13~李千乐原电池原理

日第（13）次课共（40）次课课时：3课时教学课题原电池原理教学目标1.什么是原电池？2.原电池的工作原理？3.电子的流向、电流的流向、离子的流向、形成条件、电极的判断、电极反应的写法教学重点与难点重点：电子的流向、电流的流向、离子的流向、形成条件难点：电极的判断、电极反应的写法教学过程原电池原理知识梳理知识点一、原电池原理1.原电池及其工作原理：化学能转化为电能的装置为原电池。从理论上说，任何一个自发的氧化还原反应均可设计成原电池；２.电极名称：相对活泼的电极为负极相对不活泼的电极为正极3.电极反应：负极：失电子的氧化反应正极：得电子的还原反应4.原电池的形成条件（1）能自发地发生的氧化还原反应：①电极和电解质溶液②两电极上分别有还原剂和氧化剂（燃料电池）（2）电解质溶液：参与电极反应或构成内电路（3）两导体作电极：①活动性不同的金属（或一种金属和一种非金属导体石墨），与电解质溶液反应的活泼金属为负极。②两不活泼的导体－石墨或Pt等。（燃料电池电极）(4)形成闭合回路。（两电极用导线连接，或接触。）原电池原电池定向移动方向：电子、离子“负极给出电子，并流向正极”必发生必发生失电子得电子的的氧化反应还原反应例1.下列哪几个装置能形成原电池？CuZnH2SO4CuFeH2SO4nZnZ4OS2HCuFeNaCl溶液ABCDnZCu4OS2CuCuZn酒精CuFeNaCl溶液CuZnH2SO4H2SO4EFMN例2.在盛有稀H2SO4的烧杯中放入用导线连接的锌片和铜片，下列叙述正确的是()(A)正极附近的SO42－离子浓度逐渐增大(B)电子通过导线由铜片流向锌片(C)正极有O2逸出(D)铜片上有H2逸出例3原电池是______________________的装置。原电池反应的本质是____________________反应。例4、如右图所示，组成的原电池：（1）当电解质溶液为稀H2SO4时：Zn电极是____（填“正”或“负”）极，其电极反应为_______________，该反应是______（填“氧化”或“还原”，下同）反应；Cu电极是______极，其电极反应为_______________,该反应是_________反应。（2）当电解质溶液为CuSO4溶液时：Zn电极是____极，其电极反应为_____________，（3）该反应是________反应；Cu电极是____极，其电极反应为_______________,该反应是_____反应.例5.某金属能跟稀盐酸作用发出氢气，该金属与锌组成原电池时，锌为负极，此金属是()A.MgB.FeC.AlD.Cu例6.由铜锌和稀硫酸组成的原电池工作时，电解质溶液的pH()A.不变B先变大后变小C逐渐变大D.逐渐变小例7.市场上出售的“热敷袋”，其主要成分是：铁屑、炭粉、木屑与少量NaCl、水等。它在使用之前，需要塑料袋与空气隔绝。使用时开启塑料袋上的小孔，轻轻揉搓就会有热量放出。当使用完后还会发现有铁锈生成。(1)热敷袋使用时，为什么会放出热量？利用铁被氧气氧化时放热反应所放出的热量。知人善教培养品质引发成长动力(2)碳粉的主要作用是什么？氯化钠又起了什么作用？碳粉的主要作用是和铁粉、氯化钠溶液一起构成原电池，加速铁屑的氧化。氯化钠溶于水，形成了电解质溶液。(3)试写出有关的电极反应式和化学方程式。负极：2Fe-4e-=2Fe2+正极：O2+2H2O+4e-=4OH-总反应：4Fe+3O2+6H2O=4Fe(OH)3.6盐桥的作用：（1）使整个装置构成通路，代替两溶液直接接触。（2）平衡电荷。在整个装置的电流回路中，溶液中的电流通路是靠离子迁移完成的。取出盐桥，Zn失去电子形成的Zn2+进入ZnSO4溶液，ZnSO4溶液因Zn2+增多而带正电荷。同时，CuSO4则由于Cu2+变为Cu，使得SO42-相对较多而带负电荷。溶液不保持电中性，这两种因素均会阻止电子从锌片流向铜片，造成电流中断。由于盐桥（如KCl）的存在，其中阴离子Cl-向ZnSO4溶液扩散和迁移，阳离子K+则向CuSO4溶液扩散和迁移，分别中和过剩的电荷，保持溶液的电中性，因而放电作用不间断地进行，一直到锌片全部溶解或CuSO4溶液中的Cu2+几乎完全沉淀下来。若电解质溶液与KCl溶液反应产生沉淀，可用NH4NO3代替KCl作盐桥。例8.依据氧化还原反应：2Ag＋(aq)＋Cu(s)=Cu2＋(aq)＋2Ag(s)设计的原电池如图所示。请回答下列问题：(1)电极X的材料是________；电解质溶液Y是___________；(2)银电极为电池的________极，发生的电极反应为_________________X电极上发生的电极反应为____________________________；(3)外电路中的电子是从_______电极流向________电极。例9把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若a、b相连时，a为负极；c、d相连时，电流由d到c；a、c相连时，c极上产生大量气泡，b、d相连时，b上有大量气泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱的为A．abcdB．acdbC．cab.dD．bdca盐桥XYACuSO4溶液电流计Ag、Y、Z、M、N代表五种金属。有以下化学反应：①水溶液中，X+Y2+=X2++Y；②Z+2H2O(冷)=Z(OH)2+H2↑；③M、N为电极与N盐溶液组成原电池，电极反应为M-2e-=M2+；④Y可以溶于稀硫酸,中，M不被稀硫酸氧化，则这五种金属的活动性由弱到强的顺序是A．M＜N＜Y＜X＜ZB.N＜M＜X＜Y＜ZC．N＜M＜Y＜X＜ZD.X＜Z＜N＜M＜Y三、电极方程式的书写1.简单原电池电极方程式的写法CuC①判断右边原电池的正、负极，并写出电极反应式。先写出总反应：即负极与电解质溶液反应拆成离子方程式：根据化合价升降判断正负极负极：Cu失电子正极：Fe3+得电子FeCl3溶液②请写出右边原电池的电极方程式。2.燃料电池电极方程式的写法总反应：实际上就是燃料的完全燃烧。负极（通入燃料）：为燃料失去电子的氧化反应，正极（通入氧化剂）：为氧化剂得到电子的还原反应。以Pt为电极，电解质溶液为KOH溶液的氢氧燃料电池为例A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为负极燃气，空气与CO2的混和气为正极助燃气，制得在650℃下工作的燃料电池。完成有关的电池反应式：电池反应式：负极反应式：2CO+2CO32-→4CO2+4e－正极反应式：，总电池反应：3.复杂原电池电极方程式的书写方法点拨：写电极方程式的时候，要根据“得电子显负电；失电子显正电”的原则，利用“电荷守恒”，通过巧用H＋、OH－和水写出电极方程式练习：写出铅酸蓄电池的电极反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4＝2PbSO4＋2H2O4.甲烷燃料电池（电解质为KOH）5.锂电池（非水有机溶剂电解液）负极：2Li-2e-=2Li+，正极：I2+2e-=2I-，总反应：2Li+I2=2LiI跟其它金属作负极相比，使用寿命延长，高能、质轻、电压高、工作效率高、储存寿命长。为什么？与作负极材料的金属相比较，相同质量时锂提供电子数最多。6.银锌电池（电解质为KOH）负极：Zn+2OH-－2e-=Zn(OH)2正极：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-总反应：Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag7.海水电池（电解质溶液为海水）负极：4Al-12e-=4Al3+，正极：3O2+6H2O+12e-=12OH-总反应：4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3例12银器皿日久表面逐渐变黑色，这是由于生成硫化银，有人设计用原电池原理加以除去，其处理方法为：将一定浓度的食盐溶液放入一铝制容器中，再将变黑的银器浸入溶液中，放置一段时间后，黑色会褪去而银不会损失。试回答：在此原电池反应中，负极发生的反应为；正极发生的反应为；反应过程中产生臭鸡蛋气味的气体，原电池总反应方程式为例13“嫦娥一号”的成功发射，标志着我国航天技术已达到了一个新的领域。在航天技术上使用的氢氧燃料电池具有高能、轻便、无污染的优点。氢氧燃料电池有酸式和碱式两种，它们放电时的总反应都可以表示为2H2+O2=2H2O，酸式电池中电解质是酸，其负极反应可表示为2H2-4e-=4H+，则其正极反应式为_______________。碱式电池的电解质是碱，其正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，则其负极反应可表示为___________________。知人善教培养品质引发成长动力四、金属的腐蚀与防护例14请你根据原电池原理，写出钢铁吸氧腐蚀的电极反应式及电池反应方程式。金属防护的几种重要方法（1）改变金属内部的组成结构，将金属制成合金，增强抗腐蚀能力。（2）在金属表面覆盖保护层，使金属和周围物质隔离开来。（3）电化学保护法：利用电解池反应将需要保护的金属作为电解池的阴极而受到保护或者利用原电池反应将需要保护的金属作为电池的正极而受到保护。例15上述各情况下，其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是4.在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢规律如下：电解池阳极的腐蚀＞原电池阴极的腐蚀＞化学腐蚀＞有防腐措施的腐蚀例16保利集团在香港拍卖会上购回在火烧圆明园时流失的国宝：铜铸的牛首、猴首和虎首，普通铜器时间稍久容易出现铜绿，其主要成分是[Cu2(OH)2CO3]这三件1760年铜铸的国宝在240年后看上去仍然熠熠生辉不生锈，下列对起原因的分析，最可能的是()A.它们的表面都电镀上了一层耐腐蚀的黄金；B.环境污染日趋严重，它们表面的铜绿被酸雨溶解洗去；C.铜的金属活动性比氢小，因此不宜被氧化；D.它们是含一定比例金、银、锡、锌的合金；课后作业\1.X、Y、Z、M、N代表五种金属。有如下化学反应，(1)水溶液中：X+Y2+=X2++Y(2)Z+2H2O(冷)=Z(OH)2+H2(3)M、N为电极，与N的盐酸溶液组成原电池，发生的电极反应为：M-2e—=M2+(4)Y可以溶于稀H2SO4中，M不被稀H2SO4氧化。则金属性强弱顺序正确的是()A.MNYXZB.NMXYZC.NMYXZD.XZNMY2．把a、b、c、d四块金属浸入稀H2SO4中，用导线两两相连可以组成各种原电池。若a、b相连时a溶解；c、d相连时c为负极；a、c相连时，c极上产生大量气泡；b、d相连时，b为正极，则四种金属活动性顺序由强到弱为()A．a＞b＞c＞dB．a＞c＞d＞bC．c＞a＞b＞dD．b＞d＞c＞a3．下列各个装置中铁棒被腐蚀由易到难的顺序是正确的是（）①②③④A．③①②④B．④①③②C．①③②④D．②④①③4．在盛有稀H2SO4的烧杯中放入导线连接的锌片和铜片，下列叙述正确的是（）A．正极附近的SO42-离子浓度逐渐增大B．电子通过导线由铜片流向锌片C．正极有O2逸出D．铜片上有H2逸出．下列反应中，在原理上可以设计成原电池的是A．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应B．铝片与浓硫酸的反应C．甲烷与氧气的反应D．石灰石的分解反应6．某金属能跟稀盐酸作用放出氢气，该金属与锌组成原电池时，锌为负极，此金属是A．铁B．铜C．铝D．镁7．对铜—锌—稀硫酸组成的原电池装置中，当导线中有1m