标准课-高三-化学-选修4-教学教案11第十一讲 原电池构造及特点.docx

第十一讲 原电池构造及特点、化学电源教学目标1了解原电池的工作原理：2能够书写电极反应式和电池反应方程式。3了解常见的化学电源的种类及其工作原理；4知道化学电源在生产、生活和国防中的实际应用。知识梳理知识点一、原电池的基本构造及工作原理1原理：（1）从能量转化来看：化学能电能的装置；（2）从化学反应来看：还原剂失的电子经导线传给氧化剂，使氧化、还原反应分别在两个电极上进行2原电池的构成条件：（1）两个电极：由两种活动性不同的金属或其他能导电的非金属材料组成注：很活泼的金属不可作负极，如K、Na、Ca等（2）两电极必须浸在电解质溶液中注：电解质溶液中的正、负离子的定向移动形成内电路（3）两电极间要用导线连接形成闭合回路典型例题1.（2014朝阳高二期末1）下列设备工作时，将化学能转化为电能的是答案：B2.（2014朝阳高二期末11）根据I、II图不能判断不正确的是A、的反应原理均是Zn+Cu2+=Zn2+Cu B、中均有电子转移，均是把化学能转化为电能利用C随着反应的进行，、中CuSO4溶液颜色均渐渐变浅D取a中溶液，加足量Ba（NO3）2溶液，过滤后向滤液中加AgNO3溶液，有沉淀产生答案：B知识点二、正负极判断1由电极材料判断： 较活泼金属作负极，失电子还原性较弱的金属作正极，得电子特例：Mg、Al作电极，NaOH电解液，此时Al做负极；2根据两极发生的变化判断：负极失电子，发生氧化反应；正极得电子，发生还原反应；3根据电流方向或电子流动方向判断：电流流动方向：正极经外电路流向负极；电子流动方向：负极经外电路流向正极，与电流方向相反；4根据电解质溶液内离子定向移动方向判断：规律：电解液中的阴离子移向负极；阳离子移向正极；典型例题1.（2014朝阳高二期末2）下列叙述不正确的是铁表面镀锌，铁作阳极船底镶嵌锌块，锌作负极，以防船体被腐蚀钢铁吸氧腐蚀的正极反应：O2+2H2O+4e-=4OH-钢铁发生吸氧腐蚀时，铁作负极被氧化：Fe-3e-=Fe3+A. B. C. D.答案：D2. （2011-2012人大附高二第二学期期末28）（6分）（1）A、B、C三个烧杯中分别盛有相同物质的量浓度的稀硫酸 B中Sn极的电极反应式为 2H+2e- =H2 ， 比较A、B、C中铁被腐蚀的速率，由快到慢的顺序是 BAC （2）某同学想在铁片上镀一层铜，请在框内画出能够实现这一目的的装置图（请用化学式标出电极和电解质溶液的名称）知识点三、电极方程式的书写1先确定原电池的正负极，列出正负极上的反应物质，并标出相同数目电子的得失。2注意负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存。若不共存，则该电解质溶液中的阴离子应写入负极反应式；若正极上的反应物质是O2，且电解质溶液为中性或碱性，则水必须写入正极反应式中，且O2生成OH-，若电解质溶液为酸性，则H+必须写入正极反应式中，O2生成水。3正负极反应式相加得到电池反应的总反应式。若已知电池反应的总反应式，可先写出较易书写的书写电极反应式，然后在电子守恒的基础上，总反应式减去较易写出的书写电极反应式，即得到较难写出的书写电极反应式。典型例题1.（2013西城区南区期末22）依据氧化还原反应：设计的原电池如图所示。请回答：（1）电极X的材料是 Cu （填化学式，下同）。（2）在电解质溶液Y中所有离子的浓度大小关系是c(NO3-)c(Ag+)c(H+)c(OH-) （3）银电极为电池的 正 （填“正”或“负”）极，该极发生的电极反应是： Ag+e-=Ag 知识点四、化学电源1铜-锌原电池（1）三反应总反应方程式：Zn+Cu2+=Zn2+ + Cu负极：锌极，失电子，发生氧化反应，Zn2e-=Zn2+正极：铜极，得电子，发生还原反应，Cu2+2e-= Cu（2）三方向电子：由锌经过外电路到铜 电流：由铜经过外电路到锌电解质溶液中：阳离子移向正极，阴离子移向负极（盐桥中的K+、Cl）（3）三变化负极：质量减少（溶解） 特例：铅蓄电池正极：有气泡产生溶液：质量增加，pH增大，H2SO4浓度减小2碱性锌锰电池碱性锌锰电池的负极是Zn，正极是MnO2，电解质是KOH负极：Zn+2OH-2e-=Zn(OH)2正极：2MnO22H2O2e=2MnOOH（氢氧化氧锰）2OH总反应：Zn2MnO22H2O=2MnOOHZn(OH)2碱性锌锰电池比普通锌锰电池性能好，它的比能量和可储存时间具有提高，适用于大电流和连续放电，是民用电池的升级换代产品之一。3铅蓄电池（充电电池）负极：Pb-2e-+SO42-=PbSO4 正极：PbO2+4H+2e-+SO42-=PbSO4+2H2O总反应：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O4锌银电池 锌银电池的负极是Zn，正极是Ag2O，电解质是KOH负极：Zn2OH2e=Zn(OH)2正极：Ag2OH2O2e=2Ag2OH总反应：ZnAg2OH2O=Zn(OH)22Ag这种电池比能量大、电压稳定，储存时间长，适宜小电流连续放电，常制成纽扣式微型电池，广泛用于电子手表、照相机、计算器和其他微型电子仪器。典型例题1. （20122013人大附高二下学期期末12）电池是人类生产和生活中重要的能量来源各式各样电池的发明是化学对人类的一项重大贡献下列有关电池的叙述正确的是（ ）A锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细B氢氧燃料电池可将热能直接转变为电能C氢氧燃料电池工作时氢气在负极被氧化D太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅答案：C2. （2011-2012人大附高二第二学期期末1） 废电池造成污染的问题日益受到关注集中处理废电池的首要目的是（ ）A回收石墨电极B利用电池外壳的金属材料C防止电池中渗泄的电解液腐蚀其他物品D防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染答案：D3. （2011-2012人大附高二第二学期期末15）如图为一原电池的结构示意图，下列说法中，错误的是（ ）ACu电极为正电极B 原电池工作时，电子从Zn电极流出C原电池工作时的总反应为：Zn+Cu2+=Zn2+CuD盐桥（琼脂-饱和KCl溶液）中的K+移向ZnSO4溶液答案：D巩固练习1、（07年全国高考化学1）将铜棒和铝棒用导线连接后插入浓硝酸溶液中，下列叙述正确的是( )A该装置能形成原电池，其中铝是负极B该装置能形成原电池，其中铜是负极C该装置不能形成原电池D以上说法均不正确答案：B2、 下列关于右图所示装置的叙述，正确的是( )铜锌金属导线稀硫酸A氢离子在铜片表面被还原 B铜片质量逐渐减少C电流从锌片经导线流向铜片 D铜是负极，铜片上有气泡产生 答案：A3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浓硝酸比稀硝酸更能氧化金属铜答案：B4在用Zn、Cu片和稀H2SO4组成的原电池装置中，经过一段时间工作后，下列说法中正确的是( )A锌片是正极，铜片上有气泡产生B电流方向是从锌片流向铜片C溶液中H2SO4的物质的量减少D电解液的pH保持不变答案：C5一个原电池的总反应的离子方程式是ZnCu2Zn2Cu，该反应的原电池的正确组成是( )ABCD正极ZnCuZnFe负极CuZnAgZn溶液CuCl2H2SO4CuSO4CuCl2答案：D6以Mg片和Al片为电极，并用导线连接，同时插入NaOH溶液中，下列说法正确的是( )AMg片作负极，电极反应：Mg2eMg2BAl片作负极，电极反应：Al4OH3e2H2OC电子从Mg电极沿导线流向Al电极DAl片上有气泡产生答案：B7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（ ）在外电路中，电流由铜电极流向银电极 正极反应为：Ag+e-=Ag实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同A BC D答案：D8有A、B、C、D四种金属，当A、B组成原电池时，电子流动方向A B ；当A、D组成原电池时，A为正极；B与E构成原电池时，电极反应式为：E2-+2e-E，B-2e-B2+则A、B、D、E金属性由强到弱的顺序为( )AABED BABDE CDEAB DDABE答案：D9分别放置在下图所示装置（都盛有0.1 molL-1的H2SO4溶液）中的四个相同的纯锌片，腐蚀最慢的是（ ） 答案：D10下列事实能说明Al的金属活动性比Cu强的是( )A常温下将铝和铜用导线连接组成原电池放入到氢氧化钠溶液中B常温下将铝和铜用导线连接组成原电池放入到稀盐酸溶液中C与氯气反应时，铝失去3个电子，而铜失去2个电子D常温下，铝在浓硝酸中钝化而铜不发生钝化答案：B11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答案：B12从铜、铁及碳棒中选取合适的电极材料设计一个原电池，实现如下反应3Cu8HNO3(稀)3Cu(NO3)22NO4H2O，则负极为 Cu ，电极反应式为 3Cu6e3Cu2 ，正极应选 碳棒 ，电极反应式为 8H2NO3-6e2NO4H2O 。13下列装置能否形成原电池?若能，请写出各电极反应式和总的反应式。答案：能形成原电池的有：装置1(为铜锌原电池)；装置2(为钢铁吸氧腐蚀的原理；装置3(为干电池的工作原理)；装置4(与铜锌原电池原理类似，)。拓展提升1下列关于原电池的叙述中，正确的是( ) A原电池能将化学能转变为电能 B原电池的负极得电子，发生还原反应C原电池工作时，其正极不断产生电子并经外电路流向负极D原电池的电极一定要由两种不同的金属组成答案：A2某原电池总反应的离子方程式为：2Fe3+Fe3Fe2，不能实现该反应的原电池是( ) A正极为Cu，负极为Fe，电解质为FeCl3溶液B正极为C，负极为Fe，电解质为Fe（NO3）3溶液C正极为Fe，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 溶液答案：CD3理论上不能设计为原电池的化学反应是（ ） ACH4(g)2O2(g) CO2(g)2H2O(1)；H0BHNO3(1)NaOH(1) NaNO3(1)H2O(1)；H0C2H2(g)O2(g) 2H2O(1)；H0D2FeCl3(1)Fe(s)=3FeCl2(1)；H0答案：B4（07年全国II理综）在盛有稀H2SO4的烧杯中放入导线连接的锌片和铜片，下列叙述正确的是( )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逸出答案：D5如图所示的装置中，a在金属活动顺序表中位于氢前，b为碳棒，关于此装置的各种叙述不正确的是（ ）A导线中有电子流动，电子从a极流到b极B碳棒上有气体放出，溶液pH变大Ca极上发生了氧化反应Da是正极，b是负极答案：D6如图所示装置中都盛有0.lmol/L 的NaCl溶液，放置一段时间后装置中的四块相同锌片腐蚀速率由快到慢的正确顺序是 （ ）A B C D答案：D7将纯锌片和纯铜片按图所示插入相同浓度的稀硫酸中，以下有关叙述正确的是( )A甲装置中电能转化为化学能 B乙装置中电能转化为化学能C甲装置中铜片表面有气泡产生 D乙装置中铜片表面有气泡生成答案：C8有下列各组材料，再加上导线和合适的容器，通过正确的连接后能产生电流的是（ ）选 选项AB CD电极 材料Cu片、石墨Cu片、Cu片Zn片、Cu片Fe片、Cu片液 体无水乙醇CuSO4溶液蔗糖溶液稀盐酸答案：D9在理论上不能用于设计原电池的化学反应是( )AHCl( aq )+NaOH( aq ) NaCl( aq )+H2O(l)；H 0B2CH3OH( l )+3O2( g ) 2CO2( g )+4H2O( l )；H 0C4Fe(OH)2( s )+2H2O( l )+O2( g ) 4Fe(OH)3( s )；H 0D2H2( g )+O2( g ) 2H2O( l )；H 0答案：A10有关下图所示原电池的叙述不正确的是 （ ）A电子沿导线由Cu片流向Ag片B正极的电极反应是Ag+e=AgCCu片上发生氧化反应，Ag片上发生还原反应D用该电池电解饱和食盐水，3.2 g Cu溶解时生成1.12 L Cl2答案：D11(2014温州一模)已知反应AsO2I2HAsOI2H2O是可逆反应。设计如图装置(C1、C2均为石墨电极)，分别进行下述操作：.向B烧杯中逐滴加入浓盐酸.向B烧杯中逐滴加入40% NaOH溶液结果发现电流计指针均发生偏转。据此，下列判断正确的是()A操作过程，C1为正极B操作过程中，盐桥中的K移向B烧杯溶液C操作过程中，C2棒上发生的反应为：AsO2H2e=AsOH2OD操作过程中，C1棒上发生的反应为：2I2e=I2答案：C12(2014粤西北九校联考)将洁净的金属片A、B、C、D分别放置在浸有盐酸的滤纸上面并压紧(如图所示)。在每次实验时，记录电压表指针的移动方向和电压表的读数如下表所示：金属电子流动方向电压/VAAFe0.76BFeB0.18CCFe1.31DDFe0.28已知构成原电池两电极的金属活动性相差越大，电压表读数越大。请判断：(1)A、B、C、D四种金属中活性最