高三化學教案：《原電池教案》教學設計

　　【要點掃描】

　　1.了解原電池工作原理及構成條件，能正確判斷電極名稱、電子流向、電流方向。會正確書寫電極反應式及總反應方程式。

　　2.根據電極反應方程式，正確判斷電解質溶液中離子的遷移方向和溶液的PH值變化。

　　3.了解常見化學電源的工作原理，了解新型化學電源

　　4.根據電極反應，理解原電池工作時基本定量關系。

　　【知識梳理】

　　一. 原電池

　　1.工作原理：

　　2.基本組成：

　　3.構成條件：

　　4.原電池正負極的判斷方法：

　　原電池有兩個電極，一個是正極，一個是負極。判斷正極和負極的方法是：

　�、�

　�、�

　　③

　�、�

　�、�

　　5.電極反應式和總反應式的書寫：

　　例。 已知下列原電池的總反應式，請寫出其電極反應式，并歸納如何根據原電池的總反應式正確書寫電極反應式。

　�、� Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu

　�、� 2Zn+4NH4Cl+4MnO2=[Zn(NH3)4]Cl2+ZnCl2+2Mn2O3+2H2O

　�、� CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O

　　【歸納】根據總反應式書寫電極反應式的基本思路：

　　負極：還原劑 氧化產物(要不要介質參與?)

　　正極：氧化劑 還原產物(要不要介質參與?)

　　分享：

　　(1) 若總反應式中沒有H+參加反應，則若一極消耗H+，另一極必定生成H+。

　　(2) 若總反應式中沒有OH-參加反應，則若一極消耗OH-，另一極必定生成OH-。

　　(3) 氫氧不夠，水來湊。

　　6.PH值變化：

　　二.常見化學電源

　　(1)一次電池：一次電池的活性物質消耗到一定程度，就不能使用了。

　　如普通的鋅錳電池：

　　堿性鋅錳電池：

　　(2)二次電池：二次電池又稱充電電池或蓄電池，放電后可以再充電使活性物質獲得再生。這類電池可以多次重復使用。

　　如鉛蓄電池：

　　(3)燃料電池

　　燃料電池是一種連續(xù)地將燃料和氧化劑的化學能直接轉化成電能的化學電池。它與一般化學電池不同，一般化學電池的活性物質儲存在電池內部，故而限制了電池的容量，而燃料電池的電極本身不包含活性物質，它工作時，燃料和氧化劑連續(xù)不斷地由外部供給，在電極上不斷地進行電極反應，生成物不斷地被排除，于是電池就連續(xù)不斷地提供電能。

　　如氫氧燃料電池：

　　a.電解質溶液為硫酸時：負極 ;正極

　　b.電解質溶液為強堿時：負極 ;正極

　　c.電解質溶液為水時： 負極 ;正極

　　如乙醇燃料堿性電池：負極 ;正極

　　小結：一次電池、二次電池、燃料電池的優(yōu)缺點:

　　【典例精析】

　　例1.下列關于原電池的敘述，正確的是 ( )

　　A.構成原電池的正極和負極必須是兩種活潑性不同的金屬

　　B.電子從負極流向正極，電流從正極流向負極

　　C.在電解質溶液中，陰離子從負極向正極移動，陽離子從正極向負極移動

　　D.原電池工作時，正極發(fā)生還原反應，負極發(fā)生氧化反應

　　解題體會：

　　例2.把鐵釘和碳棒用銅線聯接后，浸入0.01 mol / L的食鹽溶液中，可能發(fā)生的現象是

　　A.碳棒上放出氯氣 B.碳棒近旁產生OH- ( )

　　C.碳棒上放出氧氣 D.鐵釘上放出氫氣 E.鐵釘被氧化

　　解題體會：

　　例3.一種新型燃料電池，一極通入空氣，另一極通入丁烷氣體：電解質是摻雜氧化釔(Y2O3)的氧化鋯(ZrO3)晶體，在熔融狀態(tài)下能傳導O2-。下列對該燃料電池說法正確的是

　　A.在熔融電解質中，O2--由負極移向正極

　　B.電池的總反應是：2C4H10+13O2? → 8CO2+10H2?O

　　C.通入空氣的一極是正級，電極反應為：O2+4e- 2O2--

　　D.通入丁烷的一極是正極，電極反應為：C4H10+26e--+13O2-- 4CO2+SH2O

　　解題體會：

　　【反饋練習】

　　1.下列各組金屬和溶液，能組成原電池的是 ? ?

　　A Cu、Cu、稀硫酸 B Zn、Cu、稀硫酸

　　C Cu、Zn、酒精 D Zn、Cu、CuSO4溶液

　　2.一個原電池的總反應的離子方程式是Zn+Cu2+══Zn2++Cu，該反應的原電池的組成正確的是 ( )

　　(A) (B) (C) (D)

　　正極 Zn Ag Cu Cu

　　負極 Cu Cu Zn Zn

　　電解質溶液 CuCl2 H2SO4 CuSO4 FeCl2

　　3.由銅、鋅和稀硫酸組成的原電池工作時，電解質溶液的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

　　4.將鐵片和銀片用導線連接置于同一稀鹽酸溶液中，并經過一段時間后，下列各敘述正確的是 ( )

　　A 負極有Cl2逸出，正極有H2逸出

　　B 負極附近Cl?的濃度減小

　　C 正極附近Cl?的濃度逐漸增大

　　D 溶液中Cl?的濃度基本不變

　　5.關于如圖所示裝置的敘述，正確的是 ( )

　　A 銅是陽極，銅片上有氣泡產生

　　B 銅片質量逐漸減少

　　C 電流從鋅片經導線流向銅片

　　D 氫離子在銅片表面被還原

　　6.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0.2 mol電子，鋅的質量理論上減小6.5 g

　　7.高鐵電池是一種新型可充電電池，與普通高能電池相比，該電池能長時間保持穩(wěn)定的放電電壓。高鐵電池的總反應為：

　　3Zn+2K2FeO4+8H2O 3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH

　　下列敘述不正確的是 ( )

　　A 放電時負極反應為：Zn-2e-+2OH-====Zn(OH)2

　　B 充電時陽極反應為：Fe(OH)3-3e-+5OH-====FeO42-+4H2O

　　C 放電時每轉移3mol電子，正極有1molK2FeO4被氧化

　　D 放電時正極附近溶液的堿性增強

　　8.鋰離子電池已經成為新一代實用化的蓄電池，該電池具有能量密度大、電壓高的特性。鋰離子電池放電時的電極反應式為

　　負極反應：C6Li-xe- C6Li1-x+x Li+ (C6Li表示鋰原子嵌入石墨形成的復合材料)

　　正極反應：Li1-xMO2+xLi++xe- LiMO2 (LiMO2表示含鋰的過渡金屬氧化物)

　　下列有關說法正確的是 ( )

　　A 鋰離子電池充電時電池反應為C6Li+Li1-xMO2 LiMO2+C6Li1-x

　　B 電池反應中，鋰、鋅、銀、鉛各失去1 mol電子，金屬鋰所消耗的質量小

　　C 鋰離子電池放電時電池內部Li+向負極移動

　　D 鋰離子電池充電時陰極反應為C6Li1-x+x Li++x e- C6Li

　　9.如圖所示的裝置，在鐵圈和銀圈的焊接處，用一根棉線將其懸吊在盛水的燒杯中，使之平衡。小心地向燒杯中央滴入CuSO4溶液，片刻后可觀察到的現象是 ( )

　　A 鐵圈和銀圈左右搖擺不定

　　B 保持平衡狀況

　　C 鐵圈向下傾斜

　　D 銀圈向下傾斜

　　10.將等質量的兩份鋅粉a、b，分別加入過量的稀硫酸，同時向a中加少量CuSO4溶液，下列各圖中產生H2的體積v(L)與時間t(min)的關系如圖，其中正確的是 ( )

　　11.根據右圖所示的裝置，回答下列問題：

　　(1) 鐵片與銅片不用導線連接，現象是 ，

　　反應的化學方程式為 。

　　(2) 用導線把金屬片連接起來，現象是 ，

　　電極反應式為：負極 ，正極 ，

　　反應的化學方程式為 。

　　12.(1)將兩鉑片插入KOH溶液中作為電極，在兩極區(qū)分別通入甲烷(或氫氣、一氧化碳等可燃性氣體)和氧氣構成燃料電池，則通入甲烷氣體的極是原電池的 ，該極的電極反應是 ，電池工作時的總反應的離子方程式是 。

　　(2)熔融鹽燃料電池具有高的發(fā)電效率，因而受到重視，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融鹽混合物作電解質，CO為負極燃氣，空氣與CO2的混合氣體為正極助燃氣，制得650℃下工作的燃料電池，完成下列反應式：正極： ，

　　負極：2CO+2CO32-==4CO2+4e-�？偡磻�： 。

　　(3)鉛蓄電池(原電池)工作時，總反應為：PbO2+Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O由此可以判斷。

　　A 原電池的電極材料：① 正極 ;② 負極 。

　　B 電極反應式：正極PbO2+4H++SO42-+2e-==PbSO4+2H2O，

　　負極電極反應式為 。

　　C 工作后，蓄電池里電解質溶液的pH(填“變大”“變小”或“不變”) 。

　　理由是 。

　　13.如右圖所示組成一種原電池，試回答下列問題(燈泡功率合適)。

　　(1)電解質溶液為稀硫酸時，燈泡 (填“亮”或“不亮”，填“亮”做a題，填“不亮”做b題)。

　　a.若燈泡亮，則Mg電極上發(fā)生的反應為 ;

　　Al電極上發(fā)生的反應為 。

　　b.若燈泡不亮，其理由為 。

　　(2)電解質溶液為NaOH溶液時，燈泡 (填“亮”或“不亮”，填“亮”做a題，填“不亮”做b題)。

　　a.若燈泡亮，則Mg電極上發(fā)生的反應為 ;

　　Al電極上發(fā)生的反應為 。

　　b.若燈泡不亮，其理由為 。

　　14.化學電池在通訊、交通及日常生活中有著廣泛的應用。

　　(1)目前常用的鎳(Ni)鎘(Cd)電池，其電池總反應可以表示為：

　　Cd+2NiO(OH)+2H2O 2Ni(OH)2+Cd(OH)2

　　已知Ni(OH)2和Cd(OH)2均難溶于水但能溶于酸，以下說法中正確的是

　�、� 以上反應是可逆反應 ② 以上反應不是可逆反應

　�、� 充電時化學能轉變?yōu)殡娔?④ 放電時化學能轉變?yōu)殡娔?br />
　　A ①③ B ②④ C ①④ D ②③

　　(2)廢棄的鎳鎘電池已成為重要的環(huán)境污染物，有資料表明一節(jié)廢鎳錫電池可以使一平方米面積的耕地失去使用價值。在酸性土壤中這種污染尤為嚴重。這是因為

　　(3)另一種常用的電池是鋰電池(很是一種堿金屬元素，其相對原子質量為7，由于它的比容量(單位質量電板材料所能轉換的電量)特別大而廣泛應用于心臟起搏器，一般使用時間可長達十年。它的負極用金屬鋰制成;電池總反應可表示為：Li+MnO2→LiMnO2

　　試回答：鋰電池比容量特別大的原因是

　　鋰電池中的電解質溶液需用非水溶劑配制，為什么這種電池不能使用電解質的水溶液?請用化學方程式表示其原因

　　15.由銅片、鋅片和200mL稀H2SO4組成的原電池，當在銅片上共放出3.36L(標準狀況)氣體時，H2SO4恰好全部用完。(假設鋅片不放出氣體)求：

　　(1)消耗鋅的質量;(2)通過導線的電子數;(3)稀H2SO4的物質的量濃度。

　　原電池 第一課時 參考答案

　　[典例精析]

　　例1 BD 例2 BE 例3 BC

　　[反饋練習]

　　1.BD 2.C 3.C 4.D 5.D 6.C 7.C 8.BD

　　9.D 10.A

　　11.(1) Fe片溶解，周圍有氣泡逸出 Cu周圍無明顯現象

　　(2)Fe片溶解 Cu周圍有氣泡逸出 負極 Fe — 2e- = Fe2+

　　正極2H+ + 2e- = H2 Fe + 2H+ = H2 ↑+ Fe2+

　　12.(1) 負極 CH4— 8e- + 10OH- = CO32- + 7 H2O

　　CH4 + 2O2 +2OH- = CO32- + 3H2O

　　(2) 2CO+ 2CO32--4e-=4CO2 2CO+O2=2CO2

　　(3)A. PbO2 Pb

　　B. Pb-2e-+SO42-=PbSO4

　　C. 變大，在過程中消耗了H2SO4

　　13.(1)亮

　　a.Mg—2e- = Mg2+ 2H+ + 2 e- = H2

　　(2)亮

　　a. 2H2O + 2e- = H2 ↑+2OH- Al —3e- + 4 OH- = AlO2- + 2H2O

　　14.(1)B (2)Ni(OH)2和Cd(OH)2能溶于酸性溶液。

　　(3)鋰的摩爾質量小 ：2Li+ZH2O→LiOH+H2↑

　　15. 9.75g 0.3mol e- 0.75mol/L