高中化学《原电池》教案3 新人教版选修4[1]

1、第26讲 原电池 化学电源考点1原电池原理1原电池的反应原理：自发的、放热的氧化还原反应原电池的电路工作原理：(外电路)负极失去电子，电子经导线流向正极。(内电路)溶液中阴阳离子发生定向移动， 向负极移动， 向正极移动。2原电池的电极和电极反应：正极：符号“+”，得到电子，发生 负极：符号“”，失去电子，发生 以锌铜电池(电解液H2SO4溶液)为例： 电子经导线流向正极氧化反应 还原反应失电子 Zn Cu 得电子 锌溶解 SO42 铜极不变 Zn2e=Zn2+阴离子向负极移动；阳离子向正极移动 2H+2e=H23原电池形成的一般条件：(1)两极： 的金属(或一种是金属，另一种是非金属导体)。(

2、2)电解质溶液：电极必与电解质溶液接触。(3)形成闭合回路：电极相互接触或 连接。特别提醒：原电池形成还有一个隐蔽条件：能发生自发的氧化还原反应例1在下图所示的装置中，能够发生原电池反应的是（ ） A B C D E F 解析 A两个电极相同，所以不能发生原电池反应；C中液体为非电解质乙醇，所以不能发生原电池反应；F不能形成闭合电路，所以不能发生原电池反应。【答案】B、D、E。规律总结掌握形成原电池的一般条件.考点2常用的化学电源和新型化学电源 1实用电池的特点实用电池一般具有以下的特点：（1）能产生比较稳定而且较高电压的电流；（2）安全、耐用且便于携带,易于维护；（3）能够适用于各种环境；（

3、4）便于回收处理,不污染环境或对环境的污染影响较小；（5）能量转换率 。2几种常见的电池和新型电池分类及反应原理简介化学电池分类: 电池(如锌锰干电池、碱性锌锰电池) 电池(又叫充电电池或蓄电池)(如铅蓄电池) 电池(如氢氧燃料电池)(1)一次电池碱性锌锰电池 构成:负极是锌,正极是MnO2,正极是KOH工作原理:负极 Zn+2OH2e=Zn(OH)2；正极:2MnO2+2H2O+2e=2MnOOH+2OH总反应式:Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2特点:比能量较高,储存时间较长,可适用于大电流和连续放电。钮扣式电池(银锌电池)锌银电池的负极是Zn，正极是Ag20，电解质

4、是KOH，总反应方程式：Zn+Ag20=2Ag+ZnO 特点：此种电池比能量大，电压稳定，储存时间长，适宜小电流连续放电。锂电池 锂电池用金属锂作负极，石墨作正极，电解质溶液由四氯化铝锂(LiAlCl4)溶解在亚硫酰氯(SOC12)中组成。 锂电池的主要反应为：负极：8Li8e8Li+ ；正极：3SOC12+8eSO32+2S+6Cl 总反应式为：8Li+3SOC12=6LiCl+Li2SO3+2S特点：锂电池是一种高能电池，质量轻、电压稳定、工作效率高和贮存寿命长的优点。(2)二次电池铅蓄电池:(1)铅蓄电池放电原理的电极反应负极：Pb+S0422ePbSO4； 正极：Pb02+4H+S04

5、2+2ePbSO4+2H20总反应式：Pb+PbO2+2H2SO42PbS04+2H2O(2)铅蓄电池充电原理的电极反应 阳极：PbSO4+2H2O2e=PbO2+4H+SO42；阴极：PbSO4+2e=Pb+SO42总反应：2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4 镍一镉碱性蓄电池 构成:放电时镉(Cd)为负极,正极是NiO(OH),电解液是KOH工作原理:负极:Cd+2OH2e=Cd(OH)2；正极:2NiO(OH)+2H2O+2e=2Ni(OH)2+2OH 总反应式:特点：电压稳定、使用方便、安全可靠、使用寿命长，但一般体积大、废弃电池易污染环境。(3)燃料电池氢氧燃料电池当

6、用碱性电解质时，电极反应为：负极：2H2+40H4e4H20；正极：02+2H20+4e40H总反应：2H2+022H2O甲烷燃料电池该电池用金属铂片插入KOH溶液中作电极，在两极上分别通甲烷和氧气；负极：CH4+10OH8e=CO32+7H2O；正极：2O2+4H2O+8e=8OH总反应方程式为：CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2OCH3OH燃料电池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CH3OH和O2，则发生了原电池反应。负极：2CH3OH +16OH12e=2CO32+12H2O；正极：3O2+6H2O+12e=12OH总反应方程式为：2CH3OH+3O2+

7、4KOH=2K2CO3+6H2O3正确书写电极反应式(1)列出正负电电极上的反应物质,在等式的两边分别写出反应物和生成物。(2)在反应式的左边写出得失电子数,使得失电子 。（得失电子守恒）(3)使质量守恒。电极反应式书写时注意:负极反应生成物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该写入负极反应式;若正极上的反应物质是O2，且电解质溶液为中性或碱性，则H2O必须写入正极反应式，且生成物为OH,若电解液为酸性，则H+必须写入反应式中,生成物为H2O。电极反应式的书写必须遵循离子方程式的书写要求。(4)正负极反应式相加得到 。若能写出总反应式,可以减去较易写出的

8、电极反应式,从而写出较难书写的电极方程式。例2 （08江苏卷）镍镉（Ni-Cd）可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：Cd + 2NiOOH +2H2O Cd(OH)2 + 2Ni(OH)2有关该电池的说法正确的是（ ）A充电时阳极反应：Ni(OH)2 e + OH- = NiOOH + H2OB充电过程是化学能转化为电能的过程C放电时负极附近溶液的碱性不变D放电时电解质溶液中的OH-向正极移动解析 本题是考查常见的镍镉（Ni-Cd）可充电电池的工作原理。由充电时方程式中的Cd和Ni的化合价的变化可知，充电时Ni(OH)2作阳极，电解质

9、溶液为KOH，所以电极反应式为：Ni(OH)2e OH-=NiOOHH2O；Cd(OH)2作阴极，Cd(OH)22e =Cd2OH；充电的过程是将电能转化为化学能，放电时，Cd作负极，Cd2e2OH =Cd(OH)2，Cd周围的c(OH)下降，OH向负极移动。【答案】A。 方法技巧: 二次电池首先需要判断什么情况下是原电池，什么情况下是电解池，二次电池充电时是电解池，放电时是原电池。充电和放电是在两种不同的条件下发生的，充电是在外接电源条件下发生的非自发氧化还原反应, 放电是在无外接电源条件下发生的自发氧化还原反应。考点3原电池PH值的变化和简单计算1在原电池工作时，由于 失去电子进入电解溶液

10、，正极附近的阳离子得到电子从溶液中析出,可能会引起溶液PH值的变化。(1)当负极产生的金属离子结合溶液中的H时,电极附近的溶液PH值 。当正极O2得电子时结合溶液中的水时，生成OH使溶液中的PH值增大。(2)电池工作时整个溶液PH值的变化必须从总反应式来分析。当电解液中酸被消耗时，溶液PH值增大，当电解质溶液中碱被消耗时，溶液PH值减小。2原电池的有关计算电子守恒法是依据氧化剂与还原剂 相等这一原则进行计算的。电子守恒法是氧化还原计算的最基本的方法。计算时可由电极反应式中的氧化剂(或还原剂)与失去的电子(或得电子)之间的关系进行计算。例3 (2007年高考理综宁夏卷，原电池)(14分)(1)将

11、锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池，两电极间连接一个电流计。锌片上发生的电极反应：_；银片上发生的电极反应：_。(2)若该电池中两电极的总质量为60 g，工作一段时间后，取出锌片和银片洗净干燥后称重，总质量为47 g，试计算：产生氢气的体积(标准状况)；通过导线的电量。(已知NA = 6.021023 /mol，电子电荷为1.601019 C)解析 (1)根据金属活泼性分析得出锌片为负极，银片为正极，相应电极反应为：Zn2e = Zn2；2H2e = H2。 (2)锌片与银片减轻，是因与酸反应： Zn2H = Zn2H2 转移2e = =得V(H2) = 4.5 L； Q = 3.8104 C。【答案】(1)Zn2e = Zn2； 2H2e = H2(2)V(H2) = 4.5 L； Q = 3.81