苏教版高二化学《原电池的工作原理》学案

第2课时原电池的工作原理（二）【学海导航】1、正确书写原电池的正、负极的电极反应式及电池反应方程式。2、能根据原电池原理设计简单的电池。3、能根据原电池原理进行简单的计算。【知识精粹】1、原电池正、负极的确定2、书写电极反应式原电池的电极名称一旦确定，则相应电极的电极反应式也随之确定。但书写电极反应式时还需注意以下几点：①两极电极反应式中的电子得失数目（一般）保持相等。②看负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子能否共存，若不能共存，则该电解质溶液中的阴离子也要写入负极的电极反应式中。如Al－Cu－NaHCO3溶液构成的原电池中，因Al失去电子生成的Al3+能与HCO3－反应：Al3++3HCO3－=Al(OH)3↓+3CO2↑，故铝件（负极）上发生的反应为：Al－3e－+3HCO3－=Al(OH)3↓+3CO2↑，而不是仅仅写为：Al－3e－=Al3+。③当正极上的反应物质为O2时（吸氧腐蚀），要注意电解质溶液的性质。溶液为碱性时，电极反应式中不能出现H+；溶液为酸性时，电极反应式中不能出现OH－。如下面例2。④知道总反应式时，可以先分析此反应中的氧化反应或还原反应（即分析有关元素的化合价变化情况），再写出其离子反应方程式；将各反应式看作数学中的代数式，用总反应式减去较易写出一极（一般为负极）的电极反应式，即得另一极的电极反应式。⑤对于可逆电池反应，需要看清楚“充电、放电”的方向，放电过程是体现原电池原理，充电过程是体现电解池原理。【精彩例题】例1、2022年美国圣路易斯大学研制了一种新型的乙醇电池，它用磺酸类质子溶剂，在200oC左右时供电，乙醇电池比甲醇电池效率高出32倍且更安全。电池总反应为：C2H5OH+3O2=2CO2+3H2O，电池示意如图，下列说法不正确的是极为电池的负极B.电池工作时电流由b极沿导线经灯泡再到a极C.电池正极的电极反应为：4H++O2+4e－=2H2OD.电池工作时，1mol乙醇被氧化时就有6mol电子转移[解析]根据反应C2H5OH+3O2==2CO2+3H2O，得到C2H5OH被氧化，所以a极为电池的负极；O2被还原，所以b极为电池的正极。电流由b极（正极）沿导线经灯泡再到a极（负极）。电池正极的电极反应为：4H++O2+4e－=2H2O。电池工作时，1mol乙醇被氧化时应有12mol电子转移。[答案]例2我国首创以铝–空气–海水电池作为能源的新型海水标志灯，以海水为电解质，靠空气中的氧气使铝不断被氧化而产生电流。只要把灯放入海水中数分钟，就会发出耀眼的白光。试写出电源正负极材料名称、电极反应式。[解析]负极本身参加反应被氧化，正极必须能导电而本身不参加反应。电源负极材料为：铝；电源正极材料为：石墨等能导电的惰性材料。负极反应为：4Al－12e－=4Al3+；正极反应为：3O2+6H2O+12e－＝12OH－。[答案]电源负极材料为：铝；电源正极材料为：石墨等能导电的惰性材料。负极反应为：4Al－12e－=4Al3+；正极反应为：3O2+6H2O+12e－＝12OH－。例3⑴美国阿波罗宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池是一种新型的化学电源。氢氧燃料电池的突出优点是把化学能直接转化为电能，而不经过热能中间形式。电极反应产生的水，经冷凝后又可作为宇航员的饮用水，发生的反应为：2H2+O2====2H2O，则电极反应式分别为：负极，正极。⑵如把KOH改为稀H2SO4作导电物质，则电极反应式为、。⑴和⑵的电池液不同，反应进行后，其溶液的pH各有何变化？⑶如把H2改为甲烷，KOH作导电物质，则电极反应式为、。如果用稀H2SO4作导电物质，则电极反应式为、。[解析]解决此题的关键是理解原电池的有关概念，注意溶液环境（即酸性、碱性或中性），熟悉原电池电极反应式的一般书写方法。电解质溶液为碱性时，书写电极反应式可出现OH－，但不能出现H+；同样，电解质溶液为酸性时，书写电极反应式可出现H+，但不能出现OH－。[答案]⑴负极：2H2+4OH－－4e－=4H2O，正极：O2+2H2O+4e－＝4OH－。 ⑵负极：2H2－4e－=4H+；正极：O2+4H++4e－＝2H2O。⑶负极：CH4+10OH－－8e－=CO32－+7H2O；正极：O2+2H2O+4e－＝4OH－。负极：CH4+2H2O－8e－=CO2+8H+；正极：O2+4H++4e－＝2H2O。【基础达标】1、电子表所用的某种纽扣电池的电极材料为Zn和Ag2O，电解质溶液是KOH溶液。电池总反应式为：Zn+Ag2O=ZnO+2Ag,下列说法错误的是（）A．该电池的正极是Zn，负极是Ag2OB．该电池负极的电极反应式为：Zn+2OH——2e—=ZnO+H2OC．理论上该电池工作一段时间后，溶液中KOH的浓度不变D．该电池工作时，电解质中的阴离子向负极移动2、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．外电路中每通过电子，锌的质量理论上减小6.5g3、一种新型的燃料电池，它以多孔镍板为电极插入KOH溶液中，然后分别向两极通入乙烷和氧气，其总反应为：2C2H6＋7O2＋8KOH====4K2CO3＋10H2O，有关此电池的推断正确的是（）A.正极反应为14H2O＋7O2＋28e－====28OH－B.放电一段时间后，负极周围的pH升高C.每消耗1molC2H6，则电路上转移的电子为14molD.放电过程中KOH的物质的量浓度不变4、.将铜棒和铝棒用导线连接后插入浓硝酸溶液中，下列叙述正确的是（）该装置能形成原电池，其中铝是负极B.该装置能形成原电池，其中铜是负极C.该装置不能形成原电池D.以上说法均不正确5、出现于20世纪50年代的镍(Ni)镉(Cd)电池是一种可充电碱性电池，至今仍占有很大的市场份额，但由于镉是致癌物质，故镍镉电池有逐渐被其它可充电电池取代的趋势。镍镉电池以氢氧化钾为电解质溶液，电池在充、放电时的工作原理为：Cd(s)＋2NiOOH(s)＋2H2O(l)Cd(OH)2(s)＋2Ni(OH)2(s)下列关于镍镉电池的说法错误的是（）A．电池工作时的负极反应是：Cd(s)＋2OH－(aq)＝Cd(OH)2(s)＋2e－B．充电时的阳极反应是：Ni(OH)2(s)＋OH－(aq)＝NiOOH(s)＋H2O(l)＋e－C．作为电解池时电解质溶液质量增加，作为原电池时电解质溶液质量减少D．电池工作时，负极区pH增大，正极区pH减小，但整个电池的pH基本保持不变6、（1）某原电池中，电解质溶液为KOH(aq)，分别向负极通入C2H4，分别向正极通入O2．试完成下列问题：①正极反应：_______________；②负极反应：_______________；③电池总反应：________________________；④溶液pH的变化：__________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)（2）某原电池中，电解质溶液为稀H2SO4,分别向负极通入CH4,向正极通入O2,试完成下列问题：①正极反应：_______________；②负极反应：_______________；③电池总反应：_______________；④电解质溶液pH的变化：__________．7、设计一原电池，实现总离子反应为：的化学反应。说出正负极材料，电解质溶液并写出电极离子反应方程式，画出装置图。充电充电放电充电阳极：LiCoO2-xe-→xLi++Li1-xCoO2阴极：xLi++C6+xe-→LixC6放电正极：xLi++Li1-xCoO2+xe-→LiCoO2负极：LixC6-xe-→xLi++C66Lix【能力提高】8、锂离子电池主要利用碳的还原和氧化进行工作，比传统的镉镍电池、氢镍电池性能更优越（如右图）。则下列叙述正确的是A．充电过程中，B极被氧化充电放电充电放电LiCoO2+C6Li1-xCoO2+LixC6C．放电时A极是负极，Li发生还原反应D．放电时B极是负极，C6X-发生氧化反应9、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放电充电3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3放电充电下列叙述不正确的是（）A.放电时每转移3mol电子，正极有1molK2FeO4被氧化B.充电时阳极反应为：2Fe(OH)3-6e—+10OH—=2FeO42—+8H2OC.放电时负极反应为：3Zn-6e—+6OH—=3Zn(OH)2D.放电时正极附近溶液的碱性增强10、目前，人们正在研究开发一种高能电池——钠硫电池，它是以熔融的钠、硫为两极，以Na＋导电的β－Al2O3陶瓷作固体电解质，反应式如下：2Na＋xSNa2Sx，以下说法正确的是（）A、放电时，钠作正极，发生还原反应：硫作负极B、充电时，钠极与外电路电源的正极相连，硫极与外电路电源的负极相连C、若用该电池电解AgNO3溶液，当阳极产生标准状况下的气体1.12L时，消耗2.3g钠D、充电时，阳极发生的反应是：Sx2-－2e－xS11、TiO2在光照射下可使水分解：2H2O2H2↑＋O2↑，该过程类似植物的光合作用。右图是光照射下TiO2分解水的装置示意图。下列叙述正确的是()A．该装置可以将光能转化为电能，同时也能转化为化学能B．铂电极上发生的反应为：2H＋＋2e－＝H2↑C．该装置工作时，电流由TiO2电极经R流向铂电极D．该装置工作时，TiO2电极附近溶液的pH变大12、将铂丝插入KOH溶液做电极，然后向两个电极上分别通入甲烷和氧气，可以形成原电池，由于发生的反应类似于甲烷的燃烧，所以称做燃料电池，根据两极上反应的实质判断，通入甲烷的一极为电池的____极，这一极的电极反应式为__________________.13、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.熔融盐混合物做电解质，CO为负极燃气，空气与CO2的混合气体为正极助燃气，制得在650℃下工作的燃料电池。完成上述有关的电池反应式：正极反应式：____________________________________________负极反应式：____________________________________________总电池反应式：__________________________________________参考答案:1、A2、C3、AC4、B5、D6、（1）①3O2＋12e－＋6H2O＝12OH－②C2H4－12e－＋16OH－＝2CO＋10H2O③C2H4＋3O2＋4OH－＝2CO＋4H2O