《化学能转化为电能电池)学案

1/7第3节化学能转化为电能——电池学习目标1．了解原电池的工作原理，结合电池反应和相关实验，体验化学能和电能的转化过程，能用电池反应表示化学能和电能的转化关系。2．了解常见的化学电源的种类和工作原理，认识化学能与电能相互转化的实际意义，并能应用原电池原理分析、解释金属的腐蚀的原因，探究防止金属腐蚀的措施，加深对化学变化本质的认识。知识梳理一、原电池1．原电池是__________________________________________的装置。2．原电池的构成条件：（1）两个活泼性不同的电极;（2）___________________；（3）___________________。3．电极材料构成负极：还原性较强的物质，如__________________________正极：氧化性较强的物质，如___________、______________、__________________。4．原电池的工作原理（以铜锌原电池为例，电解质是稀硫酸）二、化学电源5．作为化学电源的电池有______电池、_____________电池、_______电池。其负极正极e--电流还原反应电极反应式_____氧化反应电极反应式_____电解质溶液Zn2+H+2/7中可能造成环境污染的是______电池；可反复充放电的是________电池。6．几种电池的比较电池电极材料电极反应电池反应锌锰干电池铅蓄电池氢氧燃料电池三、金属的腐蚀与防护7．金属腐蚀是指_______________________________________________。8．化学腐蚀与电化学腐蚀的比较金属腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀条件有无电流现象9．钢铁的腐蚀：_________腐蚀是造成钢铁腐蚀的主要原因。（1）析氢腐蚀(酸性环境)负极：________________________；正极：__________________________(2)吸氧腐蚀负极：________________________；正极：__________________________10.金属的防护方法（1）在金属表面覆盖__________,如_____________________。（2）牺牲阳极保护法：即将__________________的金属作为保护极，与被保护金属相连构成_____________,______________的金属将作为负极发生________反应而消耗，被保护金属作为正极就可以避免腐蚀。（3）阴极电保护法：即将被保护金属与外加直流电源的______极相连让其成为阴极，而将外加直流电源的______极接到一些废铁上，使废铁成为阳极。学习导航1．方法指导:3/7（1）原电池正负极的判断①根据构成原电池的电池材料判断：活泼金属做负极；②根据电子流向或电流方向确定：电子流出的一极或电流流入的一极为负极③根据氧化还原反应确立：发生氧化反应（还原剂）的一般为负极。（2）判断金属腐蚀快慢的规律不纯的金属或合金，在潮湿的空气中形成微电池发生电化腐蚀，活泼金属因被腐蚀而损耗，金属腐蚀的快慢与下列两种因素有关：[来源:学&科&网]①与构成微电池的材料有关，两极材料的活动性差别越大，电动势越大（活动性相差越大），氧化还原反应的速度越快，活泼金属被腐蚀的速度就越快。②与金属所接触的电解质强弱有关，活泼金属在电解质溶液中的腐蚀快于在非金属溶液中的腐蚀，在强电解质溶液中的腐蚀快于在弱电解质溶液中的腐蚀。一般说来可用下列原则判断：电解原理引起的腐蚀〉原电池原理引起的腐蚀〉化学腐蚀〉有防腐蚀措施的腐蚀2.例题解析【例1】由铜、锌和稀硫酸组成的原电池工作时，电解质溶液的pH怎样变化（）A.不变B.先变小后变大C.逐渐变大D.逐渐变小解析根据原电池工作的总反应：Zn+2H+==Zn2++H2↑,只要原电池不断工作，该反应就不断发生，溶液中的C(H+)逐渐减小，溶液中的pH将不断增大。因此答案选D.【例2】在原电池和电解质的电极上所发生的反应，同属氧化反应或同属还原反应的是（）A.原电池的正极和电解池的阳极所发生的反应B.原电池的正极和电解池的阴极所发生的反应C.原电池的负极和电解池的阳极所发生的反应D.原电池的负极和电解池的阴极所发生的反应解析据原电池、电解池的基本知识，原电池的正极发生还原反应，负极发生氧化反应；电解池的阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。因此选B、C4/7【例3】在如图所示的装置中，a的金属性比氢要强，b为碳棒，关于此装置的各种叙述不正确的是（）A.碳棒上有气体放出，pH变大B.a是正极，b是负极C.导线中有电子流动，电子从a极到b极D.a极上发生了氧化反应解析显然，电极a、b与电解质溶液稀H2SO4组成原电池。因活泼性a〉b（碳棒），所以a为电池的负极，b为正极。电极反应式：a（负极）：a–ne--==an+(氧化反应)b(正极)：nH++ne--==n/2H2↑（还原反应），由于正极H+放电消耗,溶液中C(H+)减小,pH变大,在外电路中,电子由a流出经电流计流向b极。因此选B.【例4】航天技术中使用的氢—氧燃料电池具有高能、轻便和不污染环境等优点。氢—氧燃料电池酸式和碱式两种，它们放电时的电池总反应方程式都可表示为2H2+O2==2H2O,酸式氢—氧燃料电池的电解质是酸，其负极反应可表示为：2H2–4e--==4H+,则其正极反应表示为_____________________；碱式氢—氧燃料电池的电解质是碱，其正极反应表示为O2+2H2O+4e--==4OH--,则其负极反应可表示为_______________________。解析原电池正极发生还原反应：O2+2H2O+4e--==4OH--，在酸性溶液中，4OH--+4H+=4H2O,故正极反应式为:O2+4H++4e--==2H2O;原电池负极发生还原反应：2H2–4e--==4H+,在碱性溶液中，4OH--+4H+=4H2O,所以负极反应式为：2H2+4OH---4e--==4H2O.【当堂检测】1、原电池产生电流的本质原因是（）A.原电池中溶液能电离出自由移动的离子B.有两根导线将两个活泼性不同的电极连接C.电极上进行的氧化还原反应的生成物为电子D.电极上进行的氧化还原反应中发生了电子的转移Gab稀H2SO45/72、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3、下列关于原电池的叙述中错误的是（）A、构成原电池的正极和负极必须是两种不同的金属B、原电池是将化学能转变为电能的装置C、在原电池中，电子流出的一极是负极，发生氧化反应D、原电池放电时，电流的方向是从正极到负极4、人造地球卫星用到的一种高能电池——银锌蓄电池，其电池的电极反应式为Zn+2OH--2e-=ZnO+H2↑，Ag2O+H2O+2e-==2Ag+2OH-。据此判断氧化银是（）A、负极，并被氧化B、正极，并被还原C、负极，并被还原D、正极，并被氧化5、某金属能和盐酸反应生成氢气，该金属与锌组成原电池时，锌为负极，则该金属可能为（）A．铝B．铜C．锡D．硅6、下列化学电池不易造成环境污染的是（）A．锂电池B．锌镍电池C．镍镉电池D．氢氧燃料电池7、废电池污染引起人们的广泛重视，废电池中，对环境形成污染的主要物质是（）A．锌B．汞C．石墨D．二氧化碳8、钢铁在潮湿的空气中会被腐蚀，发生的原电池反应为：2Fe＋2H2O＋O2=2Fe2＋＋4OH－。以下说法正确的是（）A．负极发生的反应为：Fe－2e－=Fe2＋B．正极发生的反应为：2H2O＋O2＋2e－=4OH－C．原电池是将电能转变为化学能的装置D．钢柱在水下部分比在空气与水交界处更容易腐蚀9．锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而受到了普遍重视，目前已研制成功多种锂电池。某种锂电池的总反应为Li+MnO2＝LiMnO2，下列说法正确的是()A．Li是正极，电极反应为Li一e＝Li6/7B．Ｌi是负极．电极反应为Li一e＝LiC．Li是负极，电极反应为MnO2＋e＝MnO2D．Li是负极，电极反应为Li一2e＝Li2+10、下列各变化中属于原电池反应的是（）A、在空气中金属铝表面迅速氧化形成保护层B、镀锌铁表面有划损时，也能阻止铁被氧化C、红热的铁丝与冷水接触，表面形成蓝黑色保护层D、浓HNO3比稀HNO3更能氧化金属铜11、在用Zn、Cu片和稀H2SO4组成的原电池装置中，经过一段时间工作后，下列说法中正确的是（）A、锌片是正极，铜片上有气泡产生B、电流方向是从锌片流向铜片C、溶液中H2SO4的物质的量减小D、电解液的pH保持不变12、下列四个装置中，导线中的电子由左边一极流向右边一极的是（）13、根据下列事实：①X+Y2+X2++Y②Z+2H2O===Z(OH)2+H2↑③Z2+氧化性比X2+弱④由Y、W电极组成的原电池，电极反应为W2++2e—-----W、Y-2e—-----Y2+，可知X、Y、Z、W的还原性由强到弱的顺序是A、XZYWB、ZWXYC、ZYXWD、ZXYW14、有人设计铂和锌为电极材料，埋入人体作某种心脏病人的心脏起搏器的能源，它依靠人体血液中有一定浓度的O2和H2O进行工作。（1）正极材料是，电极反应为。（2）负极材料是，电极反应为。7/7当堂检测答案：1.D2.D3.A4.B5.C6.D7.B8.A9.B10、B11、C12、CD13、D14、铂O2+2H2O+4e——→4OH—锌Zn—→Zn2++2e—