高三化学原电池化学电源一轮复习教案Word文件下载.docx

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投影、小篇子

教学反思

教师活动

学生活动

教师备注

知识点一原电池的工作原理

一、【知识梳理】

1．概念和反应本质

原电池是把化学能转化为电能的装置，其反应本质是氧化还原反应。

2．构成条件

（1）有两个活泼性不同的电极（常见的为金属或石墨）。

（2）将电极插入电解质溶液中。

（3）两电极间构成闭合回路。

3．工作原理

如图是Cu­

Zn原电池，请填空：

（1）电极：

负极为Zn，正极为Cu。

（2）电极反应：

负极：

Zn－2e－===Zn2＋，正极：

Cu2＋＋2e－===Cu。

（3）原电池中的三个方向：

①电子方向：

电子从负极流出经外电路流入正极；

②电流方向：

电流从正极流出经外电路流入负极；

③离子的迁移方向：

电解质溶液中，阴离子向负极迁移，阳离子向正极迁移。

二、【深度思考、认知无盲区】

1．盐桥的作用

盐桥中通常装有含琼胶的KCl饱和溶液，其作用是平衡两个烧杯中的阴、阳离子而导电，电路接通后，K＋移向正极，Cl－移向负极。

2．原电池正、负极的判断

原电池的正极、负极与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。

（1）判断的一般原则：

①根据电极材料：

活泼金属为负极，不活泼金属（或非金属）为正极。

②根据电极反应：

发生氧化反应的为负极，发生还原反应的为正极。

③根据电子流向：

电子流出（失去）的为负极，电子流入（得到）的为正极。

④根据离子的移动方向：

阴离子移向的为负极，阳离子移向的为正极

⑤根据电极现象：

质量不断减小（溶解）的为负极，质量增加的为正极。

（2）判断电极的注意事项：

判断电极时，不能简单地依据金属的活泼性来判断，要看反应的具体情况，如①在强碱性溶液中Al比Mg更易失去电子，Al作负极，Mg作正极；

②Fe、Al在浓硝酸中钝化后，比Cu等金属更难失去电子，Cu等金属作负极，Fe、Al作正极。

三、【随堂基础落实】

1.如图所示的装置中，在产生电流时，以下说法不正确的是（　　）

A．Fe是负极，C是正极

B．负极反应式为：

Fe－3e－===Fe3＋

C．内电路中阴离子移向FeCl2溶液

D．电流由石墨电极流向Fe电极

解析：

选B　在负极Fe失去电子生成Fe2＋而不是Fe3＋。

2．某原电池的电池反应为：

Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，与此电池反应不符的原电池是（　　）

A．铜片、铁片、FeCl3溶液组成的原电池

B．石墨、铁片、Fe（NO3）3溶液组成的原电池

C．铁片、锌片、Fe2（SO4）3溶液组成的原电池

D．铜片、铁片、Fe（NO3）3溶液组成的原电池

选C　铁片、锌片、Fe2（SO4）3溶液组成的原电池中锌片为负极，铁片为正极，原电池反应为Zn＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Zn2＋。

化学电源

1．一次电池——碱性锌锰干电池

负极材料：

Zn

电极反应：

Zn＋2OH－－

2e－===Zn（OH）2

正极材料：

碳棒

2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－

总反应：

Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn（OH）2

2．二次电池（以铅蓄电池为例）

（1）放电时的反应：

①负极：

Pb（s）＋SO（aq）－2e－===PbSO4（s）。

②正极：

PbO2（s）＋4H＋（aq）＋SO（aq）＋2e－===PbSO4（s）＋2H2O（l）。

③总反应：

Pb（s）＋PbO2（s）＋2H2SO4（aq）===2PbSO4（s）＋2H2O（l）。

（2）充电时的反应：

①阴极：

PbSO4（s）＋2e－===Pb（s）＋SO（aq）。

②阳极：

PbSO4（s）＋2H2O（l）－2e－===PbO2（s）＋4H＋（aq）＋SO（aq）。

2PbSO4（s）＋2H2O（l）===Pb（s）＋PbO2（s）＋2H2SO4（aq）。

3．燃料电池

氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性两种。

酸性

碱性

负极

反应式

2H2－4e－===4H＋

2H2＋4OH－－4e－===4H2O

正极

O2＋4H＋＋4e－===2H2O

O2＋2H2O＋4e－===4OH－

电池

总反应式

2H2＋O2===2H2O

（1）化学电源的电极反应式一般较为复杂。

正、负极反应的加和是总反应方程式，总反应方程式减某一极反应方程式可得另一极反应方程式。

（2）可充电电池充电时，电池的正极接外接电源的正极，电池的负极接外接电源的负极。

（3）可充电电池的放电反应和充电反应不互为可逆反应。

（4）书写燃料电池的电极反应式时，一定要注意溶液的酸碱性。

3．下列有关电池的叙述不正确的是（　　）

A．手机上用的锂离子电池属于二次电池

B．铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极

C．甲醇燃料电池可把化学能转化为电能

D．锌锰干电池中，锌电极是负极

选B　锂离子电池可以充电，再次使用，属于二次电池，A项正确；

铜锌原电池中铜为正极，故电流由铜流向锌，而电子是由锌流向铜，B项错误；

电池的实质即是化学能转化成电能，C项正确；

Zn失去电子生成Zn2＋，作负极，D项正确。

4．高铁电池是一种新型可充电电池，与普通电池相比，该电池能较长时间保持稳定的放电电压。

高铁电池的总反应为：

3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn（OH）2＋2Fe（OH）3＋4KOH。

请回答下列问题：

（1）高铁电池的负极材料是________。

（2）放电时，正极发生________（填“氧化”或“还原”）

反应；

已知负极反应为Zn－2e－＋2OH－===Zn（OH）2，则正极反应为________________________________________________________________________。

（3）放电时，________（填“正”或“负”）极附近溶液的碱性增强。

电池的负极上发生氧化反应，正极上发生还原反应。

由高铁电池放电时总反应方程式可知，负极材料应为作还原剂的Zn。

由电池的总反应方程式－负极反应式＝正极反应式可知，正极反应式为FeO＋3e－＋4H2O===Fe（OH）3＋5OH－，正极生成了OH－，碱性增强。

答案：

（1）Zn

（2）还原　FeO＋3e－＋4H2O===Fe（OH）3＋5OH－

（3）正

第二课时

考点一　原电池电极反应式的书写

一、【学前提问】

1．从氧化还原反应的角度分析，原电池负极上的材料常作________剂，正极上的材料常作________剂，二者________数目相等。

还原　氧化　得失电子

2．若电解质溶液呈酸性，电极反应中能否生成OH－？

若电解质溶液呈碱性，电极反应中能否生成H＋、CO2?

不能　不能

3．锂离子电池的总反应为Li＋LiMn2O4Li2Mn2O4，你能写出该电池的正极反应吗？

LiMn2O4＋Li＋＋e－===Li2Mn2O4

4．你能写出碱性条件下甲烷燃料电池的电极反应式吗？

CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O　正极：

2O2＋4H2O＋8e－===8OH－

二、【师生共同总结】

书写原电池的电极反应式时，首先要根据原电池的工作原理准确判断正、负极，然后结合电解质溶液的环境确定电极产物，最后再根据质量守恒和电荷守恒写出反应式。

1．电极反应式书写的一般方法

（1）拆分法：

①写出原电池的总反应。

如2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋。

②把总反应按氧化反应和还原反应拆分为两个半反应，并注明正、负极，并依据质量守恒、电荷守恒及电子得失守恒配平两个半反应：

正极：

2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋，负极：

Cu－2e－===Cu2＋。

（2）加减法：

①写出总反应。

如Li＋LiMn2O4===Li2Mn2O4。

②写出其中容易写出的一个半反应（正极或负极）。

如Li－e－===Li＋（负极）。

③利用总反应与上述的一极反应相减，即得另一个电极的反应式，即LiMn2O4＋Li＋＋e－===Li2Mn2O4（正极）。

2．燃料电池电极反应式的书写

第一步：

写出电池总反应式。

燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致，若产物能和电解质反应则总反应为加和后的反应。

如甲烷燃料电池（电解质为NaOH溶液）的反应式为：

CH4＋2O2===CO2＋2H2O　①

CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O　②

①式＋②式得燃料电池总反应式为

CH4＋2O2＋2NaOH===Na2CO3＋3H2O。

第二步：

写出电池的正极反应式：

根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质都是O2，电解质溶液不同，其电极反应有所不同，其实，我们只要熟记以下四种情况：

a．酸性电解质溶液环境下电极反应式：

O2＋4H＋＋4e－===2H2O。

b．碱性电解质溶液环境下电极反应式：

O2＋2H2O＋4e－===4OH－。

c．固体电解质（高温下能传导O2－）环境下电极反应式：

O2＋4e－===2O2－。

d．熔融碳酸盐（如：

熔融K2CO3）环境下电极反应式：

O2＋2CO2＋4e－===2CO。

第三步：

根据电池总反应式和正极反应式写出电池的负极反应式：

电池的总反应式－电池正极反应式＝电池负极反应式，注意在将两个反应式相减时，要约去正极的反应物O2。

[例1]　

（1）肼­

空气燃料电池是一种碱性电池，该电池放电时，负极的反应式为________________________。

（2）高铁酸钾（K2FeO4）是一种强氧化剂，可作为水处理剂和高容量电池材料。

FeCl3和KClO在强碱性条件下反应可制取K2FeO4，其反应的离子方程式为________________________________________________________________________；

与MnO2­

Zn电池类似，K2FeO4­

Zn也可以组成碱性电池，K2FeO4在电池中作为正极材料，其电极反应为________________________________________，该电池总反应的离子方程式为________________________________________。

（3）铝电池性能优越，Al­

AgO电池可用作水下动力电源，其原理如下图所示。

该电池反应的化学方程式为________________________________________________________________________。

[解析]　

（1）“肼­

空气燃料电池是一种碱性电池”中O2在正极反应，故负极是肼发生反应：

N2H4－4e－＋4OH－===N2↑＋4H2O。

（2）FeCl3和KClO在强碱性条件下反应，实质是KClO氧化Fe（OH）3，ClO－的还原产物应该是Cl－；

K2FeO4­

Zn组成碱性电池，K2FeO4在