高二选修4原电池教案.docx
《高二选修4原电池教案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高二选修4原电池教案.docx（17页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
高二选修4原电池教案
课前练习题第一组：
1．（3分）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．
放电时负极附近溶液的碱性不变
B．
充电过程是化学能转化为电能的过程
C．
充电时阳极反应：
Ni（OH）2﹣e﹣+OH﹣═NiOOH+H2O
D．
放电时电解质溶液中的OH﹣向正极移动
2．（2分）（2010•广东）铜锌原电池如图工作时，下列叙述正确的是（ ）
A
正极反应Zn﹣2e﹣=Zn2+
B．
电池反应：
Zn+Cu2+=Zn2++Cu
C．
在外电路中，电子从负极移向正极
D．
盐桥中K+移向ZnSO4溶液
3.（2分）（2010•江苏）如图是一种航天器能量储存系统原理示意图．下列说法正确的是（ ）
A．
该系统中只存在3种形式的能量转化
B．
装置Y中负极的电极反应式为：
O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣
C．
装置X能实现燃料电池的燃料和氧化剂再生
D．
装置X、Y形成的子系统能实现物质的零排放，并能实现化学能与电能间的完全转化
4、按图示装置进行实验：
A极是铜锌合金，B极为纯铜，电解质中含有足量的铜离子。
通电一段时间后，若A极恰好全部溶解，此时B极质量增加7.68g,溶液质量增0.03g，则合金中Cu、Zn原子个数比为
A、4：
1B、3：
1C、2：
1D、任意比
5．（2分）铅蓄电池的工作原理为：
Pb+PbO2+2H2SO4═2PbSO4+2H2O，研读图，下列判断不正确的是（ ）
A．
K闭合时，d电极反应式：
PbSO4+2H2O﹣2e﹣=PbO2+4H++SO42﹣
B．
当电路中转移0.2mol电子时，I中消耗的H2SO4为0.2mol
C．
K闭合时，II中SO42﹣向c电极迁移
D．
K闭合一段时间后，II可单独作为原电池，d电极为正极
6.根据下列事实：
（1）X+Y2+===X2++Y；
（2）Z+2H2O====Z（OH）2+H2
（3）Z2+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、X>Z>Y>WB、Z>W>X>YC、Z>X>Y>WD、Z>Y>X>W
第四章电化学基础
第一节原电池
原电池：
1、概念：
转化为电能的装置叫做_______
2、组成条件：
①两个的电极
②电解质溶液
③构成闭合回路
3、电子流向：
外电路：
极——导线——极
内电路：
盐桥中离子移向负极的电解质溶液，盐桥中离子移向正极的电解质溶液。
分清内外电路。
4、电极反应：
以锌铜原电池为例：
总反应式：
Zn+2H+=Zn2++H2↑
负极：
反应：
（较活泼金属）
正极：
反应：
（较不活泼金属）
5、正、负极的判断：
（1）从电极材料活泼性：
一般较为负极，较为正极；或金属为负极，非金属为正极；发生反应的为负极，发生反应的为正极。
（2）从电子的流动方向：
电子流为负极，电子流为正极。
（3）从电流方向：
电子流流为负极，电流流为正极。
（4）根据电解质溶液内离子的移动方向：
流向正极，流向负极。
（5）根据电极反应现象：
为负极为正极。
（6）根据电解质溶液：
能与电解质反应的为极，不能与电解质反应的为极。
6、原电池的判断方法
看是否发生氧化还原反应
分析有无外接电源
7、电极反应方程式的书写
a首先判断原电池的正负极
例1镁片和铝片插入氢氧化钠溶液
电极反应为：
负极：
2Al－6e－===2Al3+
正极：
6H2O+6e－===6OH－+3H2↑
或2Al3++2H2O+6e－+2OH－===2AlO2－+3H2↑
例2铜片和铝片同时插入浓硝酸
电极反应为：
负极：
Cu－2e－===Cu2+
正极：
2NO3－+4H++2e－===2NO2↑+2H2O
b要注意电解质溶液的酸碱性
如果是在碱性溶液中，则不可能有H+出现，同样在酸性溶液中，也不能出现OH－。
由于CH4、CH3OH等燃料电池在碱性溶液中，碳元素是以CO32－离子形式存在的，故不是放出CO2。
c还要注意电子转移的数目
在同一个原电池中，负极失去电子的总数一定等于正极得到电子的总数，所以在书写电极反应式时，要注意电荷守恒。
d抓住总的反应方程式
从理论上讲，任何一个自发的氧化还原反应均可设计成原电池。
而两个电极相加即得总的反应方程式。
所以对于一个陌生的原电池，只要知道总的反应方程式和其中的一个电极反应式，就可写出另一个电极反应式。
第二节化学电池
1、电池的分类：
化学电池、太阳能电池、原子能电池
2、化学电池：
借助于化学能直接转变为电能的装置
3、化学电池的分类：
一次电池、二次电池、燃料电池
4、判断电池优劣的主要标准：
①比能量：
单位质量或单位体积所能输出电能的多少
②比功率：
单位质量或单位体积所能输出功率的大小
③电池的可储存时间长短。
一、一次电池
1、常见一次电池：
碱性锌锰电池、锌银电池、锂电池等
2、碱性锌锰电池---KOH作电解质
总反应方程式：
负极（）：
正极（）：
3、锌银电池---KOH作电解质
总反应方程式：
负极（）：
正极（）：
4、锂电池---LiAlCl4溶解在SOCl2中
总反应方程式：
负极（）：
正极（MnO2、CuO、FeS2）：
二、二次电池
1、二次电池：
放电后可以再充电使活性物质获得再生，可以多次重复使用，又叫充电电池或蓄电池。
2、
电极反应：
铅蓄电池
总反应方程式：
PbO2＋Pb＋2H2SO42PbSO4↓＋2H2O
放电：
负极（铅）：
Pb＋
－2e＝PbSO4↓
正极（氧化铅）：
PbO2＋4H+＋
＋2e＝PbSO4↓＋2H2O
充电：
阴极：
PbSO4＋2H2O－2e＝PbO2＋4H+＋
阳极：
PbSO4＋2e＝Pb＋
3、目前已开发出新型蓄电池：
银锌电池、镉镍电池、氢镍电池、锂离子电池、聚合物锂离子电池
三、燃料电池
1、燃料电池：
是使燃料与氧化剂反应直接产生电流的一种原电池；连续的将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能。
燃料电池的电极本身不包含活性物质，只是一个催化转化元件；工作时，燃料和氧化剂连续的由外部供给，在电极上不断地进行反应，生成物不断地被排除，于是电池就连续不断的提供电能。
2、电极反应：
一般燃料电池发生的电化学反应的最终产物与燃烧产物相同，可根据燃烧反应写出总的电池反应，但不注明反应的条件。
，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，不过要注意一般电解质溶液要参与电极反应。
（1）氢氧燃料电池：
铂为正、负极，总反应：
2H2+O2====2H2O
当电解质溶液为酸性（H2SO4作电解质）时：
负极：
2H2－4e=4H+
正极：
Ｏ2＋4e4H+=2H2O
当电解质溶液为碱性（KOH作电解质）时：
负极：
2H2＋4OH－4e＝4H2O
正极：
Ｏ2＋2H2O＋4e＝4OH
（2）CH4燃料电池
用金属铂片插入溶液作电极，电池总反应式为：
CH4＋2O2＋2KOH＝K2CO3＋3H2O
当电解质溶液为酸性（H2SO4作电解质）时：
负极：
CH4＋2H2O－8e＝CO2＋8H+
正极：
2Ｏ2＋8e＋8H+＝4H2O
当电解质溶液为碱性（KOH作电解质）时：
负极：
CH4＋10OH-－8e＝CO32-＋7H2O
正极：
2O2＋4H2O＋8e＝8OH-
（3）CH3OH燃料电池
用金属铂片插入液作电极，电池总反应式为：
2CH3OH＋3O2＋4NaOH＝2Na2CO3＋6H2O
当电解质溶液为酸性（H2SO4）时：
负极：
2CH3OH＋2H2O－12e＝2CO2＋12H+
正极：
3Ｏ2＋12e＋12H+＝6H2O
当电解质溶液为碱性（NaOH）时：
负极：
CH3OH＋16OH-－12e-＝2CO32-＋12H2O
正极：
3O2＋6H2O＋12e-＝12OH-
3、燃料电池的优点：
能量转换率高、废弃物少、运行噪音低
四、废弃电池的处理：
回收利用
课后练习题
1.银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源，它的放电过程可以表示为
Ag2O+Zn+H2O=2Ag＋Zn（OH）2.电池放电时，负极发生反应的物质是（）
A.AgB.ZnC.Ag2OD.Zn（OH）2
2.某金属与盐酸反应产生氢气，该金属与锌组成原电池，锌为负极。
该金属（）
A.铝B.铜C.铁D.镁
3.银锌蓄电池，其电极反应式为：
Zn＋2OH－－2e－＝＝ZnO＋H2O；Ag2O＋H2O＋2e－＝＝2Ag＋2OH－。
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
4.原电池的反应通常是放热反应，在理论上可设计成原电池的化学反应的是（）
A．C（s）+H2O（g）=CO（g）+H2（g）；△H＞0
B．Ba（OH）2•8H2O（s）+2NH4Cl（s）=BaCl2（aq）+2NH3•H2O（l）+8H2O（l）；△H＞0
C．CaC2（s）+2H2O（l）→Ca（OH）2（s）+C2H2（g）；△H＜0
D．CH4（g）+2O2→CO2（g）+2H2O（l）；△H＜0
5.下列关于原电池的叙述正确的是（）
A．原电池将化学能转化为电能
B．原电池负极发生的反应是还原反应
C．原电池在工作时其正极不断产生电子并经过外电路流向负极
D．原电池的电极只能由两种不同的金属构成
6.人们对废旧电池的处理的主要目的是（）
A.回收电池外壳的金属材料B.回收电池中的二氧化锰
C.回收电池中的石墨电极
D.防止电池中的重金属汞、镉、铅对土壤、水源的污染
7.下列关于原电池的叙述中，错误的是（）
A．原电池是将化学能转化为电能的装置
B．用导线连接的两种不同金属同时插入液体中，能形成原电池
C．在原电池中，电子流出的一极是负极，发生氧化反应
D．在原电池中，电子流入的一极是正极，发生还原反应
8锂电池的总反应式是Li＋MnO2＝LiMnO2。
下列说法正确的是（）
A.Li是负极，电极反应为Li－e-＝Li+
B.Li是正极，电极反应为Li＋e-＝Li-
C.MnO2是负极，电极反应为MnO2＋e-＝MnO2-
D.锂电池是一种环保型电池
9，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
10.X、Y、Z都是金属，把X浸入Z的硝酸盐溶液中，X的表面有Z析出，X与Y组成原电池时，Y为电池的负极。
X、Y、Z三种金属的活动性顺序为（）
A.X>Y>ZB.X>Z>YC.Y>X>ZD.Y>Z>X
巩固提高
1.2013年3月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系。
下列叙述错误的是（ ）
A为电池的正极
B．电池充电反应为LiMn2O4=Li1-xMn2O4+xLi
C．放电时，a极锂的化合价发生变化
D．放电时，溶液中的Li+从b向a迁移
3.已知：
锂离子电池的总反应为：
LixC+Li1-xCoO2
C+LiCoO2锂硫电池的总反应为：
2Li+S
Li2S
有关上述两种电池说法正确的是（ ）
A.锂离子电池放电时，Li+向负极迁移
B．锂硫电池充电时，锂电极发生还原反应
C.理论上两种电池的比能量相同
D．右图表示用锂离子电池给锂硫电池充电
4.
下图是在航天用高压氢镍电池基础上发展起来的一种金属氢化物镍电池（MH－Ni电池）。
下列有关说法不正确的是（ ）
A．放电时正极反应为：
NiOOH＋H2O＋e－→Ni（OH）2＋OH－
B．电池的电解液可为KOH溶液
C．充电时负极反应为：
MH＋OH－→＋H2O＋M＋e－
D．MH是一类储氢材料，其氢密度越大，电池的能量密度越高
5.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进行“抛光”，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，黑色会褪去而银恢复光泽，且不会损失，试回答：
（1）食盐的作用是 。
（2）在此原电池反应中，负极发生的电极反应为 ，正极发生的电极反应为 。
（3）反应过程中产生臭鸡蛋气味的气体，溶液中发生的反应为 ，原电池总反应方程式为 。
（4）实际操作中，配制食盐水时，通常还加入一定量的小苏打，其主要作用是 ，这一反应的化学方程式是 。
6“ZEBRA”蓄电池的结构如图所示,电极材料多孔Ni/NiCl2和金属钠之间由钠离子导体制作的陶瓷管相隔.
下列关于该电池的叙述错误的是
A.电池反应中有NaCl生成
B.电池的总反应是金属钠还原三价铝离子
C.正极反应为：
NiCl2+2e－=Ni+2Cl－
D.钠离子通过钠离子导体在两电极间移动
7.燃料电池能有效提高能源利用率，具有广泛的应用前景．下列物质均可用作燃料电池的燃料，其中最环保的是（ ）
A．甲醇B．天然气C．液化石油气D．氢气
8.
Mg-H2O2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。
该电池以海水为电解质溶液，示意图如下。
该电池工作时，下列说法正确的是（）
A.Mg电极是该电池的正极
B．H2O2在石墨电极上发生氧化反应
C．石墨电极附近溶液的pH增大
D．溶液中Cl-向正极移动
9.人工光合作用能够借助太阳能，用CO2和H2O制备化学原料。
下图是通过人工光合作用制备HCOOH的原理示意图，下列说法不正确的是 （ ）
A．该过程是将太阳能转化为化学能的过程
B．催化剂a表面发生氧化反应，有O2产生
C．催化剂a附近酸性减弱，催化剂b附近酸性增强
D．催化剂b表面的反应是CO2 +2H++2e一=HCOOH
10.将如图所示实验装置的K闭合，下列判断正确的是（ ）
A.电子沿Zn→a→b→Cu路径流动
B．片刻后甲池中硫酸根离子浓度增大
C．Cu电极上发生还原反应
D．片刻后可观察到滤纸b点变红色
11.①②③④四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池，①②相连时，外电路电流从②流向①；①③相连时，③为正极；②④相连时，②上有气泡逸出；③④相连时，③的质量减少．据此判断这四种金属活动性由强到弱的顺序是（ ）
A．①③②④B．①③④②C．③④②①D．③①②④
12.一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为CH3CH2OH－4e－+H2O=CH3COOH+4H＋。
下列有关说法正确的是（）
A.检测时，电解质溶液中的H＋向负极移动
B.若有0.4mol电子转移，则在标准状况下消耗4.48L氧气
C.电池反应的化学方程式为：
CH3CH2OH+O2=CH3COOH+H2O
D.正极上发生的反应是：
O2+4e－+2H2O=4OH－
13.铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为：
Fe+Ni2O3+3H2O=Fe（OH）2+2Ni（OH）2，下列有关该电池的说法不正确的是（ ）
A.电池的电解液为碱性溶液，正极为Ni2O3、负极为Fe
B．电池放电时，负极反应为Fe+2OH--2e-=Fe（OH）2
C．电池充电过程中，阴极附近溶液的pH降低
D．电池充电时，阳极反应为2Ni（OH）2+2OH--2e-=Ni2O3+3H2O
14、可用于电动汽车的铝－空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液，铝合金为负极，空气电极为正极。
下列说法正确的是 （ ）
A．以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时，正极反应式为：
O2+2H2O+4e－＝4OH－
B．以NaOH溶液为电解液时，负极反应为：
Al+3OH－－3e－＝Al（OH）3↓
C．以NaOH溶液为电解液时，电池在工作过程中电解液的pH保持不变
D．电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极
15.据报道，摩托罗拉公司的一种以甲醇为原料，以KOH为电解质的用于手机的可充电的高效燃料电池，充一次电可持续使用一个月。
（1）关于该电池的叙述错误的是_____________.
①放电时，正极反应为：
O2 +4e－+4H+ === 2H2O
②放电时，负极反应为：
CH3OH－6e－+8OH－=== CO32－ +6H2O
③充电时，原电池的负极与电源的正极相连接
④充电时，阴极反应为：
4OH－－4e－===2H2O+O2↑
（2）若以熔融的K2CO3为电解质，阳极充入CO2与O2的混合气体。
试写出该燃料电池的电极反应式：
负极______________________；正极________________________。
16..市场上经常见到的标记为Li—ion的电池称为“锂离子电池”。
它的负极材料是金属锂和碳的复合材料（碳作为金属锂的载体），电解质为一种能传导Li+的高分子材料。
这种锂离子电池的电池反应为：
下列说法不正确的是
A．放电时，负极的电极反应式：
Li－e－===Li
+
B．充电时，Li0.85NiO2既发生氧化反应又发生还原反应
C．该电池不能用水溶液作为电解质
D．放电过程中Li+向负极移动
17．将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后发现液滴覆盖的圆周中心区（a）已被腐蚀而变暗，在液滴外沿形成棕色铁锈环（b），如图所示。
导致该现象的主要原因是液滴之下氧气含量比边缘少。
下列说法正确的是
A．液滴中的Cl－由a区向b区迁移
B．液滴边缘是正极区，发生的电极反应为：
O2+2H2O+4e－===4OH－
C．液滴下的Fe因发生还原反应而被腐蚀，生成的Fe2＋由a区向b区迁移，与b区的OH－形成Fe（OH）2，进一步氧化、脱水形成铁锈
D．若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板，在铜铁接触处滴加NaCl溶液，则负极发生的电极反应为：
Cu－2e－===Cu2＋
1.C3.B4.C
5.
（1）作电解质起导电作用
（2）2Al-6e-══2Al3+
3Ag2S+6e-══6Ag+3S2-
（3）2Al3++3S2-+6H2O══2Al（OH）3↓+3H2S↑
2Al+2Ag2S+6H2O══6Ag+2Al（OH）3↓+3H2S↑
（4）除去生成的H2S，防止污染空气
H2S+NaHCO3══NaHS+H2O+CO2↑。
6.B
7.D
8.C
9.C
10.C
11.B
12.C
13.C
14.A
15.答案：
（1）①③④
（2）负极：
CH3OH－6e－+8OH－===CO32－+6H2O；
正极：
O2 +4e－+2H2O=== 4OH－。
16d
17B
1B2B3C4B5C6C
升级会员 