基础生-教师用-原电池

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1、1原电池知识梳理化学能与电能化学能与电能.课标要求课标要求1 .了解化学能与热能的相互转化，了解化学能转化为热能在生产、生活中的应用及其 对人类文明发展的贡献。2 .举例说明化学能与电能的转化关系及其运用，认识化学能转化为电能对现代化的重 大意义，初步了解化学电池的化学反应基础（氧化还原反应）及研制新型电池的重要性。.考纲要求考纲要求1 .了解化学反应中能量转化的原因，能说出常见的能量转化形式。2 .了解化学能与热能的相互转化。了解吸热反应、放热反应、反应热等概念。3 .了解能源是人类生存和社会发展的重要基础，了解化学在解决能源危机中的重要作用。.教材精讲教材精讲1、化学能转化为电能的方式化学

2、能转化为电能的方式火电（火力发电）化学能热能机械能电能缺点：环境污染、低效电能(电力)原电池将化学能直接转化为电能优点：清洁、高效2 2、原电池原理、原电池原理（1）概念：把化学能直接转化为电能的装置叫做原电池。（2）原电池的工作原理：通过氧化还原反应（有电子的转移）把化学能转变为电能。（3）构成原电池的条件：a.电极为导体且活泼性不同；b.两个电极接触（导线连接或直接接触） ；c.两个相互连接的电极插入电解质溶液构成闭合回路。2（4）电极名称及发生的反应：负极：较活泼的金属作负极，负极发生氧化反应电极反应式：较活泼金属ne金属阳离子负极现象：负极溶解，负极质量减少。正极：较不活泼的金属或石墨

3、作正极，正极发生还原反应，电极反应式：溶液中阳离子ne单质正极的现象：一般有气体放出或正极质量增加。（5）原电池正负极的判断方法：依据原电池两极的材料：较活泼的金属作负极（K、Ca、Na 太活泼，不能作电极） ；较不活泼金属或可导电非金属（石墨） 、氧化物（MnO2）等作正极。根据电流方向或电子流向：（外电路）的电流由正极流向负极；电子则由负极经外电路流向原电池的正极。根据内电路离子的迁移方向：阳离子流向原电池正极，阴离子流向原电池负极。根据原电池中的反应类型：负极：失电子，发生氧化反应，现象通常是电极本身消耗，质量减小。正极：得电子，发生还原反应，现象是常伴随金属的析出或 H2的放出。（6）

4、原电池电极反应的书写方法：原电池反应所依托的化学反应原理是氧化还原反应，负极反应是氧化反应，正极反应是还原反应。因此书写电极反应的方法归纳如下：a.写出总反应方程式； b.把总反应根据电子得失情况，分成氧化反应、还原反应。c.氧化反应在负极发生，还原反应在正极发生，反应物和生成物对号入座，注意酸碱介质和水等参与反应。原电池的总反应式一般把正极和负极反应式相加而得。（7）原电池的应用：加快化学反应速率，如粗锌制氢气速率比纯锌制氢气快。比较金属活动性强弱。设计原电池。金属的腐蚀。3 3、化学电源基本类型、化学电源基本类型（1）干电池：活泼金属作负极，被腐蚀或消耗。如：CuZn 原电池、锌锰电池。3

5、（2）充电电池：两极都参加反应的原电池，可充电循环使用。如铅蓄电池、锂电池和银锌电池等。（3）燃料电池：两电极材料均为惰性电极，电极本身不发生反应，而是由引入到两极上的物质发生反应，如 H2、CH4燃料电池，其电解质溶液常为碱性试剂（KOH 等） 。4 4、知识体系、知识体系典型例题【例 1】 （2004 年江苏高考化学题）年江苏高考化学题）碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：Zn(s)+2MnO2(s)+ H2O(l) = Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s),下列说法错误的是（ ）A电池工作时，锌失去电子B电池正极的

6、电极反应式为：2MnO2(s)+H2O(1)+2e = Mn2O3(s)+2OH(aq)C电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极D外电路中每通过 O.2mol 电子，锌的质量理论上减小 6.5g4【答案】C【解析】：该电池的负极反应为 Zn(s)+2OH-(aq)-2e = Zn(OH)2(s)，正极反应为2MnO2(s)+H2O(1)+2e =Mn2O3(s)+2OH(aq)。Zn 为负极，失去电子，电子由负极通过外电路流向正极。1molZn 失去 2mol 电子，外电路中每通过 O.2mol 电子，Zn 的质量理论上减小6.5g。【例 2】 （2011 北京卷，第北京卷，第 8 题，题，

7、6 分）分）结合下图判断，下列叙述正确的是（ ）A和中正极均被保护B. 和中负极反应均是 Fe2eFe2 C. 和中正极反应均是 O22H2O4e4OHD. 和中分别加入少量 K3Fe(CN)6溶液，均有蓝色沉淀【答案】：A【解析】：锌比铁活泼，装置中锌作负极，方程式为 Zn2e=Zn2。铁作正极，但溶液显中性，所以发生锌的吸氧腐蚀，正极反应是 O22H2O4e4OH；铁比铜活泼，装置中铁作负极，负极反应为 Fe2eFe2。铜作正极，但溶液显酸性，所以正极是溶液中的氢离子得电子，方程式为 2H+2e=H2。因为装置中没有 Fe2生成，所以装置中加入少量 K3Fe(CN)6溶液时，没有蓝色沉淀产

8、生。综上所叙，只有选项 A 是正确的。【例 3】 （2011 新课标全国）铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为：Fe+Ni2O3+3H2O= Fe(OH)2+2Ni(OH)2下列有关该电池的说法不正确的是（ ）A. 电池的电解液为碱性溶液，正极为 Ni2O3、负极为 FeB. 电池放电时，负极反应为 Fe+2OH-2e-=Fe（OH）2C. 电池充电过程中，阴极附近溶液的 pH 降低D. 电池充电时，阳极反应为 2Ni（OH）2+2OH-2e-=Ni2O3+3H2O【答案】：C5【解析】：由放电时的反应可以得出铁做还原剂失去电子，Ni2O3做氧化剂得到电子，因此选项 AB 均正确；充电可

9、以看作是放电的逆过程，即阴极为原来的负极，所以电池放电时，负极反应为：Fe+2OH-2e-= Fe(OH)2，所以电池充电过程时阴极反应为 Fe(OH)2+2e-= Fe+2OH-，因此电池充电过程中，阴极附近溶液的 pH 会升高，C 不正确；同理分析选项D 正确。【例 4】 （2005 年广东高考化学题）一种新燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇（Y2O3）的氧化锆（ZrO2）晶体，在熔融状态下能传导O2。下列对该燃料说法正确的是( )A在熔融电解质中，O2由负极移向正极B电池的总反应是：2C4H10+13O2 =8CO2 +10H2OC通入空气的一极是正极，电极反

10、应为：O2+4e = 2O2D通入丁烷的一极是正极，电极反应为：C4H10+26e+13O2=4CO2 + 5H2O【答案】B、C。【解析解析】：丁烷燃料电池的总反应为 2C4H10+13O2 =8CO2 +10H2O，负极反应为2C4H10+26O2-52e=8CO2+10H2O，正极反应为 13O2+52e= 26O2。熔融电解质中，负离子 O2由正极移向负极，正离子由负极移向正极，完成电子运动的循环。巩固训练1.（2010 江苏卷，第江苏卷，第 8 题，题，4 分）分）下列说法不正确的是A铅蓄电池在放电过程中，负极质量减小，正极质量增加B常温下，反应 2C sCOg2CO g不能自发进行

11、，则该反应的0H C一定条件下，使用催化剂能加快反应速率并提高反应物的平衡转化率D相同条件下，溶液中3+Fe、2+Cu、2+Zn的氧化性依次减弱【答案】AC【解析】本题主要考查的是相关的反应原理。A 项，铅蓄电池在放电过程中，负极反应为其质量在增加；B 项，该反应是典型的吸热反应，在常温下不能自发进行；C 项，催化剂能改变反应速率，不一定加快，同时它不能改变转化率；D 项，可知3Fe的氧化性大于2Cu，综上分析可知，本题选 AC 项。62.（2010 广东卷，第广东卷，第 23 题，题，6 分）分）铜锌原电池（如图 9）工作时，下列叙述正确的是 （ ）A.正极反应为：Zn2e-=Zn2+ B.

12、电池反应为：Zn+Cu2+=Zn2+ +CU C.在外电路中，电子从负极流向正极 D.盐桥中的 K+移向 ZnSO4溶液 【答案】：BC【解析】：Zn 是负极，故 A 错；电池总反应和没有形成原电池的氧化还原反应相同，故B 正确；根据闭合回路的电流方向，在外电路中，电子由负极流向正极，故 C 正确；在溶液中，阳离子往正极移动，故 D 错误。3 （2009 浙江卷浙江卷，第，第 12 题，题，6 分）分）市场上经常见到的标记为 Li-ion 的电池称为“锂离子电池” 。它的负极材料是金属锂和碳的复合材料（碳作为金属锂的载体） ，电解质为一种能传导 Li的高分子材料。这种锂离子电池的电池反应为：L

13、i+2Li0.3520.8522NiOLiNiO 放电充电下列说法不正确的是A放电时，负极的电极反应式：Li-e=LiB充电时，Li0.852NiO既发生氧化反应又发生还原反应C该电池不能用水溶液作为电解质D放电过程中 Li向负极移动【答案答案】：D【解析解析】：A 项，Li 从零价升至正价，失去电子，作为负极，正确；B 项，反应逆向进行时。反应物只有一种，故化合价既有升，又有降，所以既发生氧化反应又发生还原反应，正确；C 项，由于 Li 可以与水反应，故应为非水材料，正确；D 项，原电池中阳离子应迁移至正极失电子，故错。4 （2010 安徽卷安徽卷,第第 27 题，题，14 分）分）锂离子电

14、池的广泛应用使回收利用锂货源成为重要课题：某研究性学习小组对废旧锂离子电池正极材料（LiMn2O4、碳粉等涂覆在铝箔上）进行资源回收研究，设计实验流程如下：7（1）第步反应得到的沉淀 X 的化学式为 。（2）第步反应的离子方程式是 。（3）第步反应后，过滤 Li2CO3所需的玻璃仪器有 。若过滤时发现滤液中有少量浑浊，从实验操作的角度给出两种可能的原因：、 。（4）若废旧锂离子电池正极材料含 LiNB2O4的质量为 18.1 g 第步反应中加入20.0mL3.0molL-1的 H2SO4溶液。定正极材料中的锂经反应和完全为 Li2CO3,剩至少有 Na2CO3参加了反应。【答案】：（1）Al(

15、OH)3(2)4 LiMn2O4+O2+4H+=4Li+8MnO2+2H2O (3) 漏斗 玻璃棒 烧杯 ； 滤纸破损、滤液超过滤纸边缘等（4）5.3 【解析】：第一步就是铝溶解在氢氧化钠溶液中 第二步就是偏铝酸钠与二氧化碳生成氢氧化铝，第三步是氧化还原反应，注意根据第一步反应 LiMn2O4不溶于水。第（4）小题计算时要通过计算判断出硫酸过量。5.（09 天津卷天津卷，第，第 10 题，题，14 分）分）氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。下图为电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定，请回答：（1）氢氧燃料电池的能量转化主要形式是 ，在导线中电子流动方向为 （用 a、b 表示） 。（2）负极反应式为 。（3）电极表面镀铂粉的原因为 。（4）该电池工作时，H2和 O2连续由外部供给，电池可连续不断提供电能。因此，大量安全储氢是关键技术之一。金属锂是一种重要的储氢材料，吸氢和放氢原理如下：8.2Li+H22LIH.LiH+H2O=LiOH+H2反应中的还原剂是