高二化学原电池知识讲解

1、一、教学内容:1、原电池2、化学电源二、重点、难点1、理解原电池原理，并能正确判断原电池的两极，熟练 书写电极反应式。2、掌握构成原电池的条件，并会进行简单的原电池设计3、了解一次电池、二次电池、燃料电池的基本构造、反 应原理及应用。（一）原电池1、原电池的定义：将化学能直接转变为电能的装置1IZnSO CuSO4分析：锌片、铜片插入稀硫酸中，锌片有气泡产生，铜片上没有气泡产生，这是因为在金 属活动性顺序表中，锌排在氢的前面，容易失去电子，能置换酸中的氢，铜排在氢的后面，不能置换酸中的氢。把锌片和铜片用导线连起来后， 铜上有气泡放出而锌上没有是因为锌是比较活泼的金属，锌片的锌原子失电子变成锌离

2、子，溶解在溶液里。锌原子失去电子通过导线流到铜片上，而溶液中的氢离子从铜片上得到电子变成氢原子，二个氢原子组成了氢分子。（盐桥的作用：可使由它连接的两溶液保持电中性，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。）用心爱心专心2、原电池的原理：从化学反应来看，较活泼的金属发生氧化反应, 电子从较活泼的金属（负极）流向较不活泼的金属（正极）。3、原电池的电极：原电池有两个电极，一个是 正极，一个是负极, （1）原电池中电子 流出的一极称为负极，该极上发生氧化反应。负极：电子流出，较活泼，（锌片）：Zn-2e =Zn 2+ （氧化反应）（2）原电池电子 流入的一

3、极称为正极，该极上发生还原反应。正极：电子流入，较不活泼， （铜片）：2H+2e=H 2 T （还原反应）（3）电子的流动方向：负极-正极（4）电流的流动方向：正极负极（5）离子的移动方向：阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。4、组成原电池的条件：有两种活动性不同的金属（或一种是非金 属导体）作电极；电极材料均插入电解质溶液中；两极相连形成闭合 回路。5、原电池反应的应用：（1）比较金属的活泼性一一活泼金属作负极被损耗，不活泼金属作正极。（2）依据原电池反应的原理防止金属的腐蚀，保护金属。【知识归纳U原电池正负极的判断方法根据电极材料判断：一般是活泼的金属为负极，活泼性较弱的 金属或能导电的非

4、金属为正极。根据电流方向（或电子流动方向）判断：电流是由正极流向负用心爱心专心极；电子流动方向是由负极流向正极。在原电池的电解质溶液中，阳根据离子的定向流动方向判断: 离子移向的极是正极，阴离子移向的极是负极。根据发生的反应来判断：原电池的负极总是失电子发生氧化反 应，其正极总是得电子发生还原反应。【知识归纳2】电极反应式的书写原电池的工作原理可以用电极方程式表示原电池两电极上所发 生的反应。书写电极方程式时，应写清楚正极、负极；在电极后面括一个括号，写电极材料名称；然后再书写原子(分 子)或离子的符号，以及得失电子的数目；最后配平并在反应物、生成物的符号间写等号。 (注意：正负极 反应式之和

5、为电池反应的总反应方程式。如果已知电池反应的总反应 方程式，一般先写出较易写出的电极反应式， 然后用总方程式减去较 易写出的电极反应式得较难写的电极反应式。)(二)化学电源1、实用电池的特点：(1)能产生稳定而具有较高电压的电流；(2)安全、耐用且便于携带；(3)能够适用于特殊用途；(4)便于回收处理，不污染环境或对环境产生影响较小。2、化学电池主要分类： 一次电池、二次电池、燃料电池。用心爱心专心3、一次电池：一次电池的种类有普通干电池、碱性锌镒电池、锌银电池、锂电池正极 材料负极 材料正极反应式负极反应式普通干 电池MnO2Zn2NH4+2e =2NH3+H2 H2+ 2MnO2 = Mn

6、2O3 +H2O2+Zn 2e = ZnZn2+4NH3=Zn(NH32+碱性锌 镒电池MnO2Zn2MnO2+2H2O+2e一=2MnOOH+2OH_ .一Zn+2OH -2e =Zn (OH) 2锌银 电池Ag2OZn一Ag2O+H2O+2e =2Ag+2OHZn+2OH -2e =ZnO+H 2O4、二次电池：铅蓄电池为典型的可充电电池。(1)铅蓄电池：放电的电极反应为：负极：Pb+ SO2 2e-= PbSOj正极：PbO+ 4H+ + SO2 + 2e -= PbSOj + 2H2O充电的电极反应为：阳极：PbSO+2HO- 2e-= PbQ+4H+ + SO2阴极：PbSO+2e

7、= Pb+SO2总反应式：PbOa+Fb+NHafS 善墓 2Pbs5 I +2比0 充电(2)银锌蓄电池：放电的电极反应为：负极：Zn+20H = 2eZn(OH正极：Ag2O+H2O+2e-= 2Ag + 2OH 一充电的电极反应为：阳极：2Ag+20H 2eAg2。+ H2O阴极：Zn OH 2+2e一= Zn+2OH -总反应式：Zn+AgiO+ HQ 普里 Zh(OH)3+2Ag 充电6、燃料电池：用心爱心专心(1)氢氧燃料电池负极：H+2OH 2e 一= 2Ho正极：O 2+2H84e-= 40H电池总反应式为：2hl+ O 2= 2H2O(2)甲烷燃料电池负极：CH+ 100H

8、8e-= C02 +7H0正极：4H0+ 202+8e一= 80H电池总反应式为：CH+ 2Q+ 2K0H= (C0+ 3H0【归纳总结】燃料电池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C0形式存在，在 碱性溶液中以C0T形式存在)；(4)溶液中不存在0 :在酸性溶液中它与 H结合成在碱 性或中性溶液中它与水结合成 0H。用心爱心专心【

9、典型例题】例1、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分析：图中锌、铜、硫酸、导线构成了一个原电池装置，锌做负极，失去电子，失去的 电子经导线转移到铜片上，H+从铜片表面获得电子而被还原，铜是正极，其质量在反应中不会改变，故A、B项错误，电流的方向与电子的运动方向相反，即从铜片经导线流向锌片,故C项错误。答案选D。例3、有a、b、c、d四种金属，将a与b用导线联结起来，浸入电解质溶液中，b不易腐蚀。将a、d分别投入等浓度盐酸中，d比a反应剧烈。将铜浸入 b的盐溶液中，无明显变化。如果把铜浸入 c的

10、盐溶液中，有金属 c析出。据此判断它们的活动性由强到弱的顺序是 ()A、dcabB、dabcC、dbacD、badc分析：判断金属的活动性强弱有几种方法：与等浓度酸反应时，剧烈的就是金属性强的。金属与盐溶液的置换， 活泼性较强的金属能从盐溶液中置换出活泼性较差的金属。用导线将不同金属联结起来， 构成原电池时，金属活动性强的金属易被腐蚀。本题中由第一个原电池条件，可知金属活动性顺序为 ab,由第二个与酸反应剧烈程度可知金属活动性顺序为da,由后面金属之间的置换可知金属活动性顺序为bCuc,综合可得dabc。答案选B。例4、电子表或电子计算器中的电源常用微型银锌原电池，其电极分别为Ag2O和Zn,

11、电解质溶液为KOH溶液，放电时锌极上的电极反应是： Zn+2OH -2e =Zn (OH) 2；氧化银 电极上的反应式为： Ag 2O+H 2O+2e =2Ag+2OH。总反应式为： Ag2O+H 2O+Zn=Zn (OH) 2+2Ag o下列说法正确的是()A、锌是负极，氧化银是正极B、锌发生还原反应，氧化银发生氧化反应C、溶液中OH向正极移动，K+、H +向负极移动D、随着电极反应的不断进行，电解质溶液的pH基本保持不变分析：在原电池中，活泼金属作负极，发生氧化反应，正极发生还原反应，负极失去电子，正极得到电子，所以电子由负极经外电路流向正极。本题中，由电极反应可知，Zn是负极，Ag2O是

12、正极。所以A正确。放电时溶液中阳离子向正极移动，所以C不正确。由电极反应知负极区不断消耗 OH,故pH值减小，所以B、D不正确。答案选 Ao例5、航天技术中使用的氢一氧燃料电池具有高能、轻便和不污染环境等优点。氢一氧燃料电池有酸式和碱式两种，它们放电时的电池总反应方程式都可表示为2H2+O2=2H2O,酸式氢一氧燃料电池的电解质是酸，其负极反应可表示为2H24e=4H + ,则其正极反应表示为 碱氢一氧燃料电池的电解质是碱，其正极反应表示为 O2+2H2O+4e =4OH ,贝U其负极反应可表示为 。用心爱心专心分析：原电池正极发生还原反应：。2+20+4葭=4OH 一,在酸性溶液中， 4OH

13、+4H+=4H2O,故正极反应式为： O2+4H+4e =2H2Oo原电池负极发生氧化反应： 2H2-4e =4H + ,在碱性溶液中，4OH +4H+=4H2O,所以负极反应式为： 2H2+4OH 一一4e-=4HzO答案：O2+4H+4e =2H 202H2+4OH 4e =4H2O例6、有人设计出利用 CH4和。2的反应，用钳电极在KOH溶液中构成原电池。 电池的总 反应类似于CH4在。2中燃烧，则下列说法正确的是（）每消耗1molCH4可以向外电路提供 8mole负极上 CH4失去电子，电极反应式 CH 4+10OH 8e =CO32 +7H 2O负极上是。2获得电子，电极反应式为 O2+2H 2O+4e =4OH 一电池放电后，溶液 pH不断升高A、B、C、D、分析：本题是考查原电池原理在燃料电池中的具体应用，首先要判断出电池的正负极， 其方法是确定在该电极上发生的是失电子还是得电子反应，若发生的是失电子反应是原电池的负极，反之是正极。 CH4在钳电极上发生类似于 CH4在O2燃烧反应，即 CH4-CO2严格 讲生成的CO2还与KOH反应生成K2