【志鸿原创课件】2013年高中化学选修一 化学与生活：主题3课题1 电池探秘（课件，鲁科版）
文档属性
| 名称 | 【志鸿原创课件】2013年高中化学选修一 化学与生活：主题3课题1 电池探秘（课件，鲁科版） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 359.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 鲁科版 | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2013-12-28 19:32:23 | ||
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文档简介
课件42张PPT。课题1 电池探秘学习目标
1.理解电池的工作原理和构成条件。
2.了解生活中常用电池的种类、性能，知道根据需要合理选择电池。
3.认识常用电池中发生的氧化还原反应。
4.学会电极反应式的书写。 课堂互动讲练探究整合应用知能优化训练课题1
电池探秘课前自主学案课前自主学案一、电池是怎样工作的
1．原电池的定义
利用__________反应将化学能转化成电能的装置。
2．原电池的工作原理(以铜锌原电池为例)氧化还原(1)电子流向
___片失去电子，电子经导线流向___片，溶液中的H＋从___片上得到电子被_____成氢原子，继而结合成氢分子进而聚集成氢气从___片上逸出。
(2)电极名称
负极：电子_____的电极，发生_____反应。
正极：电子_____的电极，发生______反应。锌铜铜还原铜流出氧化流入还原(3)电极反应式
负极：Zn→Zn2＋＋2e－；
正极：2H＋＋2e－→H2↑；
总反应式：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑。
3．实质
(1)原电池产生电流的实质，是发生了自发的氧化还原反应。(2)电子由负极流向正极产生电流。
(3)原电池中有的电极材料直接参与反应，有的不参与反应， 只起_____作用。
4．实际应用
常见的纽扣电池以___做负极，以_______做正极，选用___________做电解质，发生的氧化还原反应为HgO＋Zn＋H2O===Zn(OH)2＋Hg。导电锌氧化汞氢氧化钾思考感悟
1．依据反应Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋原理，设计一原电池，写出两电极材料的名称、电极反应式，画出简易图。【提示】 正极——石墨：2Fe3＋＋2e－→2Fe2＋
负极——铜：Cu→Cu2＋＋2e－
装置如图：二、认识几种电池
1．几种电池的比较碳棒MnO2锌筒下降锌Pb和PbO2浓度H2O2饮用水思考感悟
2．(1)氢氧燃料电池的主要优缺点是什么？
(2)对于氢氧燃料电池，当使用H2SO4做电解质或选用KOH做电解质时，所发生的电极反应与总反应一样吗？
【提示】 (1)①优点：能量转换率高，电池能长时间连续供电，污染小；②缺点：成本高，电池寿命较短。
(2)①选稀H2SO4做电解质溶液时：
正极：O2＋4e－＋4H＋→2H2O；负极：2H2→4H＋＋4e－；
电池反应：2H2＋O2===2H2O。
②选KOH溶液做电解质溶液时：
正极：O2＋2H2O＋4e－→4OH－；
负极：2H2＋4OH－→4H2O＋4e－；
电池反应：2H2＋O2===2H2O。
故选用不同电解质，电极反应不同而电池总反应相同。2．化学电池表示方法
(－)负极|电解质|正极(＋)例如：
(1)铜锌原电池___________________
(2)锌锰干电池(－)Zn|NH4Cl，ZnCl2|MnO2，C(＋)
(3)碱性锌锰电池(－)Zn|KOH|MnO2，C(＋)
(4)锌汞纽扣电池(－)Zn|KOH|HgO，C(＋)(－)Zn|H2SO4|Cu(＋)(5)铅酸蓄电池(－)Pb|H2SO4|PbO2(＋)
(6)________________ (－)Au，H2|KOH|O2，Au(＋)
3．废旧电池污染的治理
(1)废旧电池必须_____。
(2)开发使用无污染或污染小的新型电池，如_____________。氢氧燃料电池回收太阳能电池1．下列装置能够组成原电池的是( )解析：选A。构成原电池要有四个基本条件：电解质溶液、两种活泼性不同的电极并插入电解质溶液中、构成闭合回路、可以自发进行氧化还原反应。四个条件相互联系，不能孤立。B项中电极均为Cu，D项中所用乙醇为非电解质，C项中所用蔗糖溶液是非电解质溶液，故B、C、D项都不能构成原电池。2．原电池的正极一定是( )
A．电子流出的一极
B．电子流入的一极
C．发生氧化反应的一极
D．电极自身参与反应的一极
解析：选B。电子流出的一极为负极；电子流入的一极为正极；发生氧化反应的一极为负极；有的原电池的正极自身不参与反应，如燃料电池、铜锌原电池等，有的原电池的正极自身参与反应，如铅酸蓄电池，故选B项。课堂互动讲练1．原电池正负极的判断方法
原电池有两个电极，一个是正极，一个是负极，判断正极和负极的方法是：
(1)由组成原电池两极的电极材料判断。一般是活泼性强的金属为负极，活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极。特别提醒：判断原电池正负极时，不要盲目根据活泼金属做负极去判断，必要时根据正负极上发生的反应进行判断。
(2)根据电流方向或电子流动方向判断。电流是由正极流向负极；电子流动方向是由负极流向正极。
(3)根据原电池里电解质溶液中离子的定向移动方向判断。在原电池的电解质溶液中，阳离子移向的极是正极，阴离子移向的极是负极。(4)根据原电池两极发生的变化来判断。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。
(5)依据现象判断。溶解的一极为负极，增重或者有气体放出的一极为正极。
2．原电池电极反应式的书写
原电池反应的实质是自发的氧化还原反应，因此书写时：(1)先判断出正负极。正极上发生还原反应，负极上发生氧化反应，根据氧化还原反应原理进行书写。但要注意介质环境。
(2)可以先写出总反应方程式。然后减去某一极的电极反应式就可以得到另一极的电极反应式。 如图是一种原电池。试回答下列问题(灯泡功率合适)：
(1)电解质溶液为稀H2SO4时，灯泡__________(填“亮”或“不亮”)。若灯泡亮，则负极是________极，电极反应式是________________________________________________________________________；正极上的电极反应式是________________________________________________________________________。
(2)电解质溶液为NaOH溶液时，灯泡________(填“亮”或“不亮”)。若灯泡亮，则负极是________极，电极反应式是
________________________________________________________________________。【解析】 (1)、(2)两种情况都具备了形成原电池的条件：两电极金属的活动性不同，有电极与电解质溶液之间发生的氧化还原反应。当电解质溶液为酸溶液时，Mg比Al活泼，Mg做原电池的负极，失去电子变为Mg2＋，Al做原电池的正极，电子由镁片流向铝片。正极上H＋得电子变为H2。
当电解质溶液为碱溶液时，Al与碱反应：
2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑而Mg与碱不反应，所以Al做原电池的负极，负极上Al失去电子，失去的电子流向正极。Mg做正极，正极上H＋得电子变成H2。
【答案】 (1)亮 Mg
Mg→Mg2＋＋2e－ 2H＋＋2e－→H2↑
(2)亮 Al
Al→Al3＋＋3e－；Al3＋＋4OH－→[Al(OH)4]－【规律方法】 两种活动性不同的金属电极与电解质溶液形成原电池时，较活泼的金属不一定做负极，如本题(2)中做负极的是相对不活泼的铝。变式训练 如图所示，电流表 指针发生偏转，同时A极质量增加，B极质量减少，C为电解质溶液。则A、B、C分别可以为( )A．A是Zn，B是Cu，C是稀硫酸
B．A是Cu，B是Zn，C是稀硫酸
C．A是Fe，B是Ag，C是稀AgNO3溶液
D．A是Ag，B是Fe，C是稀AgNO3溶液
解析：选D。探究整合应用常见几种化学电源的工作原理
【举例】 根据生产和生活的需要，人们研究和制造了多种电池，如锌锰干电池、铅蓄电池、氢氧燃料电池等。试回答：③当电池快用完时，需要及时将电池取出，原因是
________________________________________________________________________。
(2)铅蓄电池用途极广，可多次充、放电。铅蓄电池放电时发生的反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。
①放电一段时间后，电解质溶液的酸碱性变化是______________。②充电时铅蓄电池发生的反应________________________________________________________________________，
此时电池中硫酸浓度不断________(填“增大”或“减小”)。
③充电时电极的连接情况是：外接电源的正极接蓄电池的________，外接电源的负极接蓄电池的________。(3)氢氧燃料电池是新型电池，具有能量转换率高且工作寿命长的特点。其负极反应物是__________，正极反应物是________，电池反应是________________________________________________________________________。
应用在宇宙航天器中，既能提供电能，又能为宇航员提供________。当电池快用完时，锌筒由于被消耗容易导致电解质溶液渗漏而腐蚀所用仪器设备。
(2)铅蓄电池的充电反应与放电反应是相反的过程，发生的化学变化也是相反的，即2PbSO4＋2H2O ===Pb＋PbO2＋2H2SO4，由充电反应可知硫酸浓度不断增大，而放电时由于H2SO4不断被消耗导致酸性减弱。蓄电池充电时，电极应相对应，即蓄电池的正极与负极分别与外接电源的正、负极相连。(3)氢氧燃料电池利用的是H2与O2发生的氧化还原反应即2H2＋O2===2H2O，分析反应方程式H2失电子应做负极反应物，而O2应得电子发生还原反应，做正极反应物。由于反应生成水，氢氧燃料电池在把化学能转化为电能提供电能的同时，还能提供水。【答案】 (1)①Zn→Zn2＋＋2e－
②产生的H2无法吸收，破坏了干电池，使其无法稳定工作
③锌筒由于被消耗容易导致电解质溶液渗漏而腐蚀仪器设备
(2)①酸性降低
②2PbSO4＋2H2O===Pb＋PbO2＋2H2SO4 增大
③正极 负极
(3)H2 O2 2H2＋O2===2H2O 饮用水
1.理解电池的工作原理和构成条件。
2.了解生活中常用电池的种类、性能，知道根据需要合理选择电池。
3.认识常用电池中发生的氧化还原反应。
4.学会电极反应式的书写。 课堂互动讲练探究整合应用知能优化训练课题1
电池探秘课前自主学案课前自主学案一、电池是怎样工作的
1．原电池的定义
利用__________反应将化学能转化成电能的装置。
2．原电池的工作原理(以铜锌原电池为例)氧化还原(1)电子流向
___片失去电子，电子经导线流向___片，溶液中的H＋从___片上得到电子被_____成氢原子，继而结合成氢分子进而聚集成氢气从___片上逸出。
(2)电极名称
负极：电子_____的电极，发生_____反应。
正极：电子_____的电极，发生______反应。锌铜铜还原铜流出氧化流入还原(3)电极反应式
负极：Zn→Zn2＋＋2e－；
正极：2H＋＋2e－→H2↑；
总反应式：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑。
3．实质
(1)原电池产生电流的实质，是发生了自发的氧化还原反应。(2)电子由负极流向正极产生电流。
(3)原电池中有的电极材料直接参与反应，有的不参与反应， 只起_____作用。
4．实际应用
常见的纽扣电池以___做负极，以_______做正极，选用___________做电解质，发生的氧化还原反应为HgO＋Zn＋H2O===Zn(OH)2＋Hg。导电锌氧化汞氢氧化钾思考感悟
1．依据反应Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋原理，设计一原电池，写出两电极材料的名称、电极反应式，画出简易图。【提示】 正极——石墨：2Fe3＋＋2e－→2Fe2＋
负极——铜：Cu→Cu2＋＋2e－
装置如图：二、认识几种电池
1．几种电池的比较碳棒MnO2锌筒下降锌Pb和PbO2浓度H2O2饮用水思考感悟
2．(1)氢氧燃料电池的主要优缺点是什么？
(2)对于氢氧燃料电池，当使用H2SO4做电解质或选用KOH做电解质时，所发生的电极反应与总反应一样吗？
【提示】 (1)①优点：能量转换率高，电池能长时间连续供电，污染小；②缺点：成本高，电池寿命较短。
(2)①选稀H2SO4做电解质溶液时：
正极：O2＋4e－＋4H＋→2H2O；负极：2H2→4H＋＋4e－；
电池反应：2H2＋O2===2H2O。
②选KOH溶液做电解质溶液时：
正极：O2＋2H2O＋4e－→4OH－；
负极：2H2＋4OH－→4H2O＋4e－；
电池反应：2H2＋O2===2H2O。
故选用不同电解质，电极反应不同而电池总反应相同。2．化学电池表示方法
(－)负极|电解质|正极(＋)例如：
(1)铜锌原电池___________________
(2)锌锰干电池(－)Zn|NH4Cl，ZnCl2|MnO2，C(＋)
(3)碱性锌锰电池(－)Zn|KOH|MnO2，C(＋)
(4)锌汞纽扣电池(－)Zn|KOH|HgO，C(＋)(－)Zn|H2SO4|Cu(＋)(5)铅酸蓄电池(－)Pb|H2SO4|PbO2(＋)
(6)________________ (－)Au，H2|KOH|O2，Au(＋)
3．废旧电池污染的治理
(1)废旧电池必须_____。
(2)开发使用无污染或污染小的新型电池，如_____________。氢氧燃料电池回收太阳能电池1．下列装置能够组成原电池的是( )解析：选A。构成原电池要有四个基本条件：电解质溶液、两种活泼性不同的电极并插入电解质溶液中、构成闭合回路、可以自发进行氧化还原反应。四个条件相互联系，不能孤立。B项中电极均为Cu，D项中所用乙醇为非电解质，C项中所用蔗糖溶液是非电解质溶液，故B、C、D项都不能构成原电池。2．原电池的正极一定是( )
A．电子流出的一极
B．电子流入的一极
C．发生氧化反应的一极
D．电极自身参与反应的一极
解析：选B。电子流出的一极为负极；电子流入的一极为正极；发生氧化反应的一极为负极；有的原电池的正极自身不参与反应，如燃料电池、铜锌原电池等，有的原电池的正极自身参与反应，如铅酸蓄电池，故选B项。课堂互动讲练1．原电池正负极的判断方法
原电池有两个电极，一个是正极，一个是负极，判断正极和负极的方法是：
(1)由组成原电池两极的电极材料判断。一般是活泼性强的金属为负极，活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极。特别提醒：判断原电池正负极时，不要盲目根据活泼金属做负极去判断，必要时根据正负极上发生的反应进行判断。
(2)根据电流方向或电子流动方向判断。电流是由正极流向负极；电子流动方向是由负极流向正极。
(3)根据原电池里电解质溶液中离子的定向移动方向判断。在原电池的电解质溶液中，阳离子移向的极是正极，阴离子移向的极是负极。(4)根据原电池两极发生的变化来判断。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。
(5)依据现象判断。溶解的一极为负极，增重或者有气体放出的一极为正极。
2．原电池电极反应式的书写
原电池反应的实质是自发的氧化还原反应，因此书写时：(1)先判断出正负极。正极上发生还原反应，负极上发生氧化反应，根据氧化还原反应原理进行书写。但要注意介质环境。
(2)可以先写出总反应方程式。然后减去某一极的电极反应式就可以得到另一极的电极反应式。 如图是一种原电池。试回答下列问题(灯泡功率合适)：
(1)电解质溶液为稀H2SO4时，灯泡__________(填“亮”或“不亮”)。若灯泡亮，则负极是________极，电极反应式是________________________________________________________________________；正极上的电极反应式是________________________________________________________________________。
(2)电解质溶液为NaOH溶液时，灯泡________(填“亮”或“不亮”)。若灯泡亮，则负极是________极，电极反应式是
________________________________________________________________________。【解析】 (1)、(2)两种情况都具备了形成原电池的条件：两电极金属的活动性不同，有电极与电解质溶液之间发生的氧化还原反应。当电解质溶液为酸溶液时，Mg比Al活泼，Mg做原电池的负极，失去电子变为Mg2＋，Al做原电池的正极，电子由镁片流向铝片。正极上H＋得电子变为H2。
当电解质溶液为碱溶液时，Al与碱反应：
2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑而Mg与碱不反应，所以Al做原电池的负极，负极上Al失去电子，失去的电子流向正极。Mg做正极，正极上H＋得电子变成H2。
【答案】 (1)亮 Mg
Mg→Mg2＋＋2e－ 2H＋＋2e－→H2↑
(2)亮 Al
Al→Al3＋＋3e－；Al3＋＋4OH－→[Al(OH)4]－【规律方法】 两种活动性不同的金属电极与电解质溶液形成原电池时，较活泼的金属不一定做负极，如本题(2)中做负极的是相对不活泼的铝。变式训练 如图所示，电流表 指针发生偏转，同时A极质量增加，B极质量减少，C为电解质溶液。则A、B、C分别可以为( )A．A是Zn，B是Cu，C是稀硫酸
B．A是Cu，B是Zn，C是稀硫酸
C．A是Fe，B是Ag，C是稀AgNO3溶液
D．A是Ag，B是Fe，C是稀AgNO3溶液
解析：选D。探究整合应用常见几种化学电源的工作原理
【举例】 根据生产和生活的需要，人们研究和制造了多种电池，如锌锰干电池、铅蓄电池、氢氧燃料电池等。试回答：③当电池快用完时，需要及时将电池取出，原因是
________________________________________________________________________。
(2)铅蓄电池用途极广，可多次充、放电。铅蓄电池放电时发生的反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。
①放电一段时间后，电解质溶液的酸碱性变化是______________。②充电时铅蓄电池发生的反应________________________________________________________________________，
此时电池中硫酸浓度不断________(填“增大”或“减小”)。
③充电时电极的连接情况是：外接电源的正极接蓄电池的________，外接电源的负极接蓄电池的________。(3)氢氧燃料电池是新型电池，具有能量转换率高且工作寿命长的特点。其负极反应物是__________，正极反应物是________，电池反应是________________________________________________________________________。
应用在宇宙航天器中，既能提供电能，又能为宇航员提供________。当电池快用完时，锌筒由于被消耗容易导致电解质溶液渗漏而腐蚀所用仪器设备。
(2)铅蓄电池的充电反应与放电反应是相反的过程，发生的化学变化也是相反的，即2PbSO4＋2H2O ===Pb＋PbO2＋2H2SO4，由充电反应可知硫酸浓度不断增大，而放电时由于H2SO4不断被消耗导致酸性减弱。蓄电池充电时，电极应相对应，即蓄电池的正极与负极分别与外接电源的正、负极相连。(3)氢氧燃料电池利用的是H2与O2发生的氧化还原反应即2H2＋O2===2H2O，分析反应方程式H2失电子应做负极反应物，而O2应得电子发生还原反应，做正极反应物。由于反应生成水，氢氧燃料电池在把化学能转化为电能提供电能的同时，还能提供水。【答案】 (1)①Zn→Zn2＋＋2e－
②产生的H2无法吸收，破坏了干电池，使其无法稳定工作
③锌筒由于被消耗容易导致电解质溶液渗漏而腐蚀仪器设备
(2)①酸性降低
②2PbSO4＋2H2O===Pb＋PbO2＋2H2SO4 增大
③正极 负极
(3)H2 O2 2H2＋O2===2H2O 饮用水