原电池原理导学案

1专题一第二单元化学能与电能的转化主编人：陈玉莲审稿人：卢世彬定稿日：2013.09.08第一课时原电池的工作原理一、学习目标：1、以铜锌原电池为例，熟练掌握原电池工作原理。2、能够熟练写出电极、电池反应方程式。3、能够正确判断原电池的正负极。二、重点难点：1、原电池工作原理。2、能够熟练写出电极、电池反应方程式。三、[知识点回顾]①、书写热化学方程式应该注意的几个问题：1、2、3、4、②求焓变常见的计算公式1、2、四、学习过程1、电极反应及总反应负极：，__电子，发生_____反应,现象：电极不断2正极：，__电子，_____反应,现象：电极表面有析出总反应：___________________2、原电池电路的形成（在此锌铜原电池中）外电路：电子由流向；内电路：通过形成内电路；盐桥内K+向Cu电极定向移动；Cl-向Zn电极定向移动。☆盐桥的组成：含有琼胶的KCl饱和溶液☆盐桥的作用：使连接的两溶液保持电中性，氧化还原反应得以继续进行。【迁移应用】分析图示的原电池现象为：正极反应：负极反应：总反应为：【归纳总结】：原电池正负极判定方法①依据原电池两极材料：负极一般为金属，正极一般为活泼性的金属或，②根据电流方向或电子流向：电流(内电路)由极流向极；电子则由极经外电路流向原电池的极。③根据电解质溶液中离子迁移方向：阳离子移向原电池极，阴离子移向极。④根据原电池中反应类型：正极：____电子，发生_____反应，现象是伴随金属的析出或H2的放出。负极：____电子，发生_____反应，现象则是电极本身的消耗，质量减小。〈学生活动〉：原电池的应用（一）根据原电池原理判断金属活动性1：X、Y、W都是金属，把X浸入W的硝酸盐溶液中，X的表面有W析出，X与Y组成原电池时，Y作负极。X、Y、W三种金属的活动性顺序为：A．X＞Y＞WB．X＞W＞YC．Y＞X＞WD．Y＞W＞X2：把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若a、b相连时，a为负极；c、d相连时，电流由d到c；a、c相连时，c极上产生大量气泡，b、d相连时，b上有大量气泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱的为：A．abcdB．acdbC．cabdD．bdca（二）根据氧化还原反应设计原电池1、一个电池反应的离子方程式是Zn+Cu2+=Zn2++Cu,该反应的的原电池正确组合是（）ABCD正极ZnCuCuFe负极CuZnZnZn电解质溶液CuCl2H2SO4CuSO4HCl【对点练习】1、下列关于原电池的叙述正确的是（）A.构成原电池的正极和负极必须是两种不同的金属B.原电池是化学能转变为电能的装置C.在原电池中，电子流出的一极是负极，该电极被还原D.原电池放电时，电流的方向是从负极到正极2.下列装置能够组成原电池，产生电流的是（）3ABCDE3.某原电池的总反应离子方程式为2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋,不能实现该反应的原电池是()A、正极为Cu、负极为Fe,电解质溶液为FeCl3溶液。B、正极为Cu、负极为Zn，电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液。C、正极为Cu、负极为Fe，电解质为Fe(NO3)3溶液。D、正极为Ag、负极为Fe，电解质为CuSO4溶液。4.由铜、锌和稀硫酸组成的原电池工作时，电解质溶液PH怎样变化（）A.不变B.先变小后变大C.逐渐变大D.逐渐变小5.下列说法正确的是（）A.原电池中较活泼金属作正极B.原电池中电子流出的一极是正极，发生氧化反应C.原电池两极均发生氧化还原反应D.原电池中的阳离子向负极移动6.原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法中不正确的是()A．由Al、Cu、稀H2SO4组成原电池，其负极反应式为：Al－3e－＝Al3+B．由Mg、Al、NaOH溶液组成原电池，其负极反应式为：Al－3e－＋4OH－＝AlO2－＋2H2OC．由Fe、Cu、FeCl3溶液组成原电池，其负极反应式为：Cu－2e－＝Cu2+D．由Al、Cu、浓硝酸组成原电池，其负极反应式为：Cu－2e－＝Cu2+【高考链接】1.（2007海南14）依据氧化还原反应：2Ag＋(aq)＋Cu(s)＝Cu2＋(aq)＋2Ag(s)设计的原电池如图所示。请回答下列问题：（1）电极X的材料是；电解质溶液Y是；（2）银电极为电池的极，发生的电极反应为；X电极上发生的电极反应为；（3）外电路中的电子是从电极流向电极。2.（2008广东）用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥（装有琼脂-KNO3的U型管）构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是①在外电路中，电流由铜电极流向银电极②正极反应为：Ag++e-=Ag③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同（）A.①②B.②③C.②④D.③④重难点一原电池正负极判断的方法41．由组成原电池的两极材料判断较活泼的金属为负极，较不活泼的金属或能导电的非金属为正极。2．根据电流方向或电子流向判断外电路中，电流由正极流向负极，电子由负极流向正极。3．根据原电池电解质溶液中离子的移动方向判断在原电池电解质溶液中，阳离子移向正极，阴离子移向负极。4．根据原电池中两极发生的反应判断原电池中，负极总是发生氧化反应，正极总是发生还原反应。若给出一个总方程式，则可根据化合价升降来判断。5．根据电极质量的变化判断原电池工作后，某一电极质量增加，说明溶液中的阳离子在该电极上放电，该极为正极，活泼性较弱；反之，如果某一电极质量减轻，则该电极溶解，为负极，活泼性较强。6．根据电极上有气泡产生判断原电池工作后，如果某一电极上有气体产生，通常是因为该电极发生了析出H2的反应，说明该电极为正极，活泼性较弱。7．根据某电极(X)附近pH的变化判断析氢或吸氧的电极反应发生后，均能使该电极附近电解质溶液的pH增大，因而原电池工作后，X极附近的pH增大了，说明X极为正极，金属活动性较强。特别提醒应用此要点，须注意：原电池的电极类型不仅跟电极材料有关，还与电解质溶液的性质有关。如镁—铝电极在稀硫酸中构成原电池，镁为负极，铝为正极，但若以氢氧化钠为电解质溶液，则铝为负极，镁为正极。重难点二电极反应式的书写方法书写电极反应式时，按照负极发生氧化反应，正极发生还原反应，首先正确判断出电极反应产物，然后结合反应物及转移电子数量写出反应式，再结合质量守恒、电荷守恒配平各电极反应式。两电极反应式相加则得总反应式。结合具体的情况，我们可以概括为以下两种情况：(1)根据两个电极反应式，写出总反应式。使两个电极反应式得失电子数相等后，将两式相加，消去相同的化学式。(2)根据总反应式，写电极反应式一般分四个步骤：①列物质，标得失，②选离子，配电荷，③配个数，巧用水，④两式加，验总式。重难点三原电池原理的应用根据原电池原理，把各种氧化还原反应设计成电池从理论上讲，任何一个自发的氧化还原反应，都可以设计成原电池。关键是选择合适的电解质溶液和两个电极。(1)电解质溶液的选择电解质是使负极放电的物质。因此电解质溶液一般要能够与负极发生反应。或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反应(如空气中的氧气)。但如果两个半反应分别在两个容器中进行(中间连接盐桥)，则左右两个容器中的电解质溶液选择与电极材料相同的阳离子。如，在铜—锌—硫酸构成的原电池中，负极金属锌浸泡在含有Zn2＋的电解质溶液中，而正极铜浸泡在含有Cu2＋的溶液中。(2)电极材料的选择在原电池中，选择还原性较强的物质作为负极；氧化性较强的物质作为正极。并且，原电池的电极必须导电。电池中的负极必须能够与电解质溶液反应，容易失去电子，因此负极一般是活泼的金属材料(也可以是还原性较强的非金属材料如H2、CH4等)。正极和负极之间产生的电势差是电子(阴、阳离子)移动的动力。5专题一第二单元化学能与电能的转化主编人：陈玉莲审稿人：卢世彬定稿日：2013.09.08第二课时化学电源一、学习目标：1、熟练掌握可充电电池、燃料电池工作原理。2、能够熟练写出燃料电池反应方程式。3、可以正确区分一次电池、二次电池二、重点难点：1、充电电池、燃料电池工作原理2、能够熟练写出燃料电池反应方程式。三、[知识点回顾]①、原电池的概念：将转化成的装置。②、构成原电池的条件：1、两种活动性不同的金属（或一种非金属导体）作电极。2、电极材料均插入中。3、两电极相连形成。4、能自发地发生反应。（这是原电池反应的实质！）如右图：现象为：正极反应：负极反应：总反应为：四、学习过程化学电源包括一次电池、二次电池和燃料电池等1、常见的一次电池（不可重复使用）（1）．干电池——普通锌锰电池总反应：Zn+2H2O+2MnO2===Zn(OH)2+2MnO(OH)负极（）:正极（）:（2）．碱性锌锰电池（3）．锌银纽扣电池总反应为：Ag2O+H2O+Zn===2Ag+Zn(OH)2电解质溶液：负极（）：正极（）：6（4）．锂电池锂电池是一种高能电池，它具有比能量高、电压高、工作温度宽和可储存时间长等优点，因而已用于电脑、照相机、手表、心脏起搏器上，以及作为火箭、导弹等的动力电源。2、常见的二次电池（可充电电池）普通铅蓄电池铅蓄电池：汽车上用的铅蓄电池是以一组充满海绵状态铜的铅板和另一组结构相似的充满二氧化铅的铅板组成，用H2SO4作电解液。总反应为：Pb+PbO2+2H2SO4====2PbSO4+2H2O（1）试写出正、负极反应式放电：正极：___________________________________________负极：___________________________________________充电：阴极：阳极：（2）铅蓄电池工作时，当外电路上有2mol电子通过时，负极消耗Pb的物质的量_____；溶液中消耗H2SO4的物质的量为___________。（3）铅蓄电池放电时，溶液的pH_________溶液的密度______（填增大、减小或不变）。．碱性蓄电池这类电池的寿命一般比铅蓄电池长很多，且携带很方便。3、燃料电池①燃料电池与一般化学电池的区别(1)一般化学电池的活性物质储存在电池内部，从而限制了电池的容量。(2)燃料电池的电极本身不包含活性物质，只是一个催化转化元件。工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给，在电极上不断地进行反应，生成物不断地被排除，电池可以连续不断地提供电能。②氢氧燃料电池这是一种高效、低污染的新型电池，主要用于航天领域。其电极材料一般为活化电极，具有很强的催化活性，如铂电极、活性炭电极等。电解质溶液一般为40%KOH溶液。电极反应式如下：负极：2H2－4e－===4H＋，正极：O2＋4H＋＋4e－===2H2O，总反应式：2H2＋O2===2H2O。除了氢氧燃料电池外，甲烷、煤气等燃料，空气、氯气等氧化剂也可以作为燃料电池的原料。电解质可以呈酸性，也可以呈碱性。燃料电池的优点(1)能量转化率高。燃料电池的能量转化率超过80%，远高于普通燃烧过程(能量转换率仅30%多)。(2)污染小。如氢氧燃料电池产物为水，不污染环境。燃料电池发电站排放废弃物少，运行时噪音低，被称为“绿色”发电站。针对练习右图是氢氧燃料电池示意图，根据图示写出该电池中的电极反应式。7（1）美国“阿波罗”宇宙飞船中使用的氢氧燃料电池。其构造如图所示，其反应为：2H2+O2====2H2O，则负极通入的是__________，电极反应式为：___________________，正极通入的是________________。电极反应式为：______________________。（2）如把KOH改为稀H2SO4做电解质，则电极反应式为：负极_______________，正极_______________________。（3）如把H2改为CH4，KOH做导电物质，则电极反应式为：负极______________________________，正极__________________________阅读P16资