高中化學原電池原理及應用教案

1、一、原電池原理一、原電池原理 1、對原電池原理的理解： 原電池是將化學能轉變?yōu)殡娔艿难b置。負極-較活潑的金屬-失去電子-發(fā)生氧化反應。正極-較不活潑的金屬-得到電子-發(fā)生還原反應。 2、粒子流向：在外電路中，電子由負極流向正極；在電解質溶液中陽離子移向正極，陰離子移向負極3、組成原電池的條件 有兩種活性不同的金屬（也可是非金屬導體或可導電的金屬氧化物等）二、原電池原理的應用與常見的二、原電池原理的應用與常見的考查方式考查方式1、應用與考查方式之一：要求書寫電極反應、應用與考查方式之一：要求書寫電極反應式、總反應式式、總反應式 電池的正極、負極和總反應式三者之間有著緊密的聯(lián)系，那就是正極、負極反

2、應式之和就是總反應式，由此可知，三者之間只要知道兩個，第三個通過兩式的加或減也容易推出。 例例1 將兩個鉑電極插入KOH溶液中，向兩極分別通入CH4和O2，即構成甲烷燃料電池。已知通入甲烷的一極，其電極反應為：CH4 +10OH-8e-= CO32- + 7H2O；完成有關的電池反應式： 正極反應式：_，電池總反應式：_。 解析：解析：在燃料電池中燃料都是在負極上發(fā)生反應，因而可知甲烷燃料電池的負極反應式為：CH4 +10OH-8e-= CO32- + 7H2O，而正極上應是O2在堿性條件下獲得電子被還原，故反應式是: 2O28e-4H2O =8 OH-,將正、負極反應式相加即可得電池總反應式

3、為： CH4 + 2O2+ 2OH- = CO32- + 3H2O特別注意問題：特別注意問題： 1、寫電極反應式要注意電池的酸堿性環(huán)境，如同樣是氫氧燃料電池，在堿性條件下，正極反應式為：O24e-2H2O =4 OH-；在酸性條件下，正極反應式為： O24e-4H =2H2O，二者是有明顯區(qū)別的。 2、同一電池中，正極反應式與負極反應式中得、失電子數(shù)要相等。2、應用與考查方式之二：判斷金屬、應用與考查方式之二：判斷金屬活動性順序活動性順序 例例2（93年上海高考）有A、B、C、D四種金屬，將A與B用導線聯(lián)結起來，浸入電解質溶液中，B不易被腐蝕；將A、D分別投入到等濃度的鹽酸中，D比A反應劇烈；

4、將銅浸入B的鹽溶液中無明顯變化；將銅浸入C的鹽溶液中，有金屬C析出。據此可推知它們的金屬活動性由強到弱的順序為 （ ） ADCAB BDABC CDBAC DBADC 解析：解析：根據原電池原理，較活潑金屬作負極，較不活潑金屬作正極，B不易被腐蝕，說明B為正極，金屬活動性AB。另可比較出金屬活動性DA，BC。故答案為B項。3. 應用與考查方式之三：比較反應應用與考查方式之三：比較反應速率的大小速率的大小 例例310mL濃度為1 molL-1的硫酸跟過量的鋅片反應，為加快反應速率，又不影響生成氫氣的總量，可采用的方法是 （ ） A加入適量的3molL-1的硫酸 B加入適量蒸餾水 C加入數(shù)滴硫酸銅

5、溶液 D加入適量的硫酸鈉溶液 解析：解析：向溶液中再加入硫酸，H+的物質的量增加，生成H2的總量也增加，A錯。向原溶液中加入水或硫酸鈉溶液都引起溶液中H+濃度的下降，反應速率變慢，故B、D都不正確。加硫酸銅后，鋅置換出的少量銅附在鋅片上，形成了原電池反應，反應速率加快，又鋅是過量的，生成H2的總量決定于硫酸的量，故C正確。本題答案為C項。 4.應用與考查方式之四：判斷原電應用與考查方式之四：判斷原電池的正、負電極池的正、負電極 例例4扣式銀鋅電池的電極反應如下：鋅極： Zn + 2OH 2e = Zn(OH)2 氧化銀極： Ag2O + H2O + 2e = 2Ag + 2OH下列說法正確的是

6、（ BC ） A鋅是正極,被氧化BAg2O是正極,發(fā)生還原反應 C電子從鋅極流向Ag2O極 D鋅是負極,被還原 解析：解析：在原電池中，正、負電極的變化通常有如下規(guī)律：易被腐蝕的一極、失去電子的一極、易被氧化的一極、所含元素化合價升高的一極、質量減輕的一極、電子流出的一極等通常都是負極；反之，不易被腐蝕的一極、得到電子的一極、有金屬析出的一極、質量增大的一極、電子流入的一極等通常都是正極。由此易知，本題答案為BC項。5.應用與考查方式之五：判斷金屬應用與考查方式之五：判斷金屬腐蝕的快慢順序腐蝕的快慢順序 例例5如下圖，各燒杯中盛有海水，鐵在其中被腐蝕由快到慢的順序為 （ ）A B C D解析解

7、析：、實質均為原電池裝置。中Fe為正極，被保護；、中Fe為負極，均被腐蝕，但相對來說Fe和Cu的金屬活動性較Fe和Sn的差別大，故FeCu原電池中Fe被腐蝕的快；中鐵因不純而發(fā)生微電池反應。故答案為C。規(guī)律：金屬腐蝕的快慢判斷方法：電解原理引起的腐蝕原電池原理引規(guī)律：金屬腐蝕的快慢判斷方法：電解原理引起的腐蝕原電池原理引起的腐蝕化學腐蝕有防腐蝕措施的腐蝕；同一種金屬腐蝕：強電解起的腐蝕化學腐蝕有防腐蝕措施的腐蝕；同一種金屬腐蝕：強電解質弱電解質非電解質溶液。質弱電解質非電解質溶液。6.應用與考查方式之六：與生活知應用與考查方式之六：與生活知識相聯(lián)系，推斷反應產物識相聯(lián)系，推斷反應產物 例例6

8、銀器皿日久表面逐漸變黑，這是由于生成硫化銀。有人設計用原電池原理加以除去，其處理方法為：將一定濃度的食鹽溶液放入一鋁制容器中，再將變黑的銀器浸入溶液中，放置一段時間后，黑色會褪去而銀不會損失。試回答：在此原電池反應中，負極發(fā)生的反應為 ；正極發(fā)生的反應為 ；反應過程中產生有臭雞蛋氣味的氣體，原電池總反應為 。 解析解析：要善于抓住題示信息?！昂谏珪嗜ザy不會損失”，必然發(fā)生變化Ag2SAg，顯然 這是原電池的正極反應：Ag2S2e- =2 AgS2-,負極反應為活潑金屬發(fā)生氧化反應： Al-3e-=Al3+，正極生成的S2-和負極生成的Al3+發(fā)生雙水解反應： 2Al3+3S2-6H2O =

9、2 Al（OH）33 H2S。7.應用與考查方式之七：原電池原應用與考查方式之七：原電池原理的綜合應用理的綜合應用 例例7堿性電池具有容量大、放電電流大的特點，因而得到廣泛應用。鋅錳堿性電池以氫氧化鉀溶液為電解液，電池總反應式為: Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l) = Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s) 下列說法錯誤的是（ ） A電池工作時，鋅失去電子 B電池正極的電極反應式為：2MnO2(s)+H2O(1)+2e- = Mn2O3(s)+2OH-(aq) C電池工作時，電子由正極通過外電路流向負極 D外電路中每通過O.2mol電子，鋅的質量理論上減小6.5g 解析：解析： 該電

10、池的電解液為KOH溶液，結合總反應式可寫出負極反應式： Zn(s)+2OH-(aq)-2e- = Zn(OH)2(s)，用總反應式減去負極反應式，可得到正極反應式：2MnO2(s)+H2O(1)+2e- = Mn2O3(s)+2OH-(aq)。Zn為負極，失去電子，電子由負極通過外電路流向正極。1molZn失去2mol電子，外電路中每通過O.2mol電子，Zn的質量理論上減小6.5g。故答案為C項。 1發(fā)生原電池的反應通常是放熱反應，在理論上可設計成原電池的化學反應是（ ）AC(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g); H0BBa(OH)28H2O(s)+2NH-4Cl(s)=BaCl2

11、(1)+2NH3H 2O(1)+8H2O(1)；H0CCaC2(s)+2H2O(1)Ca(OH)2(s)+C2H2( g); H0DCH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(1); H02（08廣東卷）用銅片、銀片、Cu (NO3)2溶液、AgNO3溶液、導線和鹽橋（裝有瓊脂-KNO3的U型管）構成一個原電池。以下有關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 正極反應為：Ag+e-=Ag 實驗過程中取出鹽橋，原電池仍繼續(xù)工作 將銅片浸入AgNO3溶液中發(fā)生的化學反應與該原電池反應相同 A B C D解析：解析：Cu作負極，作負極，Ag作正極。負極：作正極。負

12、極：Cu-2e-=Cu2+；正極：；正極：A+ + e- =Ag在外電路中，電子由在外電路中，電子由Cu電極流向電極流向Ag電極，而電流方向與電子流向相反，所以電極，而電流方向與電子流向相反，所以1錯。沒有鹽橋，原電池不能繼續(xù)工作，錯。沒有鹽橋，原電池不能繼續(xù)工作，3錯。無論是否為原電池，反應實質錯。無論是否為原電池，反應實質相同，均為氧化還原反應，相同，均為氧化還原反應，4對。答案：對。答案：C 3.某原電池總反應的離子方程式為2Fe3Fe=3Fe2，不能實現(xiàn)該反應的原電池組成是（） A.正極為銅，負極為鐵，電解質溶液為FeCl3溶液 B.正極為碳，負極為鐵，電解質溶液為Fe(NO3)3溶液

13、 C.正極為鐵，負極為鋅，電解質溶液為Fe2(SO4)3溶液 D.正極為銀，負極為鐵，電解質溶液為CuSO4溶液 解析：本題要設計成原電池必須滿足：Fe作負極；C、Pt或活動性比Fe弱的金屬作正極；電解質溶液中必須含F(xiàn)e3+。答案：CD 4（08重慶卷）如題圖所示，將緊緊纏繞不同金屬的鐵釘放入培養(yǎng)皿中，再加入含有適量酚酞和NaCl的瓊脂熱溶液，冷卻后形成瓊膠（離子在瓊膠內可以移動），下列敘述正確的是 （ ） Aa中鐵釘附近呈現(xiàn)紅色 Bb中鐵釘上發(fā)生還原反應 Ca中銅絲上發(fā)生氧化反應 Db中鋁條附近有氣泡產生解析：a、b均能形成原電池，其中a中Fe作負極：Fe2e Fe2， 發(fā)生氧化反應，Cu作正極：2H2e =H2，發(fā) 生還原 反應，銅絲附近呈現(xiàn)紅色；B中Al作負極： Al3e =Al3，發(fā)生氧化反應，而Fe作正極： 2H2e =H2，發(fā)生還原反應