原电池应用与电解池基础教案

学大教育科技（北京）有限公司XueDaEducationTechnology（Beijing）Ltd关注成长每一天！第1页共10页学大教育个性化教学辅导教案学科：任课教师:刘勇辉授课时间：__2013_年_月__日(星期__)姓名年级性别总课时_____第____次课教学目标知识点：原电池应用与电解池基础能力：掌握原电池应用与电解池基础方法：首先理解相关概念，然后运用概念解题，最后进行归纳总结难点重点原电池应用与电解池基础作业完成评价：优□良□中□差□建议：原电池精讲1．确定金属活动性顺序例1．（1993年上海高考化学题）有A、B、C、D四种金属，将A与B用导线联结起来，浸入电解质溶液中，B不易被腐蚀；将A、D分别投入到等浓度的盐酸中，D比A反应剧烈；将铜浸入B的盐溶液中无明显变化；将铜浸入C的盐溶液中，有金属C析出。据此可推知它们的金属活动性由强到弱的顺序为（）A．D＞C＞A＞BB．D＞A＞B＞CC．D＞B＞A＞CD．B＞A＞D＞C解析：根据原电池原理，较活泼金属作负极，较不活泼金属作正极，B不易被腐蚀，说明B为正极，金属活动性A＞B。另可比较出金属活动性D＞A，B＞C。故答案为B项。2．比较反应速率例2．（2000年北京春季高考化学题）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．加入适量的氯化钠溶液解析：向溶液中再加入盐酸，H+的物质的量增加，生成H2的总量也增加，A错。加入氯化铜后，锌置换出的少量铜附在锌片上，形成了原电池反应，反应速率加快，又锌是过量的，生成H2的总量决定于盐酸的量，故B正确。向原溶液中加入水或氯化钠溶液都引起溶液中H+浓度的下降，反应速率变慢，故C、D都不正确。本题答案为B项。3．书写电极反应式、总反应式例3．（2000年全国高考理综题）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为阳极燃气，空气与CO2的混合气体为阴极助燃气，制得在650℃下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式：阳极反应式：阴极反应式：_________________，电池总反应式：_______________。学大教育科技（北京）有限公司XueDaEducationTechnology（Beijing）Ltd关注成长每一天！第2页共10页解析：作为燃料电池，总的效果就是把燃料进行燃烧。本题中CO为还原剂，空气中O2为氧化剂，电池总反应式为：2CO+O2==2CO2。用总反应式减去电池负极（即题目指的阳极）反应式，就可得到电池正极（即题目指的阴极）反应式：O2+2CO2+4e-==2CO32-。4．分析电极反应例4．（1999年全国高考化学题）氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，它可以取代会产生污染的铜镍电池。氢镍电池的总反应式是：(1/2)H2+NiO(OH)Ni(OH)2根据此反应式判断下列叙述中正确的是（）A．电池放电时，电池负极周围溶液的pH不断增大B．电池放电时，镍元素被氧化C．电池充电时，氢元素被还原D．电池放电时，H2是负极解析：电池的充、放电互为相反的过程，放电时是原电池反应，充电时是电解池反应。根据氢镍电池放电时的总反应式可知，电解质溶液只能是强碱性溶液，不能是强酸性溶液，因为在强酸性溶液中NiO(OH)和Ni(OH)2都会溶解。这样可写出负极反应式：H2+2OH--2e-==2H2O，H2为负极，附近的pH应下降。放电时镍元素由+3价变为+2价，被还原，充电时氢元素由+1价变为0价，被还原。故答案为C、D项。例5．（2000年全国高考理综题）钢铁发生电化学腐蚀时,负极发生的反应（）A．2H++2e-==H2B．2H2O+O2+4e-==4OH-C．Fe-2e-==Fe2+D．4OH-+4e-==2H2O+O2解析：钢铁在潮湿的空气中发生电化学腐蚀时，负极为铁，正极为碳，电解质溶液为溶有O2或CO2等气体的水膜。当水膜呈弱酸性或中性时发生吸氧腐蚀，负极反应为：Fe-2e-==Fe2+，正极反应为：2H2O+O2+4e-==4OH-；当水膜呈酸性时发生析氢腐蚀，负极反应为：Fe-2e-==Fe2+，正极反应为：2H++2e-==H2。钢铁的电化学腐蚀以吸氧腐蚀为主。故答案为C项。5．判断原电池的电极例6．（2001年广东高考化学题）镍镉（Ni-Cd）可充电电池在现代生活中有广泛应用，它的充放电反应按下式进行：由此可知，该电池放电时的负极材料是（）A．Cd(OH)2B．Ni(OH)2C．CdD．NiO(OH)解析：此电池放电时为原电池反应，所列反应由右向左进行，Cd元素由0价变为+2价，失去电子，被氧化，故Cd是电池的负极反应材料。本题答案为C项。例7．（2001年上海高考化学题）铜片和锌片用导线连接后插入稀硫酸中，锌片是（）A．阴极B．正极C．阳极D．负极学大教育科技（北京）有限公司XueDaEducationTechnology（Beijing）Ltd关注成长每一天！第3页共10页解析：铜片和锌片用导线连接后插入稀硫酸中形成了原电池，由于金属活动性Zn＞Cu，故Zn为负极。答案为D项。6．原电池原理的综合应用例8．（2004年天津高考理综题）下图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，下列叙述不正确的是()A．a电极是负极B．b电极的电极反应为：4OH--4e-==2H2O+O2↑C．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源D．氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置解析：分析氢氧燃料电池原理示意图，可知a极为负极，其电极反应为：2H2-4e-==4H+，b极为正极，其电极反应为：O2+2H2O+4e-==4OH-，电池总反应式为：2H2+O2==2H2O。H2为还原剂，O2为氧化剂，H2、O2不需全部储藏在电池内。故答案为B项。例9．（2004年江苏高考化学题）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O.2mol电子，锌的质量理论上减小6.5g解析：该电池的电解液为KOH溶液，结合总反应式可写出负极反应式：Zn(s)+2OH-(aq)-2e-==Zn(OH)2(s)，用总反应式减去负极反应式，可得到正极反应式：2MnO2(s)+H2O(1)+2e-==Mn2O3(s)+2OH-(aq)。Zn为负极，失去电子，电子由负极通过外电路流向正极。1molZn失去2mol电子，外电路中每通过O.2mol电子，Zn的质量理论上减小6.5g。故答案为C项。学大教育科技（北京）有限公司XueDaEducationTechnology（Beijing）Ltd关注成长每一天！第4页共10页重点突破一.直击考点：考点一原电池的工作原理该考点经常以选择题题型出现。判断一个装置是否构成原电池的关键就是抓好“一看二标”，即看是否有自发的氧化还原反应存在，以构成原电池的三个条件为标准：两个活泼性不同的电极、插入电解质溶液、形成闭合回路。形成闭合回路的方式有多种，可以是用导线连接两个电极，也可以是两电极直接接触。【例1】在下图所示的装置中，能够发生原电池反应的是（）考点二原电池正负极的判断方法该考点经常以选择题题型出现。原电池正负极的判断方法：1.据组成原电池的两极的材料判断：一般为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；2.据电流方向或电子流动方向判断：电流是由正极流向负极，而电子流动方向是由负极流向正极；3.据原电池里电解质溶液内离子的定向移动方向判断：在原电池的电解质溶液中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动；4.据原电池两极发生的变化判断：原电池的负极总是失电子发生氧化反应，而正极总是得电子发生还原反应；5.据现象判断：溶解的一极为负极，增重或者有气泡放出的一极为正极。【例2】某原电池由M、N两根电极导线和电解质溶液组成，工作时，M电极变粗，N电极变细，由此判断该电池中电极材料和电解质溶液可能是（）M电极N电极电解质溶液A锌铜稀硫酸B铜铁稀盐酸C银锌硝酸银溶液D锌铁硝酸铁溶液学大教育科技（北京）有限公司XueDaEducationTechnology（Beijing）Ltd关注成长每一天！第5页共10页考点三电极反应式的书写该考点经常以选择题或填空题题型出现。在书写电极反应式时，首先根据装置或电池反应式，确定好原电池的两极，分析列出两极上反应物，标出反应前后的化合价变化和相同数目的电子得失；然后结合题目给出的电解质溶液，分析电极反应物是否和电解质溶液中的离子共存。不能共存时，需将电解质溶液中的该成分写入反应的电极反应式中。【例3】一种甲醇燃料电池中发生的化学反应为：在碱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（）A．CH3OH(g)+O2(g)=H2O(1)+CO2(g)+2H+(aq)+2e－B．O2(g)+4H+(aq)+4e－=2H2O(1)C．2CH3OH(g)+12OH-(aq)=2CO2(g)+10H2O(1)+12e－D．O2(g)+2H2O(1)+4e－=4OH－【解析】准确标注甲醇中碳的化合价是解答的关键。该燃料电池发生的反应就是甲醇与氧气反应的化学方程式为：2CH3OH＋3O22CO2＋4H2O，分析可知其中化合价升高的为“C”元素，故此在负极上甲醇失电子放电，其电极反应式为：2CH3OH(g)+12OH-(aq)=2CO2(g)+10H2O(1)+12e－。【答案】C考点四金属的腐蚀和防护该考点经常以选择题、填空题、实验探究题型出现。（1）金属的腐蚀过程中化学腐蚀和电化学腐蚀同时发生，但是以后者为主。其主要的两种形式：析氢腐蚀与吸氧腐蚀比较如下：分类析氢腐蚀吸氧腐蚀条件水膜酸性较强（弱酸）水膜酸性较弱或呈中性负极反应Fe–2e-===Fe2+2Fe–4e-===2Fe2+正极反应2H++2e-===H2↑2H2O+O2+4e-==4OH-总反应式Fe+2H+==Fe2++H2↑2Fe+2H2O+O2==2Fe(OH)2↓4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3↓（2）书写电化学腐蚀的电极反应式时，首先分析清楚发生的腐蚀的类型；然后进一步分析得出电极反应式，特别是负极反应式始终是金属失电子而发生氧化反应。【例4】将经过酸洗除锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡一下放入右图所示装置中，下列叙述正确的是学大教育科技（北京）有限公司XueDaEducationTechnology（Beijing）Ltd关注成长每一天！第6页共10页（）A．过一段时间，右端试管中，导管内水柱上升B．过一段时间，右端试管中，导管内有气泡产生C．铁钉在该装置中被腐蚀的情况随时间的延长而加快D．如果把右端的试管中的水换成煤油，则导管不会有任何现象产生二.走出误区：误区一机械地认为活泼金属作负极判断电池的正负极不仅要考虑两极材料的相对活泼性，还要根据电解质溶液的性质来综合考虑，无论是什么类型的原电池：负极始终发生氧化反应，正极始终发生还原反应。【例1】将Al片和Cu片用导线联接，一组插入浓硝酸中，一组插入稀氢氧化钠溶液中，分别形成原电池，在这两个原电池中，负极分别为（）A．Al片、Cu片B．Cu片、Al片C．Al片、Al片D．Cu片、Cu片【例2】银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源，它的充电和放电过程可以表示为：2AgAgO+++ZnHOZn(OH)222放电充电此电池放电时，负极上发生反应的物质是()A.AgB.Zn(OH)2C.Ag2OD.Zn学大教育科技（北京）有限公司XueDaE