高中化學(xué)原電池原理及應(yīng)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(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。負(fù)極-較活潑的金屬-失去電子-發(fā)生氧化反應(yīng)。正極-較不活潑的金屬-得到電子-發(fā)生還原反應(yīng)。 2、粒子流向：在外電路中，電子由負(fù)極流向正極；在電解質(zhì)溶液中陽離子移向正極，陰離子移向負(fù)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(dǎo)體或可導(dǎo)電的金屬氧化物等）二、原電池原理的應(yīng)用與常見的二、原電池原理的應(yīng)用與常見的考查方式考查方式1、應(yīng)用與考查方式之一：要求書寫電極反應(yīng)、應(yīng)用與考查方式之一：要求書寫電極反應(yīng)式、總反應(yīng)式式、總反應(yīng)式 電池的正極、負(fù)極和總反應(yīng)式三者之間有著緊密的聯(lián)系，那就是正極、負(fù)極反

2、應(yīng)式之和就是總反應(yīng)式，由此可知，三者之間只要知道兩個(gè)，第三個(gè)通過兩式的加或減也容易推出。 例例1 將兩個(gè)鉑電極插入KOH溶液中，向兩極分別通入CH4和O2，即構(gòu)成甲烷燃料電池。已知通入甲烷的一極，其電極反應(yīng)為：CH4 +10OH-8e-= CO32- + 7H2O；完成有關(guān)的電池反應(yīng)式： 正極反應(yīng)式：_，電池總反應(yīng)式：_。 解析：解析：在燃料電池中燃料都是在負(fù)極上發(fā)生反應(yīng)，因而可知甲烷燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式為：CH4 +10OH-8e-= CO32- + 7H2O，而正極上應(yīng)是O2在堿性條件下獲得電子被還原，故反應(yīng)式是: 2O28e-4H2O =8 OH-,將正、負(fù)極反應(yīng)式相加即可得電池總反應(yīng)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(yīng)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(yīng)式為：O24e-2H2O =4 OH-；在酸性條件下，正極反應(yīng)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(yīng)式與負(fù)極反應(yīng)式中得、失電子數(shù)要相等。2、應(yīng)用與考查方式之二：判斷金屬、應(yīng)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(dǎo)線聯(lián)結(jié)起來，浸入電解質(zhì)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(yīng)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(jù)此可推知它們的金屬活動性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)?（ ） ADCAB BDABC CDBAC DBADC 解析：解析：根據(jù)原電池原理，較活潑金屬作負(fù)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(xiàng)。3. 應(yīng)用與考查方式之三：比較反應(yīng)應(yīng)用與考查方式之三：比較反應(yīng)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(yīng)，為加快反應(yīng)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(zhì)的量增加，生成H2的總量也增加，A錯(cuò)。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(yīng)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(yīng)，反應(yīng)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(xiàng)。 4.應(yīng)用與考查方式之四：判斷原電應(yīng)用與考查方式之四：判斷原電池的正、負(fù)電極池的正、負(fù)電極 例例4扣式銀鋅電池的電極反應(yīng)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(yīng) C電子從鋅極流向Ag2O極 D鋅是負(fù)極,被還原 解析：解析：在原電池中，正、負(fù)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(jià)升高的一極、質(zhì)量減輕的一極、電子流出的一極等通常都是負(fù)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(zhì)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(xiàng)。5.應(yīng)用與考查方式之五：判斷金屬應(yīng)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?yàn)?（ ）A B C D解析解

7、析：、實(shí)質(zhì)均為原電池裝置。中Fe為正極，被保護(hù)；、中Fe為負(fù)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(yīng)。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(xué)腐蝕有防腐蝕措施的腐蝕；同一種金屬腐蝕：強(qiáng)電解起的腐蝕化學(xué)腐蝕有防腐蝕措施的腐蝕；同一種金屬腐蝕：強(qiáng)電解質(zhì)弱電解質(zhì)非電解質(zhì)溶液。質(zhì)弱電解質(zhì)非電解質(zhì)溶液。6.應(yīng)用與考查方式之六：與生活知應(yīng)用與考查方式之六：與生活知識相聯(lián)系，推斷反應(yīng)產(chǎn)物識相聯(lián)系，推斷反應(yīng)產(chǎn)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(shè)計(jì)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(shí)間后，黑色會褪去而銀不會損失。試回答：在此原電池反應(yīng)中，負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)為 ；正極發(fā)生的反應(yīng)為 ；反應(yīng)過程中產(chǎn)生有臭雞蛋氣味的氣體，原電池總反應(yīng)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(yīng)：Ag2S2e- =2 AgS2-,負(fù)極反應(yīng)為活潑金屬發(fā)生氧化反應(yīng)： Al-3e-=Al3+，正極生成的S2-和負(fù)極生成的Al3+發(fā)生雙水解反應(yīng)： 2Al3+3S2-6H2O =

9、2 Al（OH）33 H2S。7.應(yīng)用與考查方式之七：原電池原應(yīng)用與考查方式之七：原電池原理的綜合應(yīng)用理的綜合應(yīng)用 例例7堿性電池具有容量大、放電電流大的特點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用。鋅錳堿性電池以氫氧化鉀溶液為電解液，電池總反應(yīng)式為: Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l) = Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s) 下列說法錯(cuò)誤的是（ ） A電池工作時(shí)，鋅失去電子 B電池正極的電極反應(yīng)式為：2MnO2(s)+H2O(1)+2e- = Mn2O3(s)+2OH-(aq) C電池工作時(shí)，電子由正極通過外電路流向負(fù)極 D外電路中每通過O.2mol電子，鋅的質(zhì)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(jié)合總反應(yīng)式可寫出負(fù)極反應(yīng)式： Zn(s)+2OH-(aq)-2e- = Zn(OH)2(s)，用總反應(yīng)式減去負(fù)極反應(yīng)式，可得到正極反應(yīng)式：2MnO2(s)+H2O(1)+2e- = Mn2O3(s)+2OH-(aq)。Zn為負(fù)極，失去電子，電子由負(fù)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(zhì)量理論上減小6.5g。故答案為C項(xiàng)。 1發(fā)生原電池的反應(yīng)通常是放熱反應(yīng)，在理論上可設(shè)計(jì)成原電池的化學(xué)反應(yīng)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(dǎo)線和鹽橋（裝有瓊脂-KNO3的U型管）構(gòu)成一個(gè)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解析：解析：Cu作負(fù)極，作負(fù)極，Ag作正極。負(fù)極：作正極。負(fù)

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(cuò)。沒有鹽橋，原電池不能繼續(xù)工作，錯(cuò)。沒有鹽橋，原電池不能繼續(xù)工作，3錯(cuò)。無論是否為原電池，反應(yīng)實(shí)質(zhì)錯(cuò)。無論是否為原電池，反應(yīng)實(shí)質(zhì)相同，均為氧化還原反應(yīng)，相同，均為氧化還原反應(yīng)，4對。答案：對。答案：C 3.某原電池總反應(yīng)的離子方程式為2Fe3Fe=3Fe2，不能實(shí)現(xiàn)該反應(yīng)的原電池組成是（） A.正極為銅，負(fù)極為鐵，電解質(zhì)溶液為FeCl3溶液 B.正極為碳，負(fù)極為鐵，電解質(zhì)溶液為Fe(NO3)3溶液

13、 C.正極為鐵，負(fù)極為鋅，電解質(zhì)溶液為Fe2(SO4)3溶液 D.正極為銀，負(fù)極為鐵，電解質(zhì)溶液為CuSO4溶液 解析：本題要設(shè)計(jì)成原電池必須滿足：Fe作負(fù)極；C、Pt或活動性比Fe弱的金屬作正極；電解質(zhì)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(nèi)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(yīng) Ca中銅絲上發(fā)生氧化反應(yīng) Db中鋁條附近有氣泡產(chǎn)生解析：a、b均能形成原電池，其中a中Fe作負(fù)極：Fe2e Fe2， 發(fā)生氧化反應(yīng)，Cu作正極：2H2e =H2，發(fā) 生還原 反應(yīng)，銅絲附近呈現(xiàn)紅色；B中Al作負(fù)極： Al3e =Al3，發(fā)生氧化反應(yīng)，而Fe作正極： 2H2e =H2，發(fā)生還原反應(yīng)