高中化学 第四章 第一节 第二节 原电池和化学电源教学案(无答案)苏教版选修4

原电池和化学电源

第一节原电池

姓名学号

【知识要点】

1、原电池定义：将转变为的装置。

2、实质：将氧化还原反应的电子转移变成电子的定向移动。即将化学能转化成电能

3、组成原电池的条件：

a 、有两种活泼性不同的金属作电极（或金属与能导电的非金属或化合物）

注意：燃料电池中两极可同选石墨或铂

b 、有电解质溶液

c 、构成闭合的回路

d 、能自发发生氧化还原反应

练习1：下列哪些装置能组成原电池？（）

1、如左图：若在上述f装置中接上检流计并插入盐桥（盐

桥通常是装有饱和KCl琼脂溶胶的U形管，溶液不致流出来，

但离子则可以在其中自由移动）。检流计指针偏转，说明有

电流通过。从检流计指针偏转的方向可以知道电流的方向是

Cu极→Zn极。根据电流是从正极流向负极，因此，Zn极为

负极，Cu极为正极。电子从Zn极→Cu极。

2、若取出盐桥，检流计指针归零，重新放入盐桥，指针又发生偏转，说明盐桥起到了使整个装置构成通路的作用。

盐桥是怎样构成原电池中的电池通路呢？

Zn棒失去电子成为Zn2+进入溶液中，使ZnSO4溶液中Zn2+过多，带正电荷。Cu2+获得电子沉积为Cu，溶液中Cu2+过少，SO42-过多，溶液带负电荷。当溶液不能保持电中性，将阻止放电作用的继续进行。盐桥的存在，其中Cl-向ZnSO4溶液迁移，K+向CuSO4溶液迁移，分别中和过剩的电荷，使溶液保持电中性，反应可以继续进行。盐桥中离子的定向迁移构成了电流通路，盐桥既可沟通两方溶液，又能阻止反应物的直接接触。

4、电极名称及其判断：

（1）根据电极材料：两种金属（或金属与非金属）组成电极，若它们都与（或都不与）电解质溶液单独能反应，则较活泼的金属作负极；若只有一种电极与电解质溶液能反应，则

能反应的电极作负极。

（2）根据电极反应：失电子——氧化反应——负极

得电子——还原反应——正极

（3）根据电子或电流流动方向（外电路）：

电子从负极流出流入正极，电流从正极流出流入负极，（4）根据离子的定向移动（内电路）：阳离子向移动

阴离子向移动

练习2：请判断下列原电池的正负极：

5、电极反应方程式的书写

注意：（1）需标出正负极及电极材料；

（2）遵循三大守恒（电子得失守恒、质量守恒、电荷守恒）

如：Fe-Cu( 稀硫酸)

负极（Fe）：Fe – 2e = Fe2+

正极（Cu）：2H+ +2e = H2↑

总反应：Fe + 2H+ = Fe2+ + H2↑

练习3：请写出下列原电池电极反应式及总反应式。

Fe-C ( 稀硫酸)

Cu -Ag (硝酸银溶液)

Al - Mg (氢氧化钠溶液)

Fe-Cu( 稀硝酸)

练习4：请把 Fe + 2FeCl3 = 3FeCl2,设计成原电池。

放电 充电

第二节 化学电源

【知识要点】

化学电源是将化学能转化为电能的装置，它包括一次电池、二次电池和燃料电池等几大类。 1、 一次电池（又称干电池）

如：普通锌锰电池、碱性锌锰电池、锌银电池、锂电池等。

（1）碱性锌锰电池，电解质是KOH ，其电极反应： 负极（Zn ）：

正极（MnO 2）：

总反应：

（2）锌银电池的负极是Zn ，正极是Ag 2O ，电解质是KOH ，其电极总反应如下：

Zn + Ag 2O = ZnO + 2Ag

则：负极( )：

正极( )：

2、 二次电池（又称充电电池或蓄电池）

Pb (s)+ PbO 2(s) +2H 2SO 4(aq) 2PbSO 4(s) +2H 2O(l) ①其放电电极反应：

负极( )：

正极( )：

②其充电反应是上述反应的逆过程，则电极反应：

（电化学上规定：发生氧化反应的电极为阳极，发生还原反应的电极为阴极）

阴极：

阳极：

3、 燃料电池

燃料电池是一种持续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。它与一般的化学电源不同，一般化学电池的活性物质储存在电池内部，故而限制了电池的容量，而燃料电池的电极本身不包括活性物质，只是一个催化转化元件。

如：氢氧燃料电池。

①酸性介质时，电极反应：

负极：

正极：

总反应：

②碱性介质时，电极反应：

负极：

正极：

总反应：

除H 2外，烃、肼、甲醇、氨、煤气等液体或气体，均可作燃料电池的燃料；除纯氧气外，空气中的氧气也可作氧化剂。

练习、新型燃料电池，甲烷、氧气及KOH 电解质溶液，用Pt 作两个电极，写出两个电极的

电极反应式和总反应式。

【巩固练习】

1．废电池的污染引起人们的广泛重视，废电池中对环境形成污染的主要物质是（ ）

A ．锌

B ．汞

C ．石墨

D ．二氧化锰

2．将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是（ ）

A ．两烧杯中铜片表面均无气泡产生

B ．甲中铜片是正极，乙中铜片是负极

C ．两烧杯中溶液的pH 均增大

D ．产生气泡的速度甲比乙慢

3．下列各变化中属于原电池反应的是

A ．在空气中金属铝表面迅速氧化形成保护层 （ ）

B ．镀锌铁表面有划损时，也能阻止铁被氧化

C ．红热的铁丝与冷水接触，表面形成蓝黑色保护层

D ．浓硝酸比稀硝酸更能氧化金属铜

4．埋在地下的输油铸铁管道，在下列各种情况下，被腐蚀的速度最慢的是 （ ）

A ．在潮湿疏松透气的土壤中

B ．在干燥致密不透气的土壤中

C ．在含铁元素较多的酸性土壤中

D ．在含碳粒较多，潮湿透气的土壤中

5．下列说法不正确．．．

的是 （ ） A ．把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面出现气泡

B ．原电池中两电极只能是活泼性不同的金属

C ．把铜片插入三氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁

D ．把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，气泡放出速率加快

6．把a 、b 、c 、d 四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连可以组成几个原电池。若a 、b 相连时a 为负极；c 、d 相连时电流由d 到c ；a 、c 相连时c 极上产生大量气泡；b 、d 相连时b 上 有大量气泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱为 （ ）

A ．a ＞b ＞c ＞d

B ．a ＞c ＞d ＞b

C ．c ＞a ＞b ＞d

D ．b ＞d ＞c ＞a

8．据报道，最近摩托罗拉公司研发了一种由甲醇和氧气以及强碱做电解质溶液的新型手机电池，电量可达现在使用的镍氢电池或锂电池的十倍，可连续使用一个月才充一次电。其

电池反应为：2CH 3OH + 3O 2 + 4OH — 2CO 32— + 6H 2O ，则下列说法错误的是

（ ）

A ．放电时CH 3OH 参与反应的电极为正极

B ．充电时电解质溶液的pH 逐渐增大

C ．放电时负极的电极反应为：CH 3OH －6e －＋8OH － ＝ CO 32— + 6H 2O

D ．充电时每生成1 mol CH 3OH 转移6 mol 电子 放电 充电

7．某可充电的锂离子电池以LiMn 2O 4为正极，嵌入锂的碳材料为负极，含Li +

导电固体为电解质。放电时的电池反应为：Li+LiMn 2O 4==Li 2Mn 2O 4。下列说法正确的是 （ ）

A ．放电时，LiMn 2O 4发生还原反应

B ．放电时，正极反应为：Li ++LiMn 2O 4+e -==Li 2Mn 2O 4

C ．充电时，LiMn 2O 4发生氧化反应

D ．充电时，阳极反应为：Li ++e -==Li

9．镍镉（Ni —Cd ）可充电电池在现代生活中有广泛应用，它的充放电反应按下式进行： Cd(OH)2+2Ni(OH)2

Cd+2NiO(OH)+2H 2O 由此可知，该电池放电时的负极材料是 （ ）

A ．Cd(OH)2

B ．Ni(OH)2

C ．Cd

D ．NiO(OH)

10．高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为 下列叙述不正确．．．

的是 A ．放电时每转移3 mol 电子，正极有1mol K 2FeO 4被氧化

B ．充电时阳极反应为：Fe(OH)3 —3e — + 5 OH —

= FeO 2

4 + 4H 2O C ．放电时负极反应为：Zn —2e — +2OH —= Zn(OH)2

D ．放电时正极附近溶液的碱性增强

11．已知反应AsO 43－+2I －+2H

+ AsO 33－

+I 2+H 2O 是可逆反应．设计如图装置，进行下述操作：

（Ⅰ）向（B ）烧杯中逐滴加入浓盐酸，发现微安培表

指针偏转；

（Ⅱ）若改往（B ）烧杯中滴加40％NaOH 溶液，发现

微安培表指针向前述相反方向偏转．试回答：

（1）两次操作过程中指针为什么会发生偏转?

答：

。

（2）两次操作过程中指针偏转方向为什么会相反?试用平衡移动原理解释此现象．

答：

（3）（Ⅰ）操作过程中C 1棒上发生的反应为 。

（4）（Ⅱ）操作过程中C 2棒上发生的反应为 。 充电 放电

放电 充电

3Zn + 2K 2FeO 4 + 8H 2O 3Zn(OH)2 + 2Fe(OH)3 + 4KOH