课时17 原电池及其应用

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1、课时课时1717 原电池及其应用原电池及其应用【课时导航课时导航】课时课时1717 原电池及其应用原电池及其应用(本课时对应学生用书第7478页)【课时导航】复习目复习目标标1. 理解原电池工作原理，能写出常见的简单电极反应式和电池总反应方程式。2. 了解常见的化学电源，认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用。3. 认识金属腐蚀的危害，理解金属发生电化学腐蚀的原因，能运用恰当的措施防止铁、铝等金属腐蚀。4. 了解提高燃料的燃烧效率、开发高能清洁燃料电池和研制新型化学电源的重要性。认识化学在解决能源危机中的重要作用。知识网知识网络络问题思问题思考考问题问题1 判断原电池正、负极的方法有哪

2、些?问题问题2 原电池原理有哪些应用?【自主学习自主学习】考点考点1 原电池的工作原理原电池的工作原理【基础梳理基础梳理】1. 概念：原电池是将 转化为 的装置。2. 构成原电池的条件：(1) 一般有两个 的电极。(2) 将电极插入 中。(3) 用导线连接电极构成 。(4) 能自发进行的 。3. 电极及电极反应(1) 负极：电子 、电流 的一极，电解质溶液内，一般是 离子移向的那一极，通常是活泼性较 的金属，电极上发生 反应。(2) 正极：电子 、电流 的一极，电解质溶液内，一般是 离子移向的那一极，通常是活泼性较 的金属，电极上发生 反应。【举题说法举题说法】例题例题1 (2015苏州一模)

3、用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥(盛有KNO3-琼脂的U形管)构成一个原电池，见下图。以下有关该原电池的叙述正确的是( )在外电路上，电流由铜电极流向银电极正极反应：Ag+e-Ag盐桥中的N- 3O移向AgNO3溶液，K+移向Cu(NO3)2溶液将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池的总反应相同A. B. C. D. 【答案答案】 C【解析解析】 由于活泼性：CuAg，故Cu电极为电源的负极，电流由银电极流向铜电极，错误；正极是Ag，电极反应式为Ag+e-Ag，正确；原电池中，阴离子移向负极，阳离子移向正极，错误；该原电池反应的原理是Cu+2AgNO3

4、Cu(NO3)2+2Ag，正确。变式变式1 (2015安徽高考)常温下，将除去表面氧化膜的Al、Cu片插入浓硝酸中组成原电池(如图1)，测得原电池的电流强度(I)随时间(t)的变化如图2所示，反应过程中有红棕色气体产生。0t1时，原电池的负极是Al片，此时，正极的电极反应式是 ，溶液中的H+向 极移动。t1时，原电池中电子流动方向发生改变，其原因是 。图图1 图图2【答案答案】 2H+N- 3O+e-NO2+H2O 正 Al在浓硝酸中发生钝化，氧化膜阻止了Al的进一步反应【解析解析】 0t1时，原电池的负极是Al片，溶液中产生的红棕色气体是二氧化氮，故正极反应式为2H+N- 3O+e-NO2+

5、H2O，此时溶液中的氢离子移向正极；一段时间后，由于Al在浓硝酸中发生钝化，导致原电池中Al作正极，Cu作负极，电子流动方向改变。原电池正、负极的判断方法原电池正、负极的判断方法考点考点2 常见的化学电源常见的化学电源【基础梳理基础梳理】1. 一次电池：只能使用一次，不能充电复原继续使用。(1) 干电池总反应：Zn+2MnO2+2NH4ClZnCl2+Mn2O3+2NH3+H2O负极： 正极：2N4H+2e-2NH3+H2、2MnO2+H2Mn2O3+H2O(2) 碱性锌锰电池总反应：Zn+2MnO2+H2OZn(OH)2+Mn2O3负极： 正极： 2. 二次电池：放电后能充电复原继续使用。铅

6、蓄电池总反应：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O放电时原电池负极： 正极： 充电时电解池阴极： 阳极： 放电时原电池的负极作充电时电解池的 极。3. 燃料电池：将燃料燃烧的化学能直接转化为电能的装置。(1) 氢氧燃料电池总反应： 酸性介质负极： 正极： 碱性介质负极： 正极： 熔融的金属氧化物作介质负极： 正极： 碳酸盐作介质负极： 正极： (2) 乙醇-氧气燃料电池(正极反应式与氢氧燃料电池正极反应式相同，下面只需写出负极反应式即可) (碱性介质) (酸性介质) (碳酸盐作介质) (熔融的金属氧化物作介质) 【举题说法举题说法】例题例题2 (2015江苏高考)一种熔融碳酸盐燃

7、料电池原理示意图如下。下列有关该电池的说法正确的是( )A. 反应CH4+H2O3H2+CO，每消耗1 mol CH4转移12 mol电子B. 电极A上H2参与的电极反应为H2+2OH-2e-2H2OC. 电池工作时，C2- 3O向电极B移动D. 电极B上发生的电极反应为O2+2CO2+4e-2C2- 3O【答案答案】 D【解析解析】 反应CH4+H2O3H2+CO，C元素化合价由-4价升高到+2价，H元素化合价由+1价降低到0价，每消耗1 mol CH4转移6 mol电子，故A错误；电解质为熔融碳酸盐，H2参与的反应为H2+C2- 3O-2e-H2O+2CO2，故B错误；电池工作时，C2-

8、3O向负极移动，即向电极A移动，故C错误；B为正极，氧气得电子结合CO2生成C2- 3O，电极反应为O2+2CO2+4e-2C2- 3O，故D正确。变式变式2 (2016南京、盐城一模)最近中美研究人员发明了一种可快速充放电的铝离子电池，该电池电解质为离子液体AlCl3EMIMCl，放电时有关离子转化如下图所示。下列说法正确的是( )A. 放电时，负极发生：2AlC- 4l-e-Al2C- 7l+Cl-B. 放电时，电路中每流过3 mol电子，正极减少27 gC. 充电时，泡沫石墨极与外电源的负极相连D. 充电时，阴极发生：4Al2C- 7l+3e-Al+7AlC- 4l【答案答案】 D【解析

9、解析】 放电时，活泼的金属铝是负极，铝发生氧化反应生成铝离子，铝离子与AlC- 4l结合生成Al2C- 7l，所以电极反应式为Al-3e-+7AlC- 4l4Al2C- 7l，A错误；放电时，正极上AlC- 4l进入溶液，负极上Al失电子，则电路中每流过3 mol电子，负极减少27 g，B错误；充电时正极与外接电源的正极相连，则泡沫石墨极与外电源的正极相连，C错误；充电时，Al2C- 7l在阴极得电子发生还原反应，即阴极发生：4Al2C- 7l+3e-Al+7AlC- 4l，D正确。1. 可充电电池原理示意图2. 有机燃料电池电极反应式的书写以乙醇(碱性)燃料电池为例：写出C2H5OH的燃烧化

10、学方程式，以确定转移的电子数：C2H5OH+3O22CO2+3H2O由O2可推出转移的电子数为12，也可以根据碳元素化合价变化确定转移电子数(乙醇中碳元素平均价态为-2价，CO2中碳元素为+4价，化合价升高了6，表示一个碳原子失去6个电子，一个乙醇分子中有2个碳原子，共失去12个电子)。负极反应：C2H5OH为失电子的还原性物质(只有在碱性条件下转变为C2- 3O，其他情况均转变为CO2)正极反应：在碱性条件下，O2为得电子的物质总反应式：C2H5OH+3O2+4OH-2C2- 3O+5H2O考点考点3 金属的腐蚀与防护金属的腐蚀与防护【基础梳理基础梳理】1. 金属的腐蚀(1) 化学腐蚀：金属

11、与接触到的物质直接发生氧化还原反应而引起的腐蚀。(2) 电化学腐蚀：不纯的金属或合金发生 所引起的腐蚀叫做电化学腐蚀。金属的腐蚀主要是电化学腐蚀。(3) 化学腐蚀与电化学腐蚀的比较类型化学腐蚀电化学腐蚀概念金属与接触到的物质直接发生化学反应引起的腐蚀不纯的金属或合金与电解质溶液接触，会形成原电池，较活泼的金属失去电子被氧化腐蚀条件金属与强氧化剂直接接触不纯的金属或合金，表面潮湿现象无电流产生有弱电流产生本质金属被直接氧化的过程，不形成因形成原电池而使较活泼的金属被氧化的原电池过程实例氯气工厂里铁制品被腐蚀钢铁的腐蚀腐蚀速率电化学腐蚀化学腐蚀相互关系化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生，但电化学腐蚀

12、更普遍，危害更大(4) 钢铁的析氢腐蚀与吸氧腐蚀的比较类型析氢腐蚀吸氧腐蚀条件水膜酸性较强(pHABD (3) BD【解析解析】 (1) X极是O2得电子，发生还原反应，因而X是正极；根据X极的电极反应式确定该电池电解质显碱性；另一极的电极反应为CH3OCH3-12e-+16OH-2C2- 3O+11H2O。在标准状况下，有44.8L(2 mol)O2完全反应，1molO2得4mol电子，则电路上转移电子为8mol，根据电子守恒，应该有2 3mol甲醚反应，其质量为2 3mol46gmol-1=92 3g。(2) 因为B上有气泡，所以B是正极，因而A的活动性大于B；因为C的质量减轻，说明C作负极，因而C的活动性大于A；因为D2+先放电，说明D2+的氧化性大于B2+，也可说明B的活动性大于D。(3) B中锌作负极，对正极铁有保护作用(牺牲阳极的阴极保护法)，D中铁作阴极，受到保护(外加电流的阴极保护法)。