高三化学教案：《原电池教案》教学设计

　　【要点扫描】

　　1.了解原电池工作原理及构成条件，能正确判断电极名称、电子流向、电流方向。会正确书写电极反应式及总反应方程式。

　　2.根据电极反应方程式，正确判断电解质溶液中离子的迁移方向和溶液的PH值变化。

　　3.了解常见化学电源的工作原理，了解新型化学电源

　　4.根据电极反应，理解原电池工作时基本定量关系。

　　【知识梳理】

　　一. 原电池

　　1.工作原理：

　　2.基本组成：

　　3.构成条件：

　　4.原电池正负极的判断方法：

　　原电池有两个电极，一个是正极，一个是负极。判断正极和负极的方法是：

　　①

　　②

　　③

　　④

　　⑤

　　5.电极反应式和总反应式的书写：

　　例。 已知下列原电池的总反应式，请写出其电极反应式，并归纳如何根据原电池的总反应式正确书写电极反应式。

　　① Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu

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

　　③ CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O

　　【归纳】根据总反应式书写电极反应式的基本思路：

　　负极：还原剂 氧化产物(要不要介质参与?)

　　正极：氧化剂 还原产物(要不要介质参与?)

　　分享：

　　(1) 若总反应式中没有H+参加反应，则若一极消耗H+，另一极必定生成H+。

　　(2) 若总反应式中没有OH-参加反应，则若一极消耗OH-，另一极必定生成OH-。

　　(3) 氢氧不够，水来凑。

　　6.PH值变化：

　　二.常见化学电源

　　(1)一次电池：一次电池的活性物质消耗到一定程度，就不能使用了。

　　如普通的锌锰电池：

　　碱性锌锰电池：

　　(2)二次电池：二次电池又称充电电池或蓄电池，放电后可以再充电使活性物质获得再生。这类电池可以多次重复使用。

　　如铅蓄电池：

　　(3)燃料电池

　　燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化成电能的化学电池。它与一般化学电池不同，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含活性物质，它工作时，燃料和氧化剂连续不断地由外部供给，在电极上不断地进行电极反应，生成物不断地被排除，于是电池就连续不断地提供电能。

　　如氢氧燃料电池：

　　a.电解质溶液为硫酸时：负极 ;正极

　　b.电解质溶液为强碱时：负极 ;正极

　　c.电解质溶液为水时： 负极 ;正极

　　如乙醇燃料碱性电池：负极 ;正极

　　小结：一次电池、二次电池、燃料电池的优缺点:

　　【典例精析】

　　例1.下列关于原电池的叙述，正确的是 ( )

　　A.构成原电池的正极和负极必须是两种活泼性不同的金属

　　B.电子从负极流向正极，电流从正极流向负极

　　C.在电解质溶液中，阴离子从负极向正极移动，阳离子从正极向负极移动

　　D.原电池工作时，正极发生还原反应，负极发生氧化反应

　　解题体会：

　　例2.把铁钉和碳棒用铜线联接后，浸入0.01 mol / L的食盐溶液中，可能发生的现象是

　　A.碳棒上放出氯气 B.碳棒近旁产生OH- ( )

　　C.碳棒上放出氧气 D.铁钉上放出氢气 E.铁钉被氧化

　　解题体会：

　　例3.一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体：电解质是掺杂氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO3)晶体，在熔融状态下能传导O2-。下列对该燃料电池说法正确的是

　　A.在熔融电解质中，O2--由负极移向正极

　　B.电池的总反应是：2C4H10+13O2? → 8CO2+10H2?O

　　C.通入空气的一极是正级，电极反应为：O2+4e- 2O2--

　　D.通入丁烷的一极是正极，电极反应为：C4H10+26e--+13O2-- 4CO2+SH2O

　　解题体会：

　　【反馈练习】

　　1.下列各组金属和溶液，能组成原电池的是 ? ?

　　A Cu、Cu、稀硫酸 B Zn、Cu、稀硫酸

　　C Cu、Zn、酒精 D Zn、Cu、CuSO4溶液

　　2.一个原电池的总反应的离子方程式是Zn+Cu2+══Zn2++Cu，该反应的原电池的组成正确的是 ( )

　　(A) (B) (C) (D)

　　正极 Zn Ag Cu Cu

　　负极 Cu Cu Zn Zn

　　电解质溶液 CuCl2 H2SO4 CuSO4 FeCl2

　　3.由铜、锌和稀硫酸组成的原电池工作时，电解质溶液的pH怎样变化 ( )

　　A 不变 B 先变小后变大

　　C 逐渐变大 D 逐渐变小

　　4.将铁片和银片用导线连接置于同一稀盐酸溶液中，并经过一段时间后，下列各叙述正确的是 ( )

　　A 负极有Cl2逸出，正极有H2逸出

　　B 负极附近Cl?的浓度减小

　　C 正极附近Cl?的浓度逐渐增大

　　D 溶液中Cl?的浓度基本不变

　　5.关于如图所示装置的叙述，正确的是 ( )

　　A 铜是阳极，铜片上有气泡产生

　　B 铜片质量逐渐减少

　　C 电流从锌片经导线流向铜片

　　D 氢离子在铜片表面被还原

　　6.碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌—锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为： Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)==Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s) ，下列说法错误的是 ( )

　　A 电池工作时，锌失去电子

　　B 电池正极的电极反应式为：2MnO2(s)+H2O(1)+2e-=Mn2O3(s)+2OH-(aq)

　　C 电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极

　　D 外电路中每通过0.2 mol电子，锌的质量理论上减小6.5 g

　　7.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：

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

　　下列叙述不正确的是 ( )

　　A 放电时负极反应为：Zn-2e-+2OH-====Zn(OH)2

　　B 充电时阳极反应为：Fe(OH)3-3e-+5OH-====FeO42-+4H2O

　　C 放电时每转移3mol电子，正极有1molK2FeO4被氧化

　　D 放电时正极附近溶液的碱性增强

　　8.锂离子电池已经成为新一代实用化的蓄电池，该电池具有能量密度大、电压高的特性。锂离子电池放电时的电极反应式为

　　负极反应：C6Li-xe- C6Li1-x+x Li+ (C6Li表示锂原子嵌入石墨形成的复合材料)

　　正极反应：Li1-xMO2+xLi++xe- LiMO2 (LiMO2表示含锂的过渡金属氧化物)

　　下列有关说法正确的是 ( )

　　A 锂离子电池充电时电池反应为C6Li+Li1-xMO2 LiMO2+C6Li1-x

　　B 电池反应中，锂、锌、银、铅各失去1 mol电子，金属锂所消耗的质量小

　　C 锂离子电池放电时电池内部Li+向负极移动

　　D 锂离子电池充电时阴极反应为C6Li1-x+x Li++x e- C6Li

　　9.如图所示的装置，在铁圈和银圈的焊接处，用一根棉线将其悬吊在盛水的烧杯中，使之平衡。小心地向烧杯中央滴入CuSO4溶液，片刻后可观察到的现象是 ( )

　　A 铁圈和银圈左右摇摆不定

　　B 保持平衡状况

　　C 铁圈向下倾斜

　　D 银圈向下倾斜

　　10.将等质量的两份锌粉a、b，分别加入过量的稀硫酸，同时向a中加少量CuSO4溶液，下列各图中产生H2的体积v(L)与时间t(min)的关系如图，其中正确的是 ( )

　　11.根据右图所示的装置，回答下列问题：

　　(1) 铁片与铜片不用导线连接，现象是 ，

　　反应的化学方程式为 。

　　(2) 用导线把金属片连接起来，现象是 ，

　　电极反应式为：负极 ，正极 ，

　　反应的化学方程式为 。

　　12.(1)将两铂片插入KOH溶液中作为电极，在两极区分别通入甲烷(或氢气、一氧化碳等可燃性气体)和氧气构成燃料电池，则通入甲烷气体的极是原电池的 ，该极的电极反应是 ，电池工作时的总反应的离子方程式是 。

　　(2)熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为负极燃气，空气与CO2的混合气体为正极助燃气，制得650℃下工作的燃料电池，完成下列反应式：正极： ，

　　负极：2CO+2CO32-==4CO2+4e-。总反应： 。

　　(3)铅蓄电池(原电池)工作时，总反应为：PbO2+Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O由此可以判断。

　　A 原电池的电极材料：① 正极 ;② 负极 。

　　B 电极反应式：正极PbO2+4H++SO42-+2e-==PbSO4+2H2O，

　　负极电极反应式为 。

　　C 工作后，蓄电池里电解质溶液的pH(填“变大”“变小”或“不变”) 。

　　理由是 。

　　13.如右图所示组成一种原电池，试回答下列问题(灯泡功率合适)。

　　(1)电解质溶液为稀硫酸时，灯泡 (填“亮”或“不亮”，填“亮”做a题，填“不亮”做b题)。

　　a.若灯泡亮，则Mg电极上发生的反应为 ;

　　Al电极上发生的反应为 。

　　b.若灯泡不亮，其理由为 。

　　(2)电解质溶液为NaOH溶液时，灯泡 (填“亮”或“不亮”，填“亮”做a题，填“不亮”做b题)。

　　a.若灯泡亮，则Mg电极上发生的反应为 ;

　　Al电极上发生的反应为 。

　　b.若灯泡不亮，其理由为 。

　　14.化学电池在通讯、交通及日常生活中有着广泛的应用。

　　(1)目前常用的镍(Ni)镉(Cd)电池，其电池总反应可以表示为：

　　Cd+2NiO(OH)+2H2O 2Ni(OH)2+Cd(OH)2

　　已知Ni(OH)2和Cd(OH)2均难溶于水但能溶于酸，以下说法中正确的是

　　① 以上反应是可逆反应 ② 以上反应不是可逆反应

　　③ 充电时化学能转变为电能 ④ 放电时化学能转变为电能

　　A ①③ B ②④ C ①④ D ②③

　　(2)废弃的镍镉电池已成为重要的环境污染物，有资料表明一节废镍锡电池可以使一平方米面积的耕地失去使用价值。在酸性土壤中这种污染尤为严重。这是因为

　　(3)另一种常用的电池是锂电池(很是一种碱金属元素，其相对原子质量为7，由于它的比容量(单位质量电板材料所能转换的电量)特别大而广泛应用于心脏起搏器，一般使用时间可长达十年。它的负极用金属锂制成;电池总反应可表示为：Li+MnO2→LiMnO2

　　试回答：锂电池比容量特别大的原因是

　　锂电池中的电解质溶液需用非水溶剂配制，为什么这种电池不能使用电解质的水溶液?请用化学方程式表示其原因

　　15.由铜片、锌片和200mL稀H2SO4组成的原电池，当在铜片上共放出3.36L(标准状况)气体时，H2SO4恰好全部用完。(假设锌片不放出气体)求：

　　(1)消耗锌的质量;(2)通过导线的电子数;(3)稀H2SO4的物质的量浓度。

　　原电池 第一课时 参考答案

　　[典例精析]

　　例1 BD 例2 BE 例3 BC

　　[反馈练习]

　　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，周围有气泡逸出 Cu周围无明显现象

　　(2)Fe片溶解 Cu周围有气泡逸出 负极 Fe — 2e- = Fe2+

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

　　12.(1) 负极 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. 变大，在过程中消耗了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)锂的摩尔质量小 ：2Li+ZH2O→LiOH+H2↑

　　15. 9.75g 0.3mol e- 0.75mol/L