高中化 主题3 合理利用化能源 课题1 电池探秘案 鲁科1

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____________________________________________________________