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：

　　①

　　②

　　③

　　④

　　⑤

　　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。

　　① Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu

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

　　③ 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，正極發生還原反應，負極發生氧化反應

　　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-。總反應： 。

　　(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電極上發生的反應為 ;

　　Al電極上發生的反應為 。

　　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電極上發生的反應為 ;

　　Al電極上發生的反應為 。

　　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

　　① 以上反應是可逆反應 ② 以上反應不是可逆反應

　　③ 充電時化學能轉變為電能 ④ 放電時化學能轉變為電能

　　A ①③ B ②④ C ①④ D ②③

　　(2)廢棄的鎳鎘電池已成為重要的環境污染物，有資料表明一節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