其余的用離子符號表示。正極反應(yīng)產(chǎn)物、負(fù)極反應(yīng)產(chǎn)物根據(jù)題意或化學(xué)方程式確定，也要注意電解質(zhì)溶液的成分對電極產(chǎn)物的影響。2可充電電池電極反應(yīng)式的書寫在書寫可充電電池電極反應(yīng)式時，由于電極都參加反應(yīng)，且正方向、逆方向反應(yīng)都能進(jìn)行，所以要明確電池和電極，放電為原電池，充電為電解池；原電池的負(fù)極與電解池的陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，對應(yīng)元素化合價升高；原電池的正極與電解池的陰極發(fā)生還原反應(yīng)，對應(yīng)元素化合價降低。鞏固檢測：1、有一種紐扣微型電池，其電極分別是Ag2O和Zn。電解池是KOH溶液，所以俗稱銀鋅電池，該電池的電極反應(yīng)式為Zn+2OH+2e=Zn(OH)2，Ag2O+H2O+2e=2Ag+OH下列說法，正確的是（ ）鋅為負(fù)極，Ag2O為正極 放電時，正極附近pH值上升放電時，負(fù)極附近溶液pH值降低溶液中陰離子向正