完整版选修四原电池导学案.docx
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完整版选修四原电池导学案
化学能转化为电能——原电池
一、原电池原理
1、原电池形成的条件
（1）两个活泼性的电极，二者（如相互接触）或相连，插入中。
（2）形成回路。
（3）总反应为能自发发生的反应。
2、正极、负极的判断
3、电极反应式的书写和电荷移动方向
（1）电极反应式的书写
负极：
，电极反应式：
。
正极：
，电极反应式：
。
电池反应：
。
（2）电荷移动方向
电子由释放，经沿导线流入，电解质溶液中的移向正极，在其表面得电子被；活泼负极失电子，形成一个闭合回路。
（3）盐桥的作用：
。
二、化学电源
1、锌锰干电池
酸性锌锰干电池的电极反应：
负极：
正极：
碱性锌锰干电池的电极反应：
负极：
正极：
2、铅蓄电池总电池反应为（可逆反应吗？
）
放电时为池，电极反应分别为极：
极：
充电时为池，电极反应分别为极：
极：
充电时，与直流电源正极连接的蓄电池的极，与直流电源正极连接的蓄电池的极。
3、氢氧燃料电池
酸式氢氧燃料电池的电极反应：
负极：
正极：
碱式氢氧燃料电池的电极反应：
负极：
正极：
【重点难点精讲】
1、原电池中电极的判断
⑴一般，活泼的电极为极，不活泼的电极为极。
⑵根据电流方向或电子流动方向判断。
电流是由极流向极；电子流动方向是由极流向极，溶液中阳离子移向极，阴离子移向极。
⑶在原电池反应中失去电子，化合价，发生氧化反应的一极为极，在电池反应中得到电子，化合价，发生还原反应的一极为极。
（4）由具体电极现象判断。
如：
某原电池中变细的一极为极，变粗的一极为极。
2、电极反应的书写：
正负极反应之和就是电池的总反应式。
先写比较容易的一个电极反应，再由总的电池反应（应该是离子方程式）减去已经写出的电极反应得到另一电极反应。
对于较复杂的、陌生的反应可用该方法解题并检验。
3、原电池的几种类型：
⑴负极和电解质反应类型。
如：
（-）Fe|HCl|Cu（+）原电池、（-）Al|NaOH|Mg（+）原电池、
（-）Cu|HNO3（浓）|Al原电池等。
⑵负极是活泼电极，但是和电解质不反应，属于吸氧腐蚀类型。
如（-）Fe|NaCl|C（+）原电池、（-）Al|海水|C（+）原电池等。
⑶两个电极都为惰性电极，与电解质都不反应。
如氢氧燃料电池（酸性或碱性）、甲烷氧气碱性燃料电池等。
思考：
以上几种情况下，电极反应如何书写，总电池反应如何书写？
4、电流方向问题。
可以以图的形式来记忆。
（不论是正电荷还是负电荷都应该形成回路）
【当堂检测】
1．原电池工作时（）
A、正极发生氧化反应B、负极发生氧化反应
C、电子从正极流出D、负极质量一定减轻
2．实验室中制取氢气，最好的方法是（）。
A．纯锌与稀硫酸反应B．纯锌与浓硫酸反应
C．纯锌与稀盐酸反应D．粗锌（含铜、银）与稀硫酸反应
3．某金属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（）。
A．铝B．铜C．锡D．硅
4．将锌片和铜片用导线连接于同一稀硫酸溶液中。
下列叙述正确的是（）。
A．正极附近硫酸根离子的浓度逐渐增大
B．负极附近硫酸根离子的浓度逐渐增大
C．正极、负极硫酸根离子的浓度基本不变
D．正极附近硫酸根离子的浓度逐渐减少
5．已知空气-锌电池的电极反应为：
锌片：
Zn+20H--2e-=ZnO+H20
石墨：
02+2H20+4e-=40H-根据此判断，锌片是（）。
A．负极，并被氧化B．负极，并被还原
C．正极，并被氧化D．正极，并被还原
6．一个原电池的总反应的离子方程式是Zn+Cu2+=Zn2++Cu，该反应的原电池的组成为（）。
A
B
C
D
正极
Zn
Ag
Cu
Cu
负极
Cu
Cu
Zn
Zn
电解质溶液
CuCl2
H2S04
CuSO4
FeCl2
7．锌电池可能取代目前广泛应用的铅蓄电池，因为锌电池容量更大，而且没有铅污染。
其电池反应为：
2Zn+02=2ZnO，原料为锌粒、电解质和空气，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
8．对于锌一铜一稀硫酸组成的原电池装置中，当导线中有1mol电子通过时，理论上的两极变化是（）。
①锌片溶解了32.5g②锌片增重32.5g③铜片上析出lgH2④铜片上析出1molH2
A．①和③B．①和④C．②和③D．②和④
9．铅蓄电池放电时的总反应方程式为：
PbO2+Pb+2H2SO4=====2PbSO4+2H2O
据此判断其正极是，负极是，电解质溶液是，正极反应是，负极反应是，当转移0.5NA个电子时，蓄电池内消耗H2SO4的物质的量为。
10．原电池是一种装置。
电子的流动方向是从极到极；电流方向是从 极到极。
11．由铜、锌和稀硫酸组成的原电池中，正极是，发生，电极反应是；负极是，发生，电极反应是，总的反应式（离子方程式）是。
12．干电池与充电电池的本质区别在于：
；而燃料电池与干电池或蓄电池的主要差别在于。
【课后达标】
夯实双基
1、右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、氢氧燃料电池工作一段时间后pH将减小
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
2、将锌片和银片接触放入相同物质的量浓度的下列溶液中，反应一段时间后，溶液质量减轻的是（）
A、氯化铝B、硫酸铜C、硝酸银D、稀硫酸
3、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对土壤和水源的污染
C．不使电池中渗泄的电解液腐蚀其他物品
D．回收其中石墨电极
4、锂电池是新型高能电池，它以质轻、容量大而受到重视。
目前已经制成多种功能的锂电池。
某种锂电池的总反应可表示为：
Li+MnO2LiMnO2。
若该电池提供0.5mole-电量，则消耗正极材料的质量约为（其他损耗忽略不计）（）
A、3.5gB、7gC、87gD、43.5g
5、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
2Ag+Zn（OH）2Ag2O+Zn+H2O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
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（s）+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、电路中每通过0.2mol电子，锌的质量理论上减少6.5g
7、a的金属活动性比氢强，b为碳棒，关于下列装置的说法中不正确的是
A．a发生氧化反应,b发生还原反应
B．碳棒上有气体逸出，溶液的PH值增大。
C．导线上有电流，电流方向从a→b
D．反应后a极质量减小
8、从某铝镁合金上剪下一小片（其质量为2.0g），立刻投入盛有20mL5mol·L-1氢氧化钠溶液的小烧杯中。
（1）由反应开始到反应结束，可能观察到烧杯中的现象依次为。
（2）反应开始时，合金片表面产生气泡较慢，其原因是，一段时间后反应速率相当快，其原因是。
（3）写出合金片与溶液反应时可能形成的微电池的负极材料，正极的电极反应式：
。
（4）若要利用该反应来测定合金中铝的质量分数，还应测定哪些数据（如有多种可能，请逐一写出）？
答：
。
能力提高
1、常用的钮扣式银锌电池，放电时的电极反应式分别为：
Zn极：
Zn+2OH-+2e-Zn（OH）2,Ag2O极：
Ag2O+H2O+2e-2Ag+2OH-,则下列说法中不正确的是（）
A、放电过程中[OH-]不变B、Zn为负极,而Ag2O为正极
C、电解质溶液呈碱性D、电子从Ag2O流出经用电器流入Zn极
2、有A，B，c，D四种金属。
将A与B用导线连接起来浸入电解质溶液中，B不易腐蚀，将A，D分别投入等浓度的盐酸中，D比A反应剧烈，将铜浸入B的盐溶液中，无明显变化，若将铜浸入C的盐溶液中，有金属C析出。
据此判断这四种金属的活动性由强到弱的顺序是（）。
A．D>C>A>BB．D>A>B>C
C．D>B>A>CD．B>A>D>C
3、铁和足量的稀
反应时，加入少量
固体，下列叙述正确的是
A．反应速率减慢，产生
的量不变
B．反应速率加快，产生
的量不变
C．反应速率不变，产生
的量增加
D．反应速率加快，产生
的量减少
4、燃料电池是燃料（例如CO，H2，CH4等）跟氧气或空气起反应，将此反应的化学能转变为电能的装置，电解质通常是KOH溶液。
下列说法不正确的是（）
A、负极反应式为CH4+10OH--8e=CO32-+7H2O
B、标准状况下，消耗5.6LO2时，有1mole-发生了转移
C、随着不断放电，电解质溶液碱性不变
D、甲烷燃料电池的能量利用率比甲烷燃烧的能量利用率大
5、在原电池和电解池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
6、有甲、乙、丙、丁四种金属。
将甲、乙用导线相连放入稀H2SO4中可以看到乙慢慢地溶解，而甲的表面有气体逸出。
把丁放到乙的硝酸盐溶液中后，丁的表面覆盖一层乙的单质。
用石墨电极电解含相同物质的量浓度的甲和丙两种金属的盐溶液，丙的单质先析出。
将甲放入稀盐酸中有H2析出。
已知四种金属中有一种是铜。
根据以上实验判断铜是（）
A、甲B、乙C、丙D、丁
7、美国阿波罗宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池是一种新型的化学电池，其构造如图所示；两个电极
均由多孔性碳制成，通入的气体由孔隙中逸出，并在电极表面放电。
（1）a极是极，b极是极，电极
反应式分别为，。
（2）飞船上宇航员的生活用水由燃料电池提供。
已知这种电池发1度电时能生成350g水，试计算能量转化率。
[2H2（g）+O2（g）2H2O（l）+572kJ]
（3）这种电池的输出电压为1.2V。
要使标有1.2V，1.5W的小灯泡连续发光0.5h，应消耗标准状况下的H2多少升？
（4）氢气是燃料电池最简单的燃料，虽然使用方便，却受到价格和来源的限制。
常用的燃料，往往是某些碳氢化合物，如甲烷（天然气）、汽油等。
请写出将图中H2换成CH4时所构成的甲烷燃料电池中a极的电极反应式：
。
此时电池内总的反应方程式为。
8、1958年世界上第一个心脏起搏器在瑞典植入人体成功，使用寿命长达10年之久。
这种能源起搏器中安装寿命最长、可靠性最高的锂一碳电池，这种电池容量大，电压稳定，能在-56.7～71.1℃温度范围内正常工作。
现已在火箭、移动电话、笔记本电脑中广泛使用。
它采用锂和石墨作电极，四氯化铝锂（LiAlCl4）溶解在亚硫酰氯中（SOCl2）组成电解质溶液。
电池总反应为：
8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO3+2S。
（1）此电池中作负极，电极反应为，作正极；
（2）该电池用于心脏起搏器时，在生理上的作用是。
第二课时
【知识再现】二、金属的腐蚀与防护
1、概念：
金属与周围的空气或液体物质发生反应面引起损耗的现象。
2、分类
一般分为腐蚀和腐蚀两种。
3、电化学腐蚀
（1）概念：
的金属暴露在潮湿的空气中或跟接触时，由于形成而发生腐蚀。
（2）分类
①析氢腐蚀：
（以铁为例）
在金属外面的水膜呈性时发生析氢腐蚀。
负极反应：
。
正极反应：
。
电池反应：
。
②吸氧腐蚀（以铁为例）
在金属外面的水膜很弱或呈，溶解一定量时发生吸氧腐蚀。
负极反应：
。
正极反应：
。
电池反应：
。
三、金属的防护
1、改变金属的内部结构，使其成为耐腐蚀金属，如制成合金、等。
2、加防护层，如在金属表面加上耐腐蚀的油漆、搪瓷、陶瓷、沥青、塑料、橡胶及电镀、喷镀或表面钝化等方法。
3、电化学防护
（1）牺牲阳极保护法：
池原理。
被保护的金属设备作极，牺牲的金属做极。
（2）外加电流阴极保护法：
原理。
被保护的金属设备作极，可以用废铁作极。
4、其它的防护措施：
等。
【当堂检测】
1、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
2、下列图中的纯锌棒都浸在相同的稀硫酸中，锌棒腐蚀速度从快到慢的顺序是（）
A③④②①B②③①④C④②①③D③②①④
3、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（）
4、钢铁发生吸氧腐蚀时,正极上发生的电极反应是（）
A.2H++2e-=H2B.Fe2++2e-=Fe
C.2H2O+O2+4e-=4OH-D.Fe3++e-=Fe2+
5、菜刀上沾有食盐水后，置于空气中一段时间会生锈，其原理是（）
正极
负极
A
Fe-2e=Fe2+
2H2O+O2+4e-=4OH-
B
2H++2e=H2O
Fe-2e-=Fe2+
C
2H2O+O2+4e=4OH-
Fe-3e-=Fe3+
D
2H2O+O2+4e=4OH-
Fe-2e-=Fe2+
6、下列装置中属于原电池的是（）属于电解池的是（）
ABCD
稀硫酸稀硫酸稀硫酸硫酸铜
7、有Fe、Ni两块金属片，与盐酸反应时，剧烈程度相近，现要确定两者谁更活泼，只准用稀H2SO4和适当的实验用品，设计一个简单实验确定两者的活动性强弱。
【课后达标】
夯实双基
1、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对土壤和水源的污染
C、不使电池中渗泄的电解液腐蚀其他物品
D、回收其中石墨电极
2、钢铁发生电化学腐蚀时，负极发生的反应是（）
A、2H++2e-—→H2B、2H2O+O2+4e-—→4OH-
C、Fe-2e-—→Fe2+D、4OH--4e-—→2H2O+O2
3、下列叙述正确的是（）
①锌跟稀硫酸反应制取氢气，加入少量硫酸铜溶液能加快反应速率②镀层破损后，白铁（镀锌的铁）比马口铁（镀锡的铁）更易腐蚀③电镀时，应把镀件置于电解槽的阴极④钢铁表面常易锈蚀生成Fe2O3·nH2O
A、①②③④B、①③④C、①③D、②④
4、为了使埋在地下的钢管不易生锈，有人设计将钢管①用导线与铅相连；
②用导线与锌相连；③用导线与碳棒相连；④跟直流电源的负极相连；
⑤跟直流电源的正极相连。
其中正确的是（）
A①⑤B②③C②④D③④
5、关于金属腐蚀的如下各叙述中，正确的是（）
A、金属被腐蚀的本质是：
M+nH2O=M（OH）n+
H2↑
B、马口铁（锡铁）镀层破损后被腐蚀时，首先是镀层被氧化
C、金属在一般情况下发生的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀
D、常温下，置于空气中的金属主要发生化学腐蚀
能力提高
1、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：
Cd（OH）2+2Ni（OH）2Cd+2NiO（OH）+2H2O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）
2、白铁皮（表面镀Zn）发生析氢腐蚀，有0.2mol电子发生转移，下列说法不正确的是（）
A有6.5g锌被腐蚀B2.8g铁被腐蚀
C正极上H+被还原D在标准状况下有2.24L气体放出
3、下列关于铜电极的叙述不正确的是（）
A、铜锌原电池中铜是正极B、用电解法精炼铜时铜作阳极
C、在镀件上镀铜时可用铜作阳极D、电解稀H2SO4制H2、O2时铜做阳极
4、2000年5月，保利集团在香港拍卖会上花费3000多万港币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
5、如图，在装有水的烧杯中，用细线挂一个呈水平方向的铁和银焊接的圆圈浸入水中，向烧杯中加入硫酸铜溶液后，两圆圈的位置有何变化？
6、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、由铜片、锌片和200mL稀H2SO4组成的原电池中，若锌片发生电化学腐蚀，则当铜片上放出3.36L（标态）气体时，硫酸恰好全部作用完。
试计算：
（1）产生这些气体消耗了多少克锌
（2）有多少个电子通过了导线
（3）200mL稀H2SO4的物质的量浓度是多少。
【考题再现】
1．（2007年高考广东理基，原电池）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
2．（2007年高考广东化学卷，原电池）科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池，利用细菌将有机物转化为氢气，氢气进入以磷酸为电解质的燃料电池发电。
电池负极反应为（）
（A）H2＋2OH－＝2H2O＋2e－（B）O2＋4H＋＋4e－＝2H2O
（C）H2＝2H＋＋2e－（D）O2＋2H2O＋4e－＝4OH－
3．（2007年高考广东化学卷，原电池）为了避免青铜器生成铜绿，以下方法正确的是（）
（A）将青铜器放在银质托盘上（B）将青铜器保存在干燥的环境中
（C）将青铜器保存在潮湿的空气中（D）在青铜器的表面覆盖一层防渗的高分子膜
4．（2007年全国理综卷
）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（）
（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
5.（2008广东化学）用铜片、银片、Cu（NO3）2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥（装有琼脂-KNO3的U型管）构成一个原电池。
以下有关该原电池的叙述正确的是
①在外电路中，电流由铜电极流向银电极②正极反应为：
Ag++e-=Ag
③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作
④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同
A.①②B.②③C.②④D.③④
6.（2008广东化学）下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是
A.纯银器表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗
B.当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保护作用
C.在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法
D.可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀
7.（2008广东化学）LiFePO4电池具有稳定性高、安全、对环境友好等优点，可用于电动汽车。
电池反应为：
FePO4+Li
LiFePO4，电池的正极材料是LiFePO4，负极材料是石墨，含U导电固体为电解质。
下列有关LiFePO4电池说法正确的是
A.可加入硫酸以提高电解质的导电性
B放电时电池内部Li向负极移动.
C.充电过程中，电池正极材料的质量减少
D.放电时电池正极反应为：
FePO4+Li++e-=LiFePO4
8.（2008山东理综）以丙烷为燃料制作的新型燃料电池。
电池的正极通入O2和CO2，负极通入丙烷，电解质是熔融碳酸盐。
电池反应方程程式为__________；放电时，C032-移向电池的________（填“正”或“负”）极。
9、（2008北京）据报道，我国拥有完全自主产权的氢氧燃料电池车将在北京奥运会期间为运动员提供腺务。
某种氢氧燃料电池的电解液为KOH溶液，下列有关该电池的叙述不正确的是（）
A.正极反应式为：
O2+2H2O+4e－=4OH－
B.工作一段时间后，电解液中KOH的物质的量不变
C.该燃料电池的总反应方程式为：
2H2+O2=2H2O
D.用该电池电解CuCl2溶液，产生2.24LCl2（标准状况）时，有0.1mol电子转移
10、（2008江苏）镍镉（Ni-Cd）可充电电池在现代生活中有广泛应用。
已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：
Cd+2NiOOH+2H2O
Cd（OH）2+2Ni（OH）2
有关该电池的说法正确的是
A．充电时阳极反应：
Ni（OH）2－e—+OH-==NiOOH+H2O
B．充电过程是化学能转化为电能的过程
C．放电时负极附近溶液的碱性不变
D．放电时电解质溶液中的OH-向正极移动
11、（2008江苏）下列装置或操作能达到实验目的的是
12、（2008天津）下列叙述正确的是
A.在原电池的负极和电解池的阴极上都发生失电子的氧化反应
B.用惰性电极电解Na2SO4溶液，阴阳两极产物的物质的量之比为1∶2
C.用惰性电极电解饱和NaCl溶液，若有1lmol电子转移，则生成1molNaOH
D.镀层破损后，镀锡铁板比镀锌铁板更耐腐蚀
13、（2008宁夏）一种燃料电池中发生的化学反应为：
在酸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.CH3OH（g）+H2O
（1）=CO2（g）+6H+（aq）+6e-
D.O2（g）+2H2O（1
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