苏教版选修四专题1第2单元《化学能与电能的转化》第1课时 学案2.doc

第二单元 化学能与电能的转化第1课时 原电池及化学电源问题探究1与图1中原电池的装置相比较，图2装置有什么特点？ 图1 图2图2中双液原电池具有的特点是：（1）具有盐桥。取下盐桥，无法形成闭合回路，反应不能进行，可控制原电池反应的进行。（2）两个半电池完全隔开，cu2无法移向锌片，可以获得单纯的电极反应，有利于最大程度地将化学能转化为电能。特别提醒盐桥盐桥中通常装有含琼胶的kcl饱和溶液。当其存在时，随着反应的进行，zn棒中的zn原子失去电子成为zn2进入溶液中，使znso4溶液中zn2过多，带正电荷。cu2获得电子沉积为cu，溶液中cu2过少，so过多，溶液带负电荷。当溶液不能保持电中性时，将阻止放电作用的继续进行。盐桥的存在就避免了这种情况的发生，其中cl向znso4溶液迁移，k向cuso4溶液迁移，分别中和过剩的电荷，使溶液保持电中性，反应可以继续进行。问题探究2如何设计电池？利用反应fe3zn=fe2zn2设计一个带盐桥的原电池，并画出实验装置图，并指出正极为_，电极反应式为_。负极为_，电极反应式为_。此装置中盐桥的作用为_。根据反应zn2fe3=zn22fe2知该反应中的氧化反应为zn2e=zn2，故应采用zn片作负极，还原反应为2fe32e=2fe2，故应选择比zn不活泼的金属或非金属石墨等作正极，根据应选择与电极材料相同的阳离子的电解质溶液作电解液，故负极区应选含zn2的盐溶液如znso4溶液，正极区选含fe3的溶液作电解液如fecl3、fe2(so4)3溶液等。正极pt2fe32e=2fe2 负极znzn2e=zn2 盐桥的作用使两个半电池连成一个通路；使两溶液保持电中性。特别提醒原电池的设计从理论上讲，任何一个自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。关键是选择合适的电解质溶液和两个电极。1.电解质溶液：一般能与负极反应，或者溶解在溶液中的物质(如o2)与负极反应。2.电极材料：一般较活泼的金属作负极，较不活泼的金属或非金属导体作正极。问题探究3怎样书写电极反应式？有一纽扣电池，其电极分别为zn和ag2o，以koh溶液为电解质溶液，电池的反应方程式为znag2oh2o=2agzn(oh)2。其中zn发生氧化反应，是负极，电极反应式是zn2e2oh=zn(oh)2。ag2o发生还原反应，是正极，电极反应式是ag2o2eh2o = 2ag2oh。特别提醒电极反应式的书写1. 一般电极反应式的书写方法（1）定电极，标得失。按照负极发生氧化反应，正极发生还原反应，判断出电极反应产物，找出得失电子的数量。（2）看环境，配守恒。电极产物在电解质溶液的环境中，应能稳定存在，如碱性介质中生成的h应让其结合oh生成水。电极反应式要依据电荷守恒和质量守恒、得失电子守恒加以配平。（3）两式加，验总式。两电极反应式相加，与总反应方程式对照验证。2. 已知总反应式，书写电极反应式（1）分析化合价，确定正极、负极的反应物与产物。（2）在电极反应式的左边写出得失电子数，使得失电子守恒。（3）根据质量守恒配平电极反应式。燃料电池（1）氢氧燃料电池用pt作电极，不断充入燃料(h2)和氧化剂(o2)，分别在两极发生氧化反应和还原反应，电池反应方程式是2h2o2=2h2o。氢氧燃料电池在不同介质中的电极反应介质负极反应式正极反应式酸性2h24e=4ho24h4e=2h2o中性2h24e=4ho22h2o4e=4oh碱性2h24e4oh=4h2oo22h2o4e=4oh（2）燃料电池的燃料除氢气外，还有甲烷、甲醇、肼、氨等。若将用导线相连的两个铂电极插入koh溶液中，然后向两极分别通入甲醇(ch3oh)和氧气，发生原电池反应。在负极发生氧化反应的是ch3oh，其产物最终是h2o、co。负极反应式是2ch3oh12e16oh=2co12h2o正极反应式是3o26h2o12e=12oh电池反应式是2ch3oh3o24oh=2co6h2o【例1】下列有关原电池的说法中正确的是()a在内电路中，电子由正极流向负极b在原电池中，相对较活泼的金属作负极，不活泼的金属作正极c原电池工作时，正极表面一定有气泡产生d原电池工作时，可能会伴随着热能变化【例2】分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是()a中mg作负极，中fe作负极b中mg作正极，电极反应式为6h2o6e=6oh3h2c中fe作负极，电极反应式为fe2e=fe2d中cu作正极，电极反应式为2h2e=h2【例3】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4li2socl2=4liclsso2。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_。【答案与解析】 1.da项，内电路中不存在电子的移动；b项，若是由铝、镁、氢氧化钠溶液构成的原电池，则负极是铝；c项，若是由锌、铜、硫酸铜溶液构成的原电池，则正极表面析出铜，没有气泡产生。2.b 解析中mg不与naoh溶液反应，而al能和naoh溶液反应失去电子，故al是负极；中fe在浓硝酸中钝化，cu和浓hno3反应失去电子作负极，a、c错；中电池总反应为2al2naoh2h2o=2naalo23h2，负极反应式为2al8oh6e=2alo4h2o，二者相减得到正极反应式为6h2o6e=6oh3h2，b正确；中cu是正极，电极反应式为o22h2o4e=4oh，d错。3.（1）锂4li4e=4li （2）2socl24e=4clsso2 解析分析反应的化合价变化，可知li失电子，被氧化，为还原剂，socl2得电子，被还原，为氧化剂。（1）负极材料为li(还原剂)，4li4e=4li。（2）正极反应式可由总反应式减去负极反应式得到：2socl24e=4clsso2。1关于右图装置的叙述，正确的是()a铜是负极，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后生成h22如图，在盛有稀硫酸的烧杯中放入用导线连接的电极x、y，外电路中电子流向如图所示，关于该装置的下列说法正确的是()a外电路的电流方向为x外电路yb若两电极分别为fe和碳棒，则x为碳棒，y为fecx极上发生的是还原反应，y极上发生的是氧化反应d若两电极都是金属，则它们的活动性顺序为xy3如图所示装置中，可观察到电流计指针偏转，m棒变粗，n棒变细，由此判断下表中所列m、n、p物质，其中可以成立的是()mnpa锌铜稀硫酸溶液b铜锌稀盐酸c银锌硝酸银溶液d锌铁硝酸铁溶液4按下图装置实验，若x轴表示流出负极的电子的物质的量，则y轴应表示()c(ag) c(no) a棒的质量 b棒的质量 溶液的质量a b c d5对于原电池的电极名称，叙述错误的是()a发生氧化反应的一极为负极 b正极为电子流入的一极c比较不活泼的金属为负极 d电流流出的一极为正极6在如图所示的装置中，a的金属活动性比氢要强，b为碳棒，关于此装置的各种叙述不正确的是()a碳棒上有气体放出，溶液ph变大 ba是正极，b是负极c导线中有电子流动，电子从a极流向b极 da极上发生了氧化反应7如图所示，烧杯内盛有浓hno3，在烧杯中放入用铜线相连的铁、铅两个电极，已知原电池停止工作时，fe、pb都有剩余。下列有关说法正确的是()afe比pb活泼，始终作负极bfe在浓hno3中钝化，始终不会溶解c电池停止工作时，烧杯中生成了fe(no3)3d利用浓hno3作电解质溶液不符合“绿色化学”思想8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方程式为limno2=limno2，下列说法正确的是()ali是正极，电极反应式为lie=li bli是负极，电极反应式为lie=licmno2是负极，电极反应式为mno2e=mnodli是负极，电极反应式为li2e=li29由锌片、铜片和200 ml稀h2so4组成的原电池如图所示。（1）原电池的负极反应式是_，正极反应式是_。（2）电流的方向是_。（3）一段时间后，当在铜片上放出1.68 l(标准状况下)气体时，h2so4恰好消耗一半。则产生这些气体的同时，共消耗_g锌，有_个电子通过了导线，原硫酸的物质的量浓度是_(设溶液体积不变)。小测4 原电池及化学电源1.d 2.d 3.c 4.d 5.c 6.b 7.d 8. b 10 (1)zn2e=zn22h2e=h2 (2)由cu极流向zn极 (3)4.