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原电池

经开学习中心学科教师辅导讲义

学员姓名：

年级：

课时数：

3课时

学科教师：

辅导科目：

授课时间段：

课题

原电池原理及其应用

教学目的

1、  了解原电池和电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。

2、  了解常见化学电源的种类及其工作原理。

3、  理解金属发生电化学腐蚀的原因，金属腐蚀的危害，防止金属腐蚀的措施

教学内容

2．难点聚焦

[复习提问]氧化还原反应的特征是什么？

（答）元素化合价发生升降

氧化还原反应的本质是什么？

（答）电子的转移

尽管这些电池大小、用途、功效各有不同，但设计原理是相同的

1．复习重点

1．原电池的电极名称及电极反应式，

2．对几种化学电源的电极反应式的认识和书写，

3．原电池原理的应用。

4．其中原电池原理及有关计算是高考的命题热点。

一、原电池

1、概念：

原电池是将能转变为能的装置。

2、实质：

3、构成条件：

例1：

某原电池的总反应为：

2Fe3++Fe==3Fe2+，不能实现该反应的原电池组成是（）

A、正极为铜，负极为铁，电解质溶液为FeCl3溶液

B、正极为碳，负极为铁，电解质溶液为Fe（NO3）3溶液

C、正极为铁，负极为锌，电解质溶液为Fe2（SO4）3溶液

D、正极为银，负极为铁，电解质溶液为CuSO4溶液

二、原电池工作原理

1、分析Zn-Cu原电池，回答下列问题：

在ZnSO4溶液中，锌片失去电子而逐渐，形成

进入溶液，电子经导线流向，溶液中的得电子被

还原成。

这一变化可以表示如下：

锌片：

铜片：

思考与交流：

电池装置中盐桥的作用是什么？

2、原电池中电荷的移动方向

外电路：

内电路：

4.电极判断：

负极：

（1）             金属，     

（2）电子流     的极，

（3）发生     反应的电极，   （4）溶液中             移向的一极。

正极：

（1）             金属，      

（2）电子流     的极，

（3）发生     反应的电极，   （4）溶液中             移向的一极。

注意：

（1）原电池构成的本质条件:

                                   。

（2）很活泼的金属单质不可做原电池的负极，如K、Na、Ca等。

（3）两极得失电子数相等。

二、常见的化学电源

1.一次电池---锌锰干电池

（1）电池的构成：

负极           ，正极           

（2）电极反应：

酸性介质：

负极                               正极                          

电池反应式                                                       

2.二次电池---铅蓄电池

（1）电池的构成：

负极           ，正极            ，电解质溶液               

（2）电极反应：

负极                             正极                         

电池反应式                                                      

3.燃料电池--氢氧燃料电池

（1）电池的构成：

负极           ，正极            ，

（2）电极反应：

酸性介质：

负极                               正极                         

电池反应式                 

碱性介质：

负极                               正极        

电池反应式                       

三、金属的腐蚀与防护

1.金属腐蚀：

（1）定义：

（2）实质：

（3）分类：

化学腐蚀

电化腐蚀

含义

电流

腐蚀结果

相互联系

2.钢铁的腐蚀：

析氢腐蚀

吸氧腐蚀

条  件

正极反应

负极反应

溶液反应

铁锈的生成：

①2Fe+2H2O+O2 =2Fe（OH）2  ②                     ③                      

3.金属的防护方法：

①                        ②                         ③                            

4.金属腐蚀快慢的判断：

                ＞                    ＞                    ＞                  

例1．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＞C

C．D＞B＞A＞CD．B＞A＞D＞C

2．比较反应速率

例2．100mL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

例3．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：

2CO+2CO32--4e-==4CO2

阴极反应式：

_________________，

电池总反应式：

_______________。

4．分析电极反应

例4．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

例5．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

5．判断原电池的电极

例6．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）2

C．CdD．NiO（OH）

例7．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

6．原电池原理的综合应用

例8．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

例9．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

一、选择题

1.家用炒菜铁锅用水清洗放置后，出现红棕色的锈斑，在此变化过程中不发生的化学反应是

A.4Fe（OH）2＋2H2O＋O2===4Fe（OH）3↓

B.2Fe＋2H2O＋O2===2Fe（OH）2↓

C.2H2O＋O2＋4e－===4OH－

D.Fe－3e－===Fe3＋

2.随着人们生活质量的不断提高，废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程，其首要原因是

A.利用电池外壳的金属材料

B.防止电池中汞、镉和铅等重金属离子污染土壤和水源

C.不使电池中渗出的电解液腐蚀其他物品

D.回收其中的石墨电极

3.铁棒与石墨棒用导线连接后浸入0.01mol·L－1的食盐溶液中，可能出现的现象是

A.铁棒附近产生OH－B.铁棒被腐蚀

C.石墨棒上放出Cl2D.石墨棒上放出O2

4.某原电池总反应的离子方程式为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，不能实现该反应的原电池组成是

A.正极为铜，负极为铁，电解质溶液为FeCl3溶液

B.正极为碳，负极为铁，电解质溶液为Fe（NO3）3溶液

C.正极为铁，负极为锌，电解质溶液为Fe2（SO4）3溶液

D.正极为银，负极为铁，电解质溶液为CuSO4溶液

5.生物体中细胞膜内的葡萄糖，细胞膜外的富氧液体及细胞膜构成微型的生物原电池，下列有关判断正确的是

A.负极发生的电极反应可能是：

O2－4e－＋2H2O===4OH－

B.正极发生的电极反应可能是：

O2－4e－===2O2－

C.负极反应主要是C6H12O6生成CO2或HCO

D.正极反应主要是C6H12O6生成CO2或CO

6.以下现象与电化腐蚀无关的是

A.黄铜（铜锌合金）制作的铜锣不易产生铜绿

B.生铁比软铁芯（几乎是纯铁）容易生锈

C.铁质器件附有铜质配件，在接触处易生铁锈

D.银制奖牌久置后表面变暗

7.锂电池是新一代的高能电池，它以质轻、能高而受到普遍重视，目前已经研制成功了多种锂电池。

某种锂电池的总反应可表示为：

Li＋MnO2===LiMnO2。

若该电池提供5库仑（C）电量（其他损耗忽略不计），则消耗的正极材料的质量约为（式量Li:

7;MnO2:

87,电子电量取1.60×10－19C）

A.3.2×103gB.7×10－4g

C.4.52×10－3gD.4.52×10－2g

8.据报道，美国正在研究的新电池可能取代目前广泛使用的铅蓄电池，它具有容量大等优点，其电池反应为2Zn＋O2===2ZnO，原料为锌粒、电解液和空气，则下列叙述正确的是

A.锌为正极，空气进入负极反应

B.负极反应为Zn－2e－===Zn2＋

C.正极发生氧化反应

D.电解液肯定不是强酸

9.将两个铂电极插入KOH溶液中，向两极分别通入CH4和O2，即构成CH4燃料电池。

已知通入CH4的一极，其电极反应式是：

CH4＋10OH－+8e－===CO＋7H2O;通入O2的另一极，其电极反应是：

O2＋2H2O＋4e－===4OH下列叙述不正确的是

A.通入CH4的电极为负极

B.正极发生氧化反应

C.燃料电池工作时溶液中的阴离子向负极移动

D.该电池使用一段时间后应补充KOH

10.实验发现，298K时，在FeCl3酸性溶液中加少量锌粒后，Fe3＋立即被还原成Fe2＋。

某夏令营兴趣小组根据该实验事实设计了如图所示原电池装置。

下列有关说法正确的是（　　）。

A．该原电池的正极反应是Zn－2e－===Zn2＋

B．左烧杯中溶液的血红色逐渐褪去

C．该电池铂电极上有气泡出现

D．该电池总反应为3Zn＋2Fe3＋===2Fe＋3Zn2＋

11.燃料电池具有能量转化率高、无污染等特点，如图为MgNaClO燃料电池的结构示意图。

下列说法正确的是（　　）。

A．镁作Y电极

B．电池工作时，Na＋向负极移动

C．废液的pH大于NaClO溶液的pH

D．X电极上发生的反应为ClO－＋2H2O－4e－===ClO＋4H＋

13．利用人工光合作用合成甲酸的原理为2CO2＋2H2O2HCOOH＋O2，装置如下图所示，下列说法不正确的是（　　）。

A．该装置将太阳能转化为化学能和电能

B．电极1周围pH增大

C．电极2上发生的反应为CO2＋2H＋＋2e－===HCOOH

D．H＋由电极1室经过质子膜流向电极2室

14．有关电化学知识的描述正确的是（　　）。

A．理论上说，任何能自发进行的氧化还原反应都可设计成原电池

B．某原电池反应为Cu＋2AgNO3===Cu（NO3）2＋2Ag，装置中的盐桥内可以是含琼脂的KCl饱和溶液

C．因为铁的活泼性强于铜，所以将铁、铜用导线连接后放入浓硝酸中组成原电池，必是铁作负极，铜作正极，其负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋

D．由Al、Mg与氢氧化钠溶液组成的原电池，其负极反应式为Al－3e－＋4OH－===AlO＋2H2O

二、非选择题（共55分）

15（10分）

（1）今有反应2H2＋O2=2H2O构成了燃料电池，则负极通的应是，正极通的应是。

电极反应式为：

负极，正极：

。

（2）如把KOH改为稀H2SO4做电解质，则电极反应式为：

负极，正极。

两电极附近溶液的pH各有何变化

（3）如把H2改为CH4、KOH做导电物质，则电极反应式为：

负极，

正极

16.（8分）电池在人们的日常生活、工农业生产、教学科研等各个方面具有广泛的应用。

电池按不同的划分标准可以划分为不同的种类，应用最广泛的是电化学电池。

（1）电化学电池能够把能转化为能。

电化学电池的工作原理是的迁移扩散和电化学反应。

下列属于电化学电池的有

①蓄电池②锌锰电池③充电电池④一次性电池

（2）电化学电池的组成可以表示为：

（－）负极材料‖A‖正极材料（＋）。

A表示，离子在A中的电阻比电子在金属中的电阻。

对于不漏电的电池电子在A中的电阻为

（3）1991年Sony公司首次推出商品化的锂离子电池，此后锂离子电池的厂家如雨后春笋般在全世界出现，锂离子电池的品种和数量也在逐年增加。

锂离子电池的电压高，单个电池的电压是3.6V，锂离子电池的正极材料是锂的过渡金属氧化物（例如LiCoO2）混以一定量的导电添加物（例如C）构成的混合导体，负极材料是可插入锂的碳材料。

①锂在元素周期表中位于第周期，第主族。

②锂离子电池所用的正负极材料都是不污染环境的无毒无害物质，属于绿色能源。

而镉镍在生产过程中污染环境。

（作为密封电池无毒无害可以放心使用）镉镍电池的有毒物质是，它作为电池的极。

17．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____________。

（3）外电路中的电子流向为____________________。

（4）盐桥中的Cl－向________极移动。

1．下列有关电池的说法不正确的是（　　）。

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

2．下列反应没有涉及原电池的是（　　）。

A．生铁投入稀盐酸中

B．铜片与银片用导线连接后，同时插入FeCl3溶液中

C．纯锌投入硫酸铜溶液中

D．含铜的铝片投入浓硫酸中

3．选用下列试剂和电极：

稀H2SO4、Fe2（SO4）3溶液、铁棒、铜棒、铂棒，组成如图所示的原电池装置（只有两个电极），观察到电流计的指针均明显偏转，则其可能的组合共有（　　）。

A．6种B．5种

C．4种D．3种

4.下列实验现象描述不正确的是（） 

A.把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀H2SO4中，铜片表面出现气泡

B.用锌片作阳极，铁片作阴极，电解氯化锌溶液，铁片表面出现一层锌

C.把铜片插入FeCl3溶液中，在铜片表面出现一层铁

D.把锌粒放入盛有盐酸的烧杯中，加入几滴氯化铜溶液，气体生成速率加快

5.镍氢电池是近年来开发出来的可充电电池，它可以取代会产生污染镉的镍镉电池，镍氢电池的总反应是：

H2+2NiO（OH）=2Ni（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值不断增大

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

6.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+H2O（l）+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.外电路中每通过度0.2mol电子，锌的质量理论上减小6.5g

7.以下现象与电化腐蚀无关的是（） 

A.黄铜（铜锌合金）制作的铜锣不易产生铜绿

B.生铁比软铁心（几乎是纯铁）容易生锈

C.铁质器件附有铜质配件，在接触处易生铁锈

D.银质奖牌长期放置后在其奖牌的表面变暗

8.随着人们生活质量不断提高，废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程。

其首要原因是

A．利用电池外壳金属材料

B．防止电池中，汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染

C．不使电池中渗泄出的电解液腐蚀其它物品

D．回收其中的石墨电极

9.铁棒与石墨棒用导线联接后浸入0.01mol/L的食盐溶液中，可能出现的现象是（）

A．铁棒附近产生OH－B．铁棒逐渐被腐蚀

C．石墨棒上放出氯气D．石墨棒上放出氧气

10.由铜、锌和稀硫酸组成的原电池工作时，电解质溶液的pH值（）

A．不变B．先变小后变大

C．逐渐变大D．逐渐变小

11.家用炒菜铁锅用水清洗放置后，出现红棕色的锈斑，在此变化过程中不发生的化学反应是 

A．4Fe（OH）2＋2H2O＋O2＝4Fe（OH）3↓

B．2Fe＋2H2O＋O2＝2Fe（OH）2↓

C．2H2O＋O2＋4e－＝4OH－

D．Fe－3e－＝Fe3＋

12.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极上有大量气泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱的为（） 

A．a>b>c>dB．a>c>d>b

C．c>a>b>dD．b>d>c>a

13.某原电池总反应的离子方程式为：

2Fe3＋＋Fe＝3Fe2＋，不能实现该反应的电池是（） 

A．正极为Cu，负极为Fe，电解质为FeCl3溶液

B．正极为Cu，负极为Fe，电解质为Fe（NO3）3溶液

C．正极为Cu，负极为Zn，电解质为Fe2（SO4）3溶液

D．正极为Ag，负极为Fe，电解质为CuSO4溶液

14.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表示为

Zn+Ag2O+H2O2Ag＋Zn（OH）2

在此电池放电时，负极上发生反应的物质是

A．AgB．Zn（OH）2C．Ag2OD．Zn

15.钢铁的锈蚀过程中，下列五种变化可能发生的是（） 

（1）Fe由＋2价转化为＋3价；

（2）O2被还原；（3）H＋被还原；（4）有Fe2O3·H2O生成；（5）杂质碳被氧化除去

A．

（1）

（2）B．（3）（4）

C．

（1）

（2）（3）（4）D．

（1）

（2）（3）（4）（5）

16.据报道，美国正在研究用锌电池取代目前广泛使用的蓄电池，它具有容量大、污染小的特点，其电池反应为：

2Zn＋O2＝2ZnO，其原料为锌、空气和电解质溶液，则下列叙述正确的是（） 

A．锌为正极，空气在负极反应

B．负极还原反应，正极氧化反应

C．负极的电极反应为：

Zn－2e－＋2OH－＝ZnO＋H2O

D．电池工作时溶液的pH降低

17.有人设计将两根Pt丝作电极插入KOH溶液中，然后向两极上分别通入甲烷和氧气而构成燃料电池。

该电池中反应的化学方程式：

CH4＋2O2＋2KOH＝K2CO3＋3H2O，则关于此燃料电池的下列说法正确的是（一个电子所带电量为1.6×10－19C）（）

A．通入甲烷的电极为电池的正极，通入氧气的电极为负极

B．在标准状况下，每消耗5.6LO2，可向外提供9.6×104C的电量

C．通入甲烷电极的电极反应为：

CH4＋10OH――8e－＝CO32－＋7H2O

D．放电一段时间后，溶液的pH升高

18.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，分别形成的原电池。

（1）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

（2）写出插入浓硝酸中形成原电池的电极反应式。

（3）写出插入稀氢氧化钠溶液中，形成原电池的电极反应式。

　19.称取三份锌粉，分别盛于甲、乙、丙三支试管中，按下列要求另加物质后，塞上导管塞子，定时间测定生成氢气的体积。

甲加入50mlpH＝3的盐酸，乙加入50mlpH＝3的醋酸，丙加入50mlpH＝3的醋酸及少量胆矾粉末。

若反应终了，生成氢气的体积一样多，且没有剩余的锌，请用">"、"="、"<"回答：

（1）开始时反应速率的大小为；

（2）三试管中参加反应的锌的质量为

（3）反应终了，所需时间为；

（4）在反应过程中，乙、丙速率不同的理由是。

20.熔融盐原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：

2CO＋CO32－＝4CO2＋4e－

阴极反应式：

总电池反应式：

21.在一个盛有硝酸银溶液的烧杯里，放入质量相同的锌片和银片。

两个金属片与一个小灯泡相连。

经过一段时间后，从溶液中取出金属片，这时发现，二者的质量有相同的变化。

试确定发生原电池反应的锌的物质的量分数（假设整个过程是定量地进行的，而且原电池的电压不变）。