第18讲：原电池化学电源

1、第18讲：原电池化学电源主备教师王志刚一.内容与解析本节课复习的内容是原电池，具重点就是要通过原电池来引出化学电源。这节课先要通 过一系列问题来解决原电池的理论问题，就是一个具体的氧化还原反应。所以就存在电子的 转移，这样就形成了两个电极正负两极。这样就再来理清形成原电池的三个条件。因而自然 就得出原电池的表示方法，电极反应式的书写。最后一个问题就设计到原电池理论的应用， 就是金属的防腐。就是我们要有意识地将要保护的金属作为电池的正极这样就能对所需的金 属保护起来。二.教学目标与解析1 .教学目标1 .了解原电池和电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。2 . 了解常见化学电源的种类

2、及其工作原理。3 .理解金属发生电化学腐蚀的原因，金属腐蚀的危害，防止金属腐蚀的措施。2 .目标解析1 .了解原电池和电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。就是指要清楚 电子在外电路中要从负极出来，而从正极进去。因此在电池的正极发生还原反应，而在负极 要发生氧化反应。所以基于这样的一个原理就要写出三个反应式。2 , 了解常见化学电源的种类及其工作原理。 就是指要在清楚原电池理论的基础上去搞清 其它化学电源的得失电子情况，它们正负极的区别，就是要从得失电子的角度来得出答案。3 .理解金属发生电化学腐蚀的原因，金属腐蚀的危害，防止金属腐蚀的措施。就是指在 对金属的腐蚀过程中要防止电化学

3、腐蚀，就是要防止要保护的金属作为形成原电池的负极。 三.问题诊断分析本节中学生感到困难的地方就是在复习过程中电极式的书写，这样就是要告诉学生，具体的正负极反应的物质，一般情况下负极反应的是电极本身，而正极反应的物质是电解质溶液 中的阳离子，从这个角度来对电极式的解读。而在金属腐蚀过程中就是要对照铁的腐蚀过程 来认识，四.教学条件支持这节课主要是通过PPT这个手段，因为这样能加快复习的速度，节约复习的时间。这样就 能对原电池的工作原理能更清楚地表达出来。再一个也能对化学腐蚀与电化学腐蚀作更好的 对比。五.教学过程【复习过程】问题一、原电池的工作原理设计意图：通过这个问题的复习就是要搞清原电池的原

4、理，就是要发生一个氧化还原反 应，这样也就理清了电子的流向。师生活动：1,定义杷化学能转化为电能的装置。4 .构成条件(1)具有两个活泼性不同的电极(金属和金属或金属和非金属)。(2)具有电解质溶液。(3)形成闭合回路(或在溶液中相互接触)。5 .原电池的两极负极：活泼性较强的金属.发一氧化反应。正极：活泼性较弱的金属或导体.发生还原反应。6 .电极反应式的书写和电荷移动方向（1）电极反应式的书写负极：Zn,电极反应式：Zn 2e =Zn2正极：Cu,电极反应式： Cu2 + 2e =Cu电池反应： Zn + Cu2 =Zn2 + Cu（2）电荷移动方向电子由负极释放,经外电路沿导线流入正极，

5、电解质溶液中的阳离子移向正极,在其表 面得电子被还原,形成一个闭合回路。【例11（2010安徽理综）某固体酸燃料电池以CsHSO4固体为电解质传递H+,其基本结构如图，电池总反应可表示为：2H2+O2=2H2O,下列有关说法正确的是（D ）A.电子通过外电路从 b极流向a极 B. b极上的电极反应式为：O2 + 2H2O + 4e =4OHC.每转移0.1 mol电子，消耗1.12 L的H2 D. H*由a极通过固体酸电解质传递到 b变式1 （2010广东理综）铜锌原电池（如下图）工作时，下列叙述正确的是（BC ） k新（装有球离 也和KL1游第A .正极反应为：Zn -2e =Zn2B.电池

6、反应为：Zn+ Cu2 =Zn2 +CuC.在外电路中，电子从负极流向正极D,盐桥中的 Y移向ZnSO4溶液问题二、金属的腐蚀与防护设计意图：通过这个问题的设置就是要用原电池的理论的运用，来解决化学中的实际问 题。师生活动：7 .金属的腐蚀（1）概念金属与周围的空气或液体物质发牛氧化还原反应而弓I起损耗的现象。（2）分类一般分为化学腐蚀和电化学腐蚀两种。（3）化学腐蚀金属跟接触到的氧化性气体或氧化性液体等直接发生化学反应而弓I起的（4）电化学腐蚀概念：不纯的金属跟电解质溶液接触时,因为发生原电池反应而引分类a.析氢腐蚀在金属外面的水膜呈较强酸性时发生析氢腐蚀。以钢铁为例：负极(Fe): Fe2

7、e =府正极(C): 2H +2e =H2 Tb.吸氧腐蚀在金属外面的水膜酸性很弱或呈碱性或中性,溶解一定量02时发生吸氧腐蚀。以钢铁为例：一负极(Fe): 2Fe 4e =2F合正极(C): O2+2H2O + 4e =40H总反应：2Fe+ O2+2H2O=2Fe(OH)氧化过程：4Fe(OH”+ O2 + 2H2O=4Fe(OH脱水过程：2Fe(OH)3=FO3 nH?O+(3n)H2O8 .金属的防护(1)改变金属的内部结构，使其成为防腐蚀金属，如制成不锈钢等。(2)加防护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。(3)电化学防护牺牲阳极的阴极保护法 一一原电池原理a

8、.正法(阴极)：被保护的金属设备b.忘极(阳极)：比被保护的金属活泼的金属外加电流的阴极保护法 一一电解原理a. 1ft：被保护的金属设备b.胆丝：惰性电极【例2】一种燃料电池中发生的化学反应为；在酸性溶液中甲醇与氧作用生成水和二氧化碳。该电池负极发生的反应是(C )A. CH30H(g)+O2(g) 2e =H2O(l) + CO2(g) + 2H (aq) B. O2(g) + 4H + (aq)+4e =2H2O(l)C. CH30H(g)+H2O(l) 6e =CO2(g)+6H +(aq)D. O2(g) + 2H2O(l) + 4e =4OH变式2某固体氧化物燃料电池(SOFC)以

9、固体氧化物作为电解质，其中 O"可以在其内 部自由通过。其工作原理如图所示，下列关于固体燃料电池的有关说法正确的是(D )燃料气寸 接触而-固体般It物A .电极b为电池负极，电极反应式为 O2 + 4e =2O2B.固体氧化物的作用是让电子在电池内通过C.若H2作为燃料气，则接触面上发生的反应为H2 + 2OH -4e =2H +H2OD.若C2H4作为燃料气，则接触面上发生的反应为C2H4+8O2 -12e =2CO2 +2H2O六.目标检测1 .根据原电池的有关知识，下列反应不能用于原电池的是()_ 点A . 2H2+O22H2O_ _ _ _ _ 占，猷 _B. 2CH3OH

10、 + 3O2 0而2CO2+4H2OC. Zn + 2HCl=ZnCl 2+ H2 TD. NaOH + HCl=NaCl +H2O2. (2010南京质检)关于如图所示的原电池，下列说法正确的是()A .电子从锌电极通过电流计流向铜电极 B.盐桥中的阴离子向硫酸铜溶液中迁移C.锌电极发生还原反应，铜电极发生3化反应D.铜电极上发生的电极反应是2H+2e-=H2T3. （2010江苏）如图是一种航天器能量储存系统原理示意图。下列说法正确的是（）A.该系统中只存在3种形式的能量转化B.装置Y中负极的电极反应式为：O2+2H2O + 4e=4OH-C.装置X能实现燃料电池的燃料和氧化剂再生D.装置

11、X、Y形成的子系统能实现物质的零排放，并能实现化学能与电能间的完全转化4. （2010北京中学月考）将钳电极放置在 KOH溶液中，然后分别向两极通入 CH4和O2即可产生电流, 称为燃料电池。下列叙述正确的是（）A.通甲烷的电极为正极B.正极的电极反应式为 4OH -4e =O2+2H2OC.通甲烷的电极反应式是 CH4+ 202+ 4e =CO2+ 2H2OD.负极的电极反应式是 CH4 + 10OH -8e =C02 + 7H2O5. （2010福建省厦门市质检）海水的进水钢闸门易被腐蚀，对此下列说法不正确的是（）A.钢闸门腐蚀的本质是 Fe- 2e =FB.钢闸门腐蚀主要是发生电化学吸氧腐蚀，其阴极反应是O2+2H2O + 4e- =40HC.将钢闸门与浸入海水的锌块用导线相连，可防止钢闸门腐蚀D.将钢闸门与直流电源的正极相连，可防止钢闸门腐蚀6. 铅蓄电池是化学电源，其电极材料分别是Pb和Pb02,电解液为稀硫酸。工作时该电池总反应式为 Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O。根据上述情况判断：（1）工作时，电解质溶液的