高中化 主题3 合理利用化能源 课题1 电池探秘案 鲁科1_第1页
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学必求其心得,业必贵于专精学必求其心得,业必贵于专精PAGEPAGE1学必求其心得,业必贵于专精课题1电池探秘1.以铜锌原电池为例理解原电池的工作原理.(重难点)2.认识电池的构成条件,掌握原电池正负极的判断方法。(重点)3.学会应用所学知识分析出生活中所使用的各种电池。(难点)电池是怎样工作的1.原电池的定义将化学能转化为电能的装置。2.原电池的工作原理(以铜锌原电池为例)(1)工作原理锌片失去电子,电子经导线流向铜片,溶液中的H+从铜片上得到电子被还原成氢原子,继而结合成氢分子在铜片上放出。(2)电极名称负极:电子流出的电极.(发生氧化反应的一极)正极:电子流入的电极.(发生还原反应的一极)(3)电极反应式负极:Zn-2e-=Zn2+正极:2H++2e-=H2↑总反应式:Zn+2H+=Zn2++H2↑3.原电池的构成条件(1)两个活泼性不同的电极(或金属与导电的非金属)①负极:活泼性强、失去电子发生氧化反应。②正极:活泼性弱、得到电子发生还原反应。(2)两电极插入同一电解质溶液中。(3)形成闭合回路.(4)能自发地发生氧化还原反应.4.实质原电池产生电流的实质,是发生了氧化还原反应。电子由负极流向正极产生电流。5.实际应用纽扣电池及工作原理总反应式:H2O+Zn+HgO=Zn(OH)2+Hg1.将锌片、铜片用导线连接插入乙醇中能形成原电池吗,为什么?【提示】不能。因为乙醇是非电解质,不导电,所以不能形成原电池。认识几种电池1。几种电池比较电池种类工作原理利弊锌锰干电池锌筒做负极,失电子被氧化碳棒与顶端的金属帽相连做正极,电池内部的MnO2得电子被还原①使用时锌筒逐渐消耗,引起电解质渗漏②电压不断下降,不能提供稳定电压铅酸蓄电池铅做负极,PbO2做正极,发生反应为Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O,充电时PbSO4转变为Pb和PbO2①可通过检查硫酸溶液的密度确定是否应该充电②这类电池充、放电方便,稳定性强,但体积大,使用不方便,且寿命较短燃料电池(以氢氧燃料电池为例)在负极消耗燃料H2,在正极消耗O2,反应为2H2+O2=2H2O①可以不间断地输入燃料和氧化剂,输出电极反应产物②化学能直接转化为电能,能量转换率高而且工作寿命长,能够大功率连续供电,无噪声,无污染2.废旧电池污染的治理(1)废旧电池必须回收.(2)开发使用无污染或污染小的新型电池,如太阳能电池。2.是不是所有的电池负极都参与原电池反应?【提示】不一定。燃料电池中两电极都不参加反应。通入燃料的电极是负极,燃料失去电子被氧化,发生氧化反应;通入氧化剂的电极是正极,氧化剂得到电子被还原,发生还原反应.氢氧燃料电池、甲醇燃料电池等都是这类电池。原电池的工作原理与正负极的判断【问题导思】①你能用图示表示原电池的工作原理吗?②原电池正负极的判断依据有哪些?【提示】①如下图所示②原电池正负极的判断依据有:a.电极材料b.电流或电子流动方向c.电解质溶液离子移动方向d.反应类型e.反应现象1.原电池的工作原理(以铜锌原电池为例)2.原电池正负极的判断(1)由组成原电池两极的电极材料判断。一般是活泼性较强的金属为负极,活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极。在特殊情况下,正负极的判断还要考虑电解质溶液的性质。如(-)Al|NaOH(aq)|Mg(+)原电池中Al做负极,在强碱性条件下,Al比Mg活泼.(2)根据电流方向或电子流动方向判断。在外电路上,电流是由正极流向负极;电子流动方向是由负极流向正极。(3)根据原电池里电解质溶液内离子的移动方向判断.在原电池的电解质溶液内,阳离子移向的极是正极,阴离子移向的极是负极。(4)根据原电池两极发生的变化来判断,原电池的负极总是失电子发生氧化反应,其正极总是得电子发生还原反应.(5)依据现象判断。一般溶解的一极为负极,增重或者有气体放出的一极为正极。燃料电池除外。1.在内电路中阳离子向正极移动,阴离子向负极移动.2.电子只流经外电路,流向为:负极→导线→正极。3.电流方向与电子流向相反.4.只有根据能自发进行且放出能量的氧化还原反应才能设计原电池。下列有关原电池的说法中,正确的是()A.在正极上发生氧化反应B.化学性质较活泼的金属为负极C.正极是电子流出的极D.是由电能转化为化学能的装置【解析】原电池是化学能转化为电能的装置。在原电池工作时,较活泼的负极失电子被氧化,即电子流出;较不活泼的正极上得电子发生还原反应,即电子流入.【答案】B判断原电池正负极时,不要盲目的根据活泼金属做负极去判断,必要时应根据正负极上发生的反应进行判断。1.如图,在盛有稀硫酸的烧杯中放入用导线连接的电极X、Y,外电路中电子流向如图所示,关于该装置的下列说法正确的是()A.外电路的电流方向为X→外电路→YB.若两电极分别为Fe和碳棒,则X为碳棒,Y为FeC.X极上发生的是还原反应,Y极上发生的是氧化反应D.若两电极都是金属,则它们的活动性顺序为X>Y【解析】外电路的电子流向为X→外电路→Y,电流方向与其相反。X极失电子,做负极,Y极上发生的是还原反应,X极上发生的是氧化反应。若两电极分别为Fe和碳棒,则Y为碳棒,X为Fe。【答案】D原电池工作原理的应用【问题导思】①原电池的工作原理有哪些应用?②利用原电池工作原理保护金属时,被保护金属作原电池的哪一极?【提示】①原电池工作原理可用于:a.加快化学反应速率b.比较金属的活泼性c.用于金属的防护②原电池工作时,正极金属被保护,所以被保护金属做原电池的正极。1.加快化学反应速率理论上,氧化还原反应均可设计成原电池,因有电流产生,加快了电子的转移,从而加快了化学反应速率,如:实验室利用Zn与稀硫酸反应制取H2时,稀硫酸中滴入几滴CuSO4溶液,置换出的单质铜与锌形成原电池从而加快了H2的逸出.2.比较金属的活泼性根据溶解(或质量减轻)的为负极,质量增加(或产生气泡)的为正极,结合负极活泼性>正极活泼性,便可作出结论.3.用于金属的防护使被保护的金属制品作原电池正极而得到保护。例如,要保护一个铁制的输水管道或钢铁桥梁等,可将其与锌块相连接,使锌作原电池的负极。4.制作化学电源理论上,任何放热的氧化还原反应均可设计成原电池。如生活中常见的锌锰干电池、铅蓄电池、各种手机电池及燃料电池等,都是根据原电池原理制作而成的化学电源。①②③④四种金属片两两相连浸入稀H2SO4中都可组成原电池。①②相连时,外电路电流从②流向①;①③相连时,③为正极;②④相连时,②上有气泡逸出;③④相连时,③的质量减少。据此判断这四种金属活动性由大到小的顺序是()A.①③②④ B.①③④②C.③④②① D.③①②④【解析】由题意知:①②相连时,外电路电流从②流向①,则①大于②;①③相连时③为正极,则①大于③;②④相连时,②有气泡逸出,则④大于②;③④相连时,③的质量减少,则③大于④。答案:①③④②。【答案】B2.100mL浓度为2mol·L-1的盐酸跟过量的锌片反应,为加快反应速率,又不影响生成氢气的总量,可采用的方法是()A.加入适量的6mol·L-1的盐酸B.加入数滴氯化铜溶液C.加入适量蒸馏水D.加入适量NaCl溶液【解析】A项中增大,反应速率加快。n(H+)增大,生成氢气的总量增大。B项中Cu2++Zn=Cu+Zn2+,Cu、Zn在盐酸中形成原电池,反应速率加快。本来锌是过量的,有少量Zn被Cu2+氧化并不影响生成氢气的总量。C、D两项中均减小,n(H+)未变,反应速率降低,生成氢气的总量不变。【答案】B1.由锌片、铁片、铜片、银片和稀硫酸可以构成原电池的数目是()A.3种 B.4种C.5种 D.6种【解析】根据构成原电池的条件知,以上原料可以构成:铁-锌-稀硫酸原电池、铜-锌-稀硫酸原电池、银-锌-稀硫酸原电池、铜-铁-稀硫酸原电池、银-铁-稀硫酸原电池;由于铜、银均不与稀H2SO4反应,所以无法构成银-铜-稀硫酸原电池,故选C项.【答案】C2.在右图所示的柠檬水果电池中,外电路上的电流从电极X流向电极Y。若X为铁,则Y可能是()A.锌 B.石墨C.银 D.铜【解析】电流的方向与电子的移动方向相反,故电子由电极Y流向电极X,因此Y电极的活泼性强于铁,故Y电极只能为选项中的锌。【答案】A3.锌锰干电池在放电时,电池总反应方程式可以表示为:Zn+2MnO2+2H+=Zn2++Mn2O3+H2O在此电池放电时,正极(碳棒)上发生还原反应的是()A.Zn B.碳棒C.MnO2 D.H+【解析】MnO2得电子生成Mn2O3,发生了还原反应。【答案】C4.有A、B、C三种金属,两两分别接触并同处于稀硫酸中,反应冒气泡,判断三种金属活动性顺序()(A)(B)(C)A.A>C>B B.B〉A>CC.C〉A>B D.C〉B>A【解析】由(A)图知活泼性B〉A,由(B)图知活泼性C>A,由(C)图知活泼性C>B,故三种金属活动性顺序为C〉B>A。【答案】D5.在银锌原电池中,以硫酸铜溶液为电解质溶液,锌为________极,电极上发生的是________反应(“氧化”或“还原"),电极反应式为________,锌片上观察到的现象为________,银为________极,电极上发生的是________反应(“氧化”或“还原”),电极反应式是________;银片上观察到的现象是____________________________________________________________

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