选修四第四章电化学课时学案.docx

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选修四第四章电化学课时学案

第一节原电池

复习巩固：

1、原电池是_______________________________的装置。

原电池反应的本质是________________________反应。

知识点一：

原电池的原理

（1）当电解质溶液为稀H2SO4时：

Zn电极是_____（填“正”或“负”）极，

其电极反应为___________________，该反应是_________（填“氧化”或“还原”，下同）反应；Cu电极是____极，其电极反应为____________,该反应是____反应。

（2）当电解质溶液为CuSO4溶液时：

Zn电极是_____极，其电极反应为______________，该反应是_____反应；Cu电极是___极，其电极反应为____________,该反应________反应.

（3）盐桥：

实验现象：

有盐桥存在时电流计指针发生偏转，即有电流通过电路。

取出盐桥，

得出结论

盐桥的作用：

能产生持续、稳定的电流

盐桥的理解：

盐桥中装有饱和的KCl溶液和琼脂制成的胶冻，胶冻的作用是防止管中溶液流出。

盐桥的作用是什么？

可使由它连接的两溶液保持电中性，否则锌盐溶液会由于锌溶解成为Zn2+而带上正电，铜盐溶液会由于铜的析出减少了Cu2+而带上了负电。

盐桥保障了电子通过外电路从锌到铜的不断转移，使锌的溶解和铜的析出过程得以继续进行。

导线的作用是传递电子，沟通外电路。

而盐桥的作用则是沟通内电路。

指出电池的正负极，并分别写出其中负极和正极的电极反应式以及该电池的总反应方程式。

负极（锌片）：

_____________________（_____________反应）

正极（铜片）：

______________________（____________反应）

电池反应（总化学方程式）_________________________________

电池符号：

Zn︱ZnSO4‖CuSO4︱Cu

_____极盐桥____极

知识点二：

原电池的形成条件，电极判断，

（1）__________________________________________________。

（2）__________________________________________________

（3）____________________________________________力____

（4）________________________________________________

知识点三：

1.原电池的正负极的判断方法（理解记忆）

根据电子流动方向电子流出的极——___极

电子流入的极——___极

①根据电极材料较活泼的电极材料——___极

较不活泼的电极材料——____极

②根据原电池电极发生的反应发生氧化反应的极——____极

发生还原反应的极——____极

③根据电极增重还是减重工作后质量减少的电极——___极

工作后质量增加的电极——____极

④根据电极有气泡冒出工作后，有气泡冒出的电极为___极

2.电解质溶液和电极材料的选择（电池的电极必须导电）

电解质溶液一般要能够与负极发生反应。

但若是两个半反应分别在两个烧杯中进行，则左右

两个烧杯中的电解质溶液应与电极材料具有相同的阳离子。

①活泼性不同的两种金属。

如锌铜原电池，锌作负极，铜作正极

②金属和非金属。

如锌锰干电池，锌作负极，石墨棒作正极

③金属和化合物。

如铅蓄电池，铅版作负极，PbO2作正极

④惰性电极。

如氢氧燃料电池中，两根电极均可用Pt

知识点四：

电流的方向，电子、离子移动的方向（理解记忆）

电流在外线路从极到极。

电子在外线路从极到极，离子在溶液中从极到极

知识网络：

装置特点：

化学能转化为电能。

①、两个活泼性不同金属作电极（或金属与石墨）；

形成条件：

②、电解质溶液（一般与活泼性强的电极发生氧化还原反应）；

原③、形成闭合回路（或在溶液中接触）

电负极：

用还原性较强的物质作负极，负极向外电路提供电子；发生氧化反应。

池基本概念：

正极：

用氧化性较强的物质正极（或惰性电极），正极从外电路得到电子，发生还原反应。

原电极反应方程式：

电极反应、总反应。

失e-,沿导线传递，有电流产生

理

氧化反应负极铜锌原电池正极还原反应

反应原理：

移向

阳离子

溶解

不断

Zn-2e-=Zn2+2H++2e-=2H2↑

电解质溶液

巩固提高：

1、锌铜原电池产生电流时，阳离子（）

A、移向Zn极，阴离子移向Cu极B、移向Cu极，阴离子移向Zn极

C、和阴离子都移向Zn极D、和阴离子都移向Cu极

2、下列装置中电流表指针会发生偏转的是（）

A.1B.2C.3D.4

3、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>bC、c>a>b.>dD、b>d>c>a

4、如图所示，在铁圈和银圈的焊接处，用一根棉线将其悬在盛水的烧杯中，使之平衡；小

心的向烧杯中央滴入CuSO4溶液，片刻后可观察到的现象是

A、铁圈和银圈左右摇摆不定B、保持平衡状态

C、铁圈向下倾斜，银圈向上倾斜D、银圈向下倾斜，铁圈向上倾斜

5、将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是

A．两烧杯中铜片表面均无气泡产生

B．甲中铜片是正极，乙中铜片是负极

C．两烧杯中溶液的pH均增大

D．产生气泡的速度甲比乙慢

6、关于如图所示装置的叙述，正确的是

A．铜是阳极，铜片上有气泡产生

B．铜片质量逐渐减少

C．电流从锌片经导线流向铜片

D．氢离子在铜片表面被还原

7、下列关于实验现象的描述不正确的是

A．把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面出现气泡

B．用锌片做阳极，铁片做做阴极，电解氯化锌溶液，铁片表面出现一层锌

　　C．把铜片插入三氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁

　D．把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，气泡放出速率加快

8.某金属能与盐酸反应产生氢气，该金属与锌组成的原电池中，锌为负极。

该金属（BC）

A.铝B.铜C.铁D.镁

9.下列关于原电池的叙述正确的是（BC）

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

10.一种新型燃料电池，是用两根金属铂做电极插入KOH溶液中，然后向两极上分别通入H2和O2，下解说法不正确的是（）

A．通入H2的电极为负极

B．通入O2的一极电极反应为4H2O+O2+8e=8OH-

C．随着放电的进行，负极附近pH上升D．标准状况下通入5.6LO2完全反应后有1mol电子转移

11.下列关于原电池的叙述中，错误的是（BC）

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

12.在如图所示的装置中，a的金属性比氢要强，b为碳棒，关于此装置的各种叙述不正确的是（B）

A．碳棒上有气体放出，溶液酸性变弱B．a是正极，b是负极

C．导线中有电子流动，电流从a极到b极D．a极上发生了还原反应

14.某原电池的总反应的离子方程式是：

Zn+Cu2+==Zn2++Cu，电极材料分别为锌和铜，电解质溶液为硫酸铜，关于该原电池说法正确的是（BC）

A.铜是阳极，铜片上有气泡产生

B.铜片质量逐渐减少

C.电流从锌片经导线流向铜片D.氢离子在铜片表面被还原

15.

把a、b、c、d四块金属浸泡在稀硫酸中，用导线两两相连可以组成各种原电池。

若a、b相连时，a为负极；c、d相连时，c为负极；a、c相连时，c为正极；b、d相连时，b为正极。

则这四种金属活动性由大到小的顺序为（）

A.a>b>c>dB.a>c>d>bC.c>a>b>dD.b>d>c>a

16．下列装置属于原电池的是（BC）

17.下图中电流表的指针发生偏移，且B棒的质量增加，则可能的情况是（）

A.B为正极，C为CuSO4溶液B.A为正极，C为CuSO4溶液

C.B为正极，C为稀H2SO4溶液D.B为正极，C为稀AgNO3溶液

18、请根据氧化还原反应:

Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+设计成原电池。

19．利用Fe+Cu2+=Fe2++Cu设计一个原电池，画出示意图，写出电极反应。

20．

（1）在一定量的硫酸溶液中，加足量的锌，要使产生的氢气的量保持不变，但反应速率加快，可加入______________溶液，其理由__________________________________________。

（2）在一定量的盐酸溶液中加入足量的锌，要使产生的氢气的量保持不变，但反应速率变慢。

除水外，可加入________晶体，其理由是_______________________________________。

21.以Mg片和Al片为电极，并用导线连接，同时插入NaOH溶液中，负极为_____。

创新提升：

22如图所示，烧杯内盛有浓HNO3，在烧杯中放入用导线相连的铁、铅两个电极，已知原电池停止工作时，Fe、Pb都有剩余。

试写出可能的电极反应式，并指出正、负电极及电极反应类型。

（1）Fe：

____________、___________（可不填满，也可补充，下同）；

（2）Pb片：

__________、____________。

23．把铁棒和锌棒用导线连接插入硫酸铜溶液中有0.2mol电子通过时，负极的质量变化（）

A.减少0.1gB.减少6.5gC.减少5.6gD.增加6.4g

24．由铜、锌和稀硫酸组成的原电池，在工作过程中，电解质溶液的pH（）

A.不变B.先变小后变大C.逐渐变大D.逐渐变小

25．将等质量的A、B两份锌粉装入试管中，分别加入过量的稀硫酸，同时向装A的试管中加入少量CuSO4溶液。

图表示产生氢气的体积V与时间t的关系，其中正确的是（）

26．下列关于实验现象的描述不正确的是（）

A.把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面出现气泡

B.实验室中用稀HNO3溶液与Cu反应制取NO气体反应很慢，加一块石墨使之与Cu接触后反应加快

C.把铜片插入三氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁

D.把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，气泡放出速率加快

27．某原电池的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

28．宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池，其电池反应为2H2+O2=2H2O，电解质溶液为KOH，反应保持在高温下，使H2O蒸发，正确叙述正确的是：

（）

A．H2为正极，O2为负极

B．电极反应（正极）：

O2+2H2O+4e-=4OH-

C．电极反应（负极）：

2H2+4OH-=4H2O-4e-

D．负极发生氧化反应，正极发生还原反应

29．

（1）当K断开时，________上有气泡产生，生成气体对应的离子方程式为__________。

（2）当K闭合时，________片上有气泡。

生成气体对应的离子方程式为____________。

30．在Cu—Zn原电池中，200mLH2SO4溶液的浓度为0.125mol/L，若工作一段时间后，从装置中共收集到0.168L升气体，则流过导线的电子为__________mol，溶液的pH值为_________。

（溶液体积变化忽略不计，已知lg2=0.3lg3=0.5）

第四章第二节化学电源

一、化学电源：

化学电池是将________能变成_____能的装置,它包括_____电池,____电池和_____电池等几类。

1．一次电池

（1）碱性锌锰电池，电解质是KOH，其电极反应：

负极（Zn）：

正极（MnO2）：

总反应：

（2）银锌钮扣电池

（2）锌银电池的负极是Zn，正极是Ag2O，电解质是KOH，其电极总反应如下：

Zn＋Ag2O＋H2O=ZnOH2＋2Ag

负极：

Zn＋2OH－2e＝ZnOH2

正极：

Ag2O＋H2O＋2e＝2Ag＋2OH

银锌电池跟铅蓄电池一样，在使用放电一段时间后就要充电，充电过程表示如下：

阳极：

2Ag＋2OH－2e＝Ag2O＋H2O

阴极：

ZnOH2＋2e＝Zn＋2OH

放电

充电

总反应式：

Zn＋Ag2O＋H2OZnOH2＋2Ag

（3）锂离子电池：

（5）锂电池（非水有机溶剂电解液）

负极：

2Li-2e-=2Li+，正极：

I2+2e-=2I-，总反应：

2Li+I2=2LiI

2．二次电池：

（1）铅蓄电池

放电，电极反应为：

负极：

Pb＋

－2e＝PbSO4↓

正极：

PbO2＋4H+＋

＋2e＝PbSO4↓＋2H2O

充电，其电极反应为：

阳极：

PbSO4＋2H2O－2e＝PbO2＋4H+＋

放电

充电

阴极：

PbSO4＋2e＝Pb＋

蓄电池放电和充电的总反应式：

PbO2＋Pb＋2H2SO42PbSO4↓＋2H2O

3.燃料电池：

燃料电池

燃料电池是一种持续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。

它与一般的化学电源不同，一般化学电池的活性物质储存在电池内部，故而限制了电池的容量，而燃料电池的电极本身不包括活性物质，只是一个催化转化元件。

如：

氢氧燃料电池。

①酸性介质时，电极反应：

负极：

正极：

总反应：

②碱性介质时

电极反应式为：

负极：

H2＋2OH－2e＝2H2O

正极：

Ｏ2＋2H2O＋4e＝4OH

电池总反应式为：

2H2＋Ｏ2＝2H2O

甲烷燃料和氧气燃料电池是用金属铂片插入KOH溶液作电极，

电极反应式为：

负极：

CH4＋10OH－－8e＝

＋7H2O；

正极：

4H2O＋2O2＋8e＝8OH。

电池总反应式为：

CH4＋2O2＋2KOH＝K2CO3＋3H2O

二、书写电极反应式应注意以下几点：

1．电极反应是一种离子反应，遵循书写离子反应的所有规则（如“拆”、“平”）；

2．将两极反应的电子得失数配平后，相加得到总反应，总反应减去一极反应即得到另一极反应；

3．负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得还原产物，与溶液的酸碱性有关

（如＋4价的C在酸性溶液中以CO2形式存在，在碱性溶液中以CO32－形式存在）；

三、废弃电池的回收

废弃电池中含有重金属和酸碱等有害物质.随意丢弃,对生态环境和人体健康有很大的危

害.如果把他当成一种资源,加以回收利用,既可以减少环境污染,又可节约资源.因此,应当

重视废弃电池的回收

四、例题分析：

例1．海水电池（电解质溶液为海水）

负极：

4Al-12e-=4Al3+，正极：

3O2+6H2O+12e-=12OH-

总反应：

4Al+3O2+6H2O=4Al（OH）3

例2．汽车的启动电源常用铅蓄电池。

其结构如图所示，放电时其电池反应如下：

PbO2+Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O根据此反应判断，下列叙述中正确的是（A）

A．Pb是负极B．PbO2得电子，被氧化

C．负极反应是Pb+SO42-+2e-=PbSO4D．电池放电时，溶液酸性增强

例3．熔融盐燃料电池具有高的放电效率，因而受到重视，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为负极燃气，空气与CO2的混合气为正极助燃气，已制得在6500C下工作的燃料电池，试完成有关的电极反应式：

解析：

负极反应式为：

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

正极反应式为：

2CO2+O2+4e-=2CO32-

电池总反应式：

2CO+O2=2CO2

巩固提高：

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、下列说法不正确的是（）

A、原电池中，负极上发生的反应是氧化反应

B、原电池中，电流从负极流向正极

C、铜锌原电池中放电时，溶液中的阴离子向负极移动，阳离子向正极移动

D、碱性锰锌电池是一次电池，铅蓄电池是二次电池

3、燃料电池是一种新型电池，它主要是利用燃料在燃烧过程中把化学能直接转化为电能．氢

氧燃料电池的基本反应是：

X极：

O2（g）＋H2O（l）＋2e－＝＝2OH－

Y极：

H2（g）＋2OH－--2e－＝＝2H2O（l）

下列判断正确的是（）

A、X是正极B、Y是正极

C、Y极发生还原反应D、Y极发生氧化反应

4.锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而受到了普遍重视，目前已研制成功多种锂电池。

某种锂电池的总反应式是Li＋MnO2＝LiMnO2。

下列说法正确的是（BC）

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

5.锰锌干电池在放电时总反应方程式可以表示为：

（BC）

Zn（s）＋2MnO2＋2NH4＋＝Zn2+＋Mn2O3（s）＋2NH3＋H2O在此电池放电

时正极（碳棒）上发生反应的物质是

A.ZnB.碳C.MnO2和NH4+D.Zn和NH3

6.据报到，锌电池可能取代目前广泛使用的铅蓄电池，因为锌电池容量大，而且没有铅污染。

其电池反应为：

2Zn＋O2＝2ZnO原料为锌粒，电解液和空气。

下列叙述正确的是（BC）

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

7.日常所用的干电池的电极分别为碳棒和锌皮，以糊状NH4Cl和ZnCl2作电解质（其中加入MnO2氧化吸收H2）,电极反应可简化为：

Zn－2e－==Zn2+；2NH4++2e－==NH3+H2,根据上述叙述判断下列说法正确的是（）

A.干电池中锌为正极，碳为负极

B.干电池工作时，电子由锌极经外电路流向碳极

C.干电池长时间连续工作时，内装糊状物可能流出腐

蚀用电器

D.干电池可实现化学能向电能的转化和电能向化学能的转化

8.用于人造地球卫星的一种高能电池―银锌蓄电池，其电极反应式为：

Zn＋2OH－－2e－＝ZnO＋H2O；Ag2O＋H2O＋2e－＝2Ag＋2OH－。

据此判断氧化银是（BC）

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

9．废电池的污染引起人们的广泛重视，废电池中对环境形成污染的主要物质是（）

A．锌B．汞C．石墨D．二氧化锰

创新提升：

充电

10、据报道，最近摩托罗拉公司研发了一种由甲醇和氧气以及强碱做电解质溶液的新型手机电池，电量可达现在使用的镍氢电池或锂电池的十倍，可连续使用一个月才充一次电。

其电池反应为：

2CH3OH+3O2+4OH—2CO32—+6H2O，则下列说法错误的是（）

A．放电时CH3OH参与反应的电极为正极

B．充电时电解质溶液的pH逐渐增大

C．放电时负极的电极反应为：

CH3OH－6e－＋8OH－＝CO32—+6H2O

D．充电时每生成1molCH3OH转移6mol电子

11、某可充电的锂离子电池以LiMn2O4为正极，嵌入锂的碳材料为负极，含Li+导电固体为电解质。

放电时的电池反应为：

Li+LiMn2O4==Li2Mn2O4。

下列说法正确的是（）

A．放电时，LiMn2O4发生氧化反应

B．放电时，正极反应为：

Li++LiMn2O4+e-==Li2Mn2O4

C．充电时，LiMn2O4发生氧化反应

D．充电时，阳极反应为：

Li++e-==Li

放电

12、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）

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

13、高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。

高铁电池的总反应为

下列叙述不正确的是

A．放电时每转移3mol电子，正极有1molK2FeO4被氧化

B．充电时阳极反应为：

Fe（OH）3—3e—+5OH—=FeO

+4H2O

C．放电时负极反应为：

Zn—2e—+2OH—=Zn（OH）2

D．放电时正极附近溶液的碱性增强

14．某甲烷—氧气燃料电池的结构如右下图所示，该电池的两个电极均由多孔碳制成，以30%KOH溶液为电解质溶液，气体由多孔碳孔隙逸出并在电极表面放电，其总反应的化学方程式为：

CH4+2O2+2KOH

K2CO3+3H2O。

下列说法中正确的是（）

A．用多孔碳作电极，是为了增大气体与溶液的接触面积，加快气体的放电速率

B．若b处通入的气体为氧气，则B极为负极

C．当发生反应的O2为5.6L（标准状况）时，则有2mol电子发生转移

D．正极的电极反应为CH4+10OH－－8e－

CO32－+7H2O，放电一段时间后该极附近溶液的pH降低

e－

15．电脑右图是2004年批量生产的笔记本电脑所用的甲醇燃料电池的结构示意图。

甲醇在催化剂作用下提供质子（H+）和电子，电子经外电路、质子经内电路到达另一极与氧气反应，电池总反应为2CH3OH+3O22CO2+4H2O。

下列说法正确的是（）

A．左电极为电池的正极，a处通入的物质是甲醇

B．右电极为电池的负极，b处通入的物质是空气

C．负极反应式为：

CH3OH+H2O－6e－CO2+6H+

D．正极反应式为：

O2+2H2O+4e－4OH－

16．下图是某空间站能量转化系统的局部示意图，其中燃料电池采用KOH为电解液，下列有关说法中不正确的是（）

向日面时