鲁科版选修1 主题3课题1电池探秘 学案.doc

课题1 电池探秘名师导航知识梳理一、电池是怎样工作的1.原电池是把_转化成_的装置。原电池原理是把氧化还原中的氧化反应和还原反应分在正、负两极上进行，还原剂在_极上失去电子发生_反应，电子通过导线流向正极；氧化剂在_极上得到电子发生_反应。2.原电池的形成条件：_；_；_。二、认识几种电池（1）铅酸蓄电池的正极是pbo2，其反应式为pbo2+4h+2e-=pbso4+2h2o，负极是pb，其反应式为_。（2）燃料电池：氢气、甲烷、煤气等燃料作_极燃气，氧气、空气等氧化剂作_极燃气。疑难突破1.如何判断原电池的两极？剖析：原电池正负极的判断方法：由组成电极的材料判断，一般是活泼性较强的金属为负极，活泼性弱的金属或能导电的非金属为正极。根据电流方向或电子流向判断，电流是由正极流向负极；电子是由负极流向正极。根据原电池内离子的定向移动判断，在原电池的电解质溶液中，阳离子移向正极，阴离子移向负极。根据原电池两极发生的变化判断，负极总是失电子发生氧化反应，正极得电子发生还原反应。根据现象判断，溶解的一极为负极，增重或有气泡放出的一极是正极。2.下图哪种装置可以形成原电池？剖析：原电池形成的条件可具体为四点：（1）能发生氧化还原反应。（2）活泼性不同的两极材料。（3）有电解质溶液。（4）能构成闭合回路。问题探究 问题：小强家的电线晚上出了问题，处铜线和铝线的接头处“长满了灰色、绿色的粉末”。只有铝、铜接头处易生锈吗？不同金属的接头处都易生锈吗？探究：小强找来了铜丝、铝丝、铁丝和锌条，将四种不同金属两两相连，同种金属与同种金属间也相连，共组合成10组导线接头。把它们共同放置在室外某处，经过一段时间的风吹雨淋之后，再观察它们生锈的情况。几个月后出现的现象应分别是：不同种金属的接口处锈蚀比较严重。典题精讲【例1】 熔融盐燃料电池具有高的发电效率,因而受到重视。可用li2co3和na2co3的熔融盐混合物作电解质,co为阳极燃气,空气与co2的混合物为阴极助燃气,制得650 下的燃料电池。完成下列电极反应式:阳极反应2co+2-4e-=4co2:阴极反应式:_；电极总反应式:_。思路解析：熔融盐作电解质,所以要使电荷守恒时只能用来配平,此时阳极实质发生了氧化反应,即相当于负极,阴极相当于正极,助燃气o2在正极上得到电子,再与co2气体反应生成,反应式为o2+co2+4e-=2。正极和负极反应相加得总反应:2co+o2=2co2。答案：阴极反应式: o2+co2+4e-=2电极总反应式: 2co+o2=2co2【例2】 锌锰干电池是普通使用的化学电源，其中含有mno2、nh4cl、zncl2等的糊状物，以锌筒为负极材料，石墨为正极材料。一节干电池，电动势e=1.5 v，内电阻r=0.25 ，对外供电时效率=75%。该干电池的工作原理是：zn+2mno2+=zn2+mn2o3 +2nh3+h2o。(1)写出该干电池放电时的电极反应式：正极：_，负极：_；该电池用久了，其外壳就会变软，主要原因是_。(2)该电池的正极反应前后经历了下列两个反应：+2e-2nh3+h22mno2+h2=mn2o3+h2o如果正极反应没有mno2的参与，电池将难以持续稳定地工作，主要理由是_。思路解析：(1)据该干电池的工作原理：zn+2mno2+=zn2+mn2o3+2nh3+h2o，知失电子发生氧化反应的是zn(反应中作还原剂)，所以负极反应式为：zn-2e-zn2+；在干电池反应中mno2作氧化剂得电子被还原，其正极反应为：化学方程式负极反应式=正极反应式，即得2mno2+2e-mn2o3+2nh3+h2o。因此随着电池反应进行，作负极的zn失去电子被消耗，同时电池内部的mno2粉末与铵盐反应生成了h2o。随着zn的消耗，锌筒变薄，又有水生成，使电池变软了。(2)如果电池内部没有mno2，那么正极上得电子后生成的h2就难于迅速散失。生成的h2就附着在电极上，使电池的内阻增大，当增大到一定程度，电池就会停止工作。答案：(1)zn-2e-zn2+2mno2+2e-mn2o3+2nh3+h2o锌筒变薄，又有水生成(2)生成的h2就附着在电极上，使电池的内阻增大【例3】 等质量的两份锌粉a、b,分别加入过量同浓度的硫酸,同时向a中加入少量饱和cuso4溶液,发生反应生成氢气,用下图中各图表示生成氢气的体积(v)与时间(t)的关系,其中最合理的是_做出选择的理由是_思路解析：a中加入cuso4溶液,则zn+cu2+=zn2+cu被锌置换出的铜覆盖在锌表面,形成原电池,使产生氢气的速率加快,反应所需要的时间缩短。同时由于置换铜时消耗了一部分锌,所以完全反应放出的氢气体积比b小。答案：d 锌置换出铜,锌、铜在酸中发生原电池反应，生成氢气的速率加快；锌与cu2+反应导致与h+反应的锌减少，a生成的氢气比b少知识导学 复习相关知识氧化还原反应：（1）化合价降低得电子氧化剂发生还原反应；（2）化合价升高失电子还原剂发生氧化反应。 重点掌握原电池的概念、组成条件和工作原理，弄清原电池产生电流的实质，进而理解实际生产和生活中使用的电池是根据原电池工作原理而设计的实用、方便、高效的各种各样的“原电池”。 关键要弄清几种电池的正负极以及发生的电极反应。疑难导析 氧化还原反应是学习该节的基础，然后再结合物理知识来理解。简记为：（1）电池负极电子流出的极失电子的极活泼金属发生氧化反应（2）电池正极电子流入的极得电子的极还原反应关键弄清原电池的形成条件,其中的四个条件缺一不可。根据原电池的工作原理:要有电子的定向移动形成电流,所以：就要有活动性不同的两极发生电子的得失。电子需沿着闭合回路流动。问题导思 关键明确原电池反应原理的应用。通过设计对比实验:在相同的条件下,同种金属相接和不同种金属相接,结果不同种金属的接口处锈蚀比较严重，原因是活泼性不同的金属可构成原电池。典题导考绿色通道：在燃料电池中,燃料所在的极为负极,氧化剂所在的极为正极,只要抓住这一规律,并注意电极反应式的书写技巧,这一类题目便可迎刃而解。【典题变式1】 银器皿表面时间长了逐渐变黑色，这是由于生成硫化银，设计用原电池原理加以除去，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，黑色会褪去而银不会损失。在此原电池反应中，负极发生的反应为_；正极发生的反应为_；反应过程产生有臭鸡蛋气味的气体，则原电池总反应方程式为_。答案：负极:ag2s+2e-=2ag+s2-正极:al-3e-=al3+总反应方程式:3ag2s+2al+6h2o=6ag+2al(oh)3+3h2s绿色通道：一次电池锌锰电池，是完全依据原电池原理设计的。因此解题时，要运用原电池工作原理进行分析。电池的电极反应式书写，依赖原电池总反应方程式。一般电极反应的规律是：正极：氧化剂+ne-还原产物；负极：还原剂氧化产物+ne-。同时也要注意电池中的介质对电极反应的影响。【典题变式2】 1.据报道，锌电池可能取代目前广泛使用的铅蓄电池，因为锌电池容量更大，而且没有铅污染。其电池反应为：2zn+o2=2zno，原料为锌粒、电解质溶液和空气。则下列叙述正确的是（ ）a.锌为正极，空气进入负极反应 b.负极反应为znzn2+2e-c.正极发生氧化反应 d.电解质溶液肯定不是强酸2.镍镉可充电电池，电极材料是cd和nio(oh)，电解质是koh，放电时的电极反应式是：cd+2oh-cd(oh)2+2e-，2nio(oh)+2h2o+2e-2ni(oh)2+2oh-。下列说法不正确的是（ ）a.电池的总反应式是cd+2nio(oh)+2h2o2ni(oh)2+cd(oh)2b.电池充电时，镉元素被还原c.电池放电时，电池负极周围溶液的ph不断增大d.电池充电时，电池的负极和电源的正极连接答案：1.bd 2.cd绿色通道：此类题考查原电池的应用之一：形成原电池可以加快反应。要注意量的关系：锌与酸，谁少量生成氢气由谁决定，所以若锌不足还应