原电池学案.docx

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原电池学案

第二节原电池化学电源（第一课时）

考点一　原电池的工作原理

【教学重难点】原电池工作原理能写电极反应式和电池反应式

【自主学习】«优化设计»94页基础梳理、自主巩固

【合作探究】1．概念：

原电池是将　　　　转化为　　　　的装置。

2．构成原电池的条件：

（1）一般有两个　　　　　　的电极。

（2）将电极插入　　　　　　中。

（3）用导线连接电极构成　　　　　　。

（4）能自发进行的　　　　　　。

3．电极及电极反应

（1）负极：

电子　　　　、电流　　　　的一极，电解质溶液内，一般是　　　　离子

移向的那一极，通常是活泼性较　　　　的金属，电极上发生　　　　反应。

（2）正极：

电子　　　　、电流　　　　的一极，电解质溶液内，一般是　　　　离子

移向的那一极，通常是活泼性较　　　　的金属，电极上发生　　　　反应。

题组

1．判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。

（1）在原电池中，发生氧化反应的一极一定是负极

（2）在原电池中，负极材料的活泼性一定比正极材料强

（3）在原电池中，正极本身一定不参与电极反应，负极本身一定要发生氧化反应

（4）带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池电流持续时间长

（5）在“锌-硫酸铜溶液-铜”原电池中，锌为负极，发生还原反应

（6）原电池工作时，溶液中的阳离子向负极移动，盐桥中的阳离子向正极移动

（7）原电池放电时，电流方向由电源的负极流向正极（×）

（8）两种活泼性不同的

金属组成原电池的两极，活泼金属一定作负极

2．在铜锌原电池中，以硫酸铜为电解质溶液，锌为____极，电极上

发生的是________反应，电极反应式为______________________；

锌片上观察到的现象为________________________；铜为____极，

电极上发生的是________反应，电极反应式是________________

铜片上观察到的现象是____________________。

原电池总反应的离子方程式为____________。

3．下图装置能组成原电池并产生电流的是

4．用铜片、银片、Cu（NO3）2溶液、AgNO3溶液、

导线和盐桥（盛有KNO3-琼脂的U形管）构成一个

原电池，见图。

以下有关该原电池的叙述正确的是

①在外电路上，电流由铜电极流向银电极

②正极反应：

Ag++e-===Ag

③盐桥中的NO3-移向AgNO3溶液，K+移向Cu（NO3）2溶液

④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池的总反应相同

A．①②　　　B．②③　　　C．②④　　　D．③④

5．下列关于装置图（如右图）的叙述不正确的是（　　）

A．装置中，电流计Ⓖ的指针不偏转B．锌是负极，铜是正极

C．电子从锌极流出，经导线流入铜极D．锌极消耗，铜极上有铜析出

6．根据右图，下列判断正确的是（　　）

A．烧杯a中的溶液pH降低B．烧杯b中发生氧化反应

C．烧杯a中发生的反应为2H++2e-

H2↑

D．烧杯b中发生的反应为2Cl--2e-

Cl2↑

7．分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是

A．①②中Mg作负极，③④中Fe作负极

B．②中Mg作正极，反应为6H2O＋6e－=6OH－＋3H2↑

C．③中Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋

D．④中Cu作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑

8．根据下图，下列判断中正确的是（　　）

A．烧杯a中的溶液pH降低

B．烧杯b中发生氧化反应

C．烧杯a中发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑

D．烧杯b中发生的反应为2Cl－－2e－===Cl2↑

第二节原电池化学电源（第二课时）

考点二　原电池原理应用

【教学重难点】比较金属活动性设计原电池金属的腐蚀

【自主学习】«优化设计»95页基础梳理、自主巩固

【合作探究】

题组

1．有A、B、C、D、E五块金属片，进行如下实验：

（1）A、B用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，A极为负极，活动性________；

（2）C、D用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，电流由D→导线→C，活动性________；

（3）A、C相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，C极产生大量气泡，活动性________；

（4）B、D相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，D极发生氧化反应，活动性________；

（5）用惰性电极电解含B离子和E离子的溶液，E先析出，活动性________。

综上所述，这五种金属的活动性从强到弱的顺序为________________。

2．把a、b、c、d四块金属浸入稀硫酸中，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为（　　）

A．a>b>c>dB．a>c>d>bC．c>a>b>dD．b>d>c>a

3．将两份过量的锌粉a、b分别加入定量的稀硫酸，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，

产生H2的体积V（L）与时间t（min）的关系正确的是（　　）

4．请运用原电池原理设计实验，验证Cu2＋、Fe3＋的氧化性强弱。

请写出电极反应式：

负极________________________，

正极__________________________，

并在方框内画出实验装置图，要求用烧杯和盐桥，

并标出外电路电子流向。

5．某校化学兴趣小组进行探究性活动：

将氧化还原反应：

2Fe3＋＋2I－

2Fe2＋＋I2设计

成带盐桥的原电池。

提供的试剂：

FeCl3溶液、KI溶液；其他用品任选。

请回答下列问题：

（1）请画出设计的原电池装置图，并标出电极材料、电极名称及电解质溶液。

（2）发生氧化反应的电极反应式为___________________________________________。

（3）反应达到平衡时，外电路导线中________（填“有”或“无”）电流通过。

（4）平衡后向FeCl3溶液中加入少量FeCl2固体，当固体全部溶解后，则此时该溶液中电极变

为________（填“正”或“负”）极。

6．

（1）根据反应：

Fe+2Fe3+=3Fe2+设计的原电池如右图所示，盐桥内装琼脂-饱和KNO3溶液。

①电解质溶液X是　　　　；电解质溶液Y是　　　　。

②写出两电极的电极反应式：

铁电极：

　　　　　　　　；碳电极：

　　　　　　　　。

③外电路中的电子是从　　电极流向　　电极。

（填“Fe”或“C”）

④盐桥中向X溶液中迁移的离子是　　　　（填字母）。

A.K+B.NO3-C.Ag+D.SO4-

7．由A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验。

装置

现象

二价金属A

不断溶解

C的质量增加

A上有气

体产生

根据实验现象回答下列问题：

（1）装置甲中负极的电极反应式是____________________________________________

（金属用对应字母表示）。

（2）装置乙中正极的电极反应式是____________________________________________。

（3）装置丙中溶液的pH________（填“变大”“变小”或“不变”）。

（4）四种金属活泼性由强到弱的顺序是_________________________________________。

第二节原电池化学电源（第三课时）

考点三　化学电源

【教学重难点】了解常见化学电源的种类及工作原理

【自主学习】«优化设计»96页基础梳理、自主巩固

【基础梳理】

1．一次电池——干电池

（1）NH4Cl、ZnCl2和淀粉作电解质溶液

负极：

正极：

2NH4+2e-==2NH3↑+H2、2MnO2+H2

Mn2O3+H2O

电池总反应：

（2）碱性锌锰干电池（电解质：

KOH）

负极（Zn）：

正极（MnO2）：

电池总反应：

Zn+2MnO2+2H2O

2MnOOH+Zn（OH）2

2．燃料电池

氢氧燃料电池

氢氧燃料电池

电池总反应式：

2H2+O2

2H2O

酸性

负极反应式

正极反应式

碱性

负极反应式

正极反应式

甲烷燃料电池

（1）酸性电解质（铂为两极，电解液为H2SO4溶液）

正极：

　　　　　　　　　　　　　　　；负极：

　　　　　　　　　　　　　　　；

总反应：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

（2）碱性电解质（铂为两极，电解液为KOH溶液）

正极：

　　　　　　　　　　　　　　　；负极：

　　　　　　　　　　　　　　　；

总反应：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

甲醇燃料电池

（1）酸性电解质（铂为两极，电解液为H2SO4溶液）

正极：

　　　　　　　　　　　　　　　；负极：

　　　　　　　　　　　　　　　；

总反应：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

（2）碱性电解质（铂为两极，电解液为KOH溶液）

正极：

　　　　　　　　　　　　　　　；负极：

　　　　　　　　　　　　　　　；

总反应方程式：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

3．二次电池（可充电电池）

铅蓄电池（负极：

　　　；正极：

　　　　；电解质：

H2SO4溶液）的充放电过程：

Pb（s）+PbO2（s）+2H2SO4（aq）

2PbSO4（s）+2H2O（l）

①放电过程

负极：

　（　　　反应）正极：

　（　　　反应）

总反应：

②充电过程（是放电反应的逆过程）

阴极：

　　　　　　　　　　　　　　（接电源的　　极，　　　反应）

阳极：

　　　　　　　　　　　　　　（接电源的　　极，　　　反应）

电池总反应：

4．科学家制造出一种使用固体电解质的高效燃料电池。

一个电极通入空气，另一个电极通入燃料蒸气。

其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2固体，它在高温下能传导O2-（其中氧化反应发生完全）。

以丙烷（C3H8）代表燃料。

（1）电池的负极反应式为　。

（2）放电时固体电解质里的O2-向　　　　（填“正”或“负”）极移动。

第二节原电池化学电源（第四课时）

题组一　判断正、负极，书写化学电源电极反应式

1．LiSOCl2电池可用于心脏起搏器。

该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4SOCl2。

电池的总反应可表示为4Li＋2SOCl2===4LiCl＋S＋SO2↑。

请回答下列问题：

（1）电池的负极材料为__________，发生的电极反应为___________________________。

（2）电池正极发生的电极反应为___________________________________________。

2．MgAgCl电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池，电池反应方程式为2AgCl＋Mg===Mg2＋＋2Ag＋2Cl－。

试书写该电池的正、负极电极反应式。

负极：

____________________________，正极：

____________________________。

3．铝空气海水电池：

以铝板为负极，铂网为正极，海水为电解质溶液，空气中的氧气与铝反应产生电流。

电池总反应为4Al＋3O2＋6H2O===4Al（OH）3；

负极：

_______________________________；正极：

_______________________________。

题组二　“一池多变”的燃料电池

4．以甲烷燃料电池为例来分析不同的环境下电极反应式的书写。

（1）酸性介质（如H2SO4）

负极：

___________________________；正极：

__________________________；

总反应式：

___________________________。

（2）碱性介质（如KOH）

负极：

_________________________________；正极：

__________________________________；

总反应式：

__________________________________________________________。

（3）固体电解质（高温下能传导O2－）

负极：

______________________________；正极：

_______________________________；

总反应式：

____________________________________________________。

（4）熔融碳酸盐（如熔融K2CO3）环境下

负极：

______________________________；正极：

______________________________；

总反应式：

_______________________________________________________。

题组三　“久考不衰”的可逆电池

5．一种碳纳米管能够吸附氢气，可作二次电池（如下图所示）的碳电极。

该电池的电解质溶液

为6mol·L－1的KOH溶液。

（1）写出放电时的正、负极电极反应式。

负极：

正极：

6．（2014·新课标全国卷Ⅱ，12）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．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Li＋从b向a迁移

7．如图所示，是原电池的装置图。

请回答：

（1）若C为稀H2SO4溶液，电流表指针发生偏转，B电极材料为Fe且做负极，则A电极上发生的电极反应式为____________________；反应进行一段时间后溶液C的pH将________（填“升高”“降低”或“基本不变”）。

（2）若需将反应：

Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋设计成如上图所示的原电池装置，则A（负极）极材料为____，B（正极）极材料为_____，溶液C为_____。

（3）若C为CuCl2溶液，Zn是________极，Cu极发生________反应，电极反应为_________________________________________。

反应过程溶液中c（Cu2＋）________。

（4）CO与H2反应还可制备CH3OH，CH3OH可作为燃料使用，用CH3OH和O2组合形成的质子交换膜燃料电池的结构示意图如下：

电池总反应为2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O，则c电极是________（填“正极”或“负极”），c电极的反应方程式为______________________________________________。

若线路中转移2mol电子，则上述CH3OH燃料电池，消耗的O2在标况下的体积为______L。

原电池化学电源周练1

1．下列关于装置图（如右下图）的叙述不正确的是（　　）

A.装置中，电流计Ⓖ的指针不偏转

B.锌是负极，铜是正极

C.电子从锌极流出，经导线流入铜极

D.锌极消耗，铜极上有铜析出

2．根据右图，下列判断正确的是（　　）

A.烧杯a中的溶液pH降低

B.烧杯b中发生氧化反应

C.烧杯a中发生的反应为2H++2e-

H2↑

D.烧杯b中发生的反应为2Cl--2e-

Cl2↑

3．实验发现，298K时，在FeCl3酸性溶液中加入少量锌粒后，Fe3+立即被还原成

Fe2+。

据该实验事实设计了如右图所示的原电池装置。

下列有关说法正确的是（　　）

A.该原电池的正极反应式：

Zn-2e-

Zn2+

B.左烧杯中溶液的红色逐渐褪去

C.该电池铂电极上有气泡出现

D.该电池总反应式为3Zn+2Fe3+

2Fe+3Zn2+

4．微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理

如下图所示。

下列有关微生物电池的说法错误的是（　　）

A.正极反应中有CO2生成

B.微生物促进了反应中电子的转移

C.质子通过交换膜从负极区移向正极区

D.电池总反应式为C6H12O6+6O2

6CO2+6H2O

5．利用人工光合作用合成甲酸的原理为

2CO2+2H2O

2HCOOH+O2，装置如右图所示，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

6．有A、B、C、D、E五块金属片，进行如下实验：

①A、B用导线相连后，同时浸入稀硫酸中，

A极为负极；②C、D用导线相连后，同时浸入稀硫酸中，电流由D→导线→C；③A、C用导线

相连后，同时浸入稀硫酸中，C极产生大量气泡；④B、D用导线相连后，同时浸入稀硫酸中，

D极发生氧化反应；⑤用惰性电极电解含B离子和E离子的溶液，E先析出。

据此判断五种金属

的活动性顺序是（　　）

A.A>B>C>D>E　　　B.A>C>D>B>EC.C>A>B>D>ED.B>D>C>A>E

7．有A、B、C、D四种金属，做如下实验：

①将A与B用导线连接起来，浸入电解质溶液中，

B不易腐蚀；②将A、D分别投入等物质的量浓度的盐酸中，D比A反应剧烈；③将铜浸入B

的盐溶液里，无明显变化，如果把铜浸入C的盐溶液里，有金属C析出。

据此判断它们的活

动性由强到弱的顺序是（　　）

A.A>B>C>D　　　　B.C>D>A>BC.D>A>B>CD.A>B>D>C

8．下列电池工作时，O2在正极放电的是（　　）

A.锌锰电池

B.氢燃料电池

C.铅蓄电池

D.镍镉电池

9．某简易电池如右下图所示，离子可在琼脂中移动。

放电时，下列说法错误的是（　　）

A.锌极上电极反应式为Zn-2e-

Zn2+

B.MnO2得电子被还原

C.N通过琼脂向锌极移动

D.外电路中电流的方向从碳棒到锌片

【例题6】　近几年开发的甲醇燃料电池是采用铂作电极，电池中的质子交换膜只允许质子和水分子通过。

其工作原理的示意图如下：

请回答下列问题：

（1）Pt（a）电极是电池的　　　　极，电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　；Pt（b）电极发生　　　　（填“氧化”或“还原”）反应，电极反应式为　　　　　　　　　。

（2）电池的总反应式为　。

（3）如果该电池工作时电路中通过2mol电子，则消耗的CH3OH有　　　　mol。

13．某实验小组同学对电化学原理进行了一系列探究活动。

（1）如图为某实验小组依据氧化还原反应：

（用离子方程式表示）____________________设计的原电池装置，反应前，电极质量相等，一段时间后，两电极质量相差12g，导线中通过________mol电子。

（2）其他条件不变，若将CuCl2溶液换为NH4Cl溶液，石墨电极反应式为___________，这是由于NH4Cl溶液显________（填“酸性”“碱性”或“中性”），用离子方程式表示溶液显此性的原因___________________________________________，

用吸管吸出铁片附近溶液少许置于试管中，向其中滴加少量新制饱和氯水，写出发生反应的离子方程式：

__________________________________，然后滴加几滴硫氰化钾溶液，溶液变红，继续滴加过量新制饱和氯水，颜色褪去，同学们对此做了多种假设，某同学的假设是：

“溶液中的＋3价铁被氧化为更高的价态。

”如果＋3价铁被氧化为FeO

，试写出该反应的离子方程式：

_________________________________________________。

（3）如图其他条件不变，若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n型，如图所示。

一段时间后，在甲装置铜丝附近滴加酚酞溶液，现象是____________，电极反应为___________________；乙装置中石墨

（1）为________极（填“正”“负”“阴”或“阳”），乙装置中与铜丝相连石墨电极上发生的反应式为________________，产物常用__________检验，反应的离子方程式为____________。

【题组训练1】

1.（2015·韶关翁源中学）以甲醇、空气、氢氧化钾溶液为原料、石墨为电极可构成燃料电池。

已知该燃料电池的总反应式为2CH3OH+3O2+4OH-

2C

+6H2O，该电池中负极上的电极反应式是2CH3OH-12e-+16OH-

2C

+12H2O，则正极上发生的电极反应为　　　　　　　　　　。

2.下图为绿色电源“二甲醚燃料电池”的工作原理示意图。

（a、b均为多孔性Pt电极）

请填空：

（1）b电极是　　　　（填“正”或“负”）极。

（2）a电极上的电极反应式为　。

3.将两个石墨电极插入KOH溶液中，向两极分别通入CH4和O2，构成甲烷燃料电池。

其负极的电极反应式是　　　　　　　　　　　　　。

【例题7】　（2015·江苏卷）一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如下图。

下列有关该电池的说法正确的是（　　）

A.反应CH4+H2O

3H2+CO，每消耗1molCH4转移12mol电子

B.电极A上H2参与的电极反应式为H2+2OH--2e-

2H2O

C.电池工作时，C

向电极B移动

D.电极B上发生的电极反应式为O2+2CO2+4e-

2C

5.（2015·三门峡模拟）近年来科学家正在研制一种高容量、低成本锂-铜空气燃料电池。

该电池通过一种复杂的铜腐蚀现象产生电力，其中放电过程为2Li+Cu2O+H2O

2Cu+2Li++2OH-，下列说法不正确的是（　　）

A.放电时，Li+透过固体电解质向Cu极移动

B.放电时，负极的电极反应式为CuO+H2O+2e-

Cu+2OH-

C.通空气时，铜被腐蚀，表面产生Cu2O

D.整个反应过程中，铜相当于催化剂

原电池化学电源周练2

1．（2014·新课标Ⅱ卷）2013年3月我国科学家报道了如右图所示的水溶液锂离子电池体系。

下列叙述错误的是（　　）

A.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Li+从b向a迁移

2．（2014·全国卷）右图所示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.放电时正极反应式为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