化学：1.3.1《原电池的工作原理》学案（鲁科版选修3）
文档属性
| 名称 | 化学：1.3.1《原电池的工作原理》学案（鲁科版选修3） |  | |
| 格式 | rar | ||
| 文件大小 | 79.7KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 鲁科版 | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2009-07-03 13:32:00 | ||
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文档简介
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第三节 化学能转化为电能
第一课时 原电池的工作原理
主讲人：马现伟
【高考复习三维目标】
1.知识与技能
⑴理解原电池的原理及其构成条件，了解常见的化学电源及其工作原理。
⑵能根据电极反应、电流的方向等原电池的原理判断电源的正极和负极。
⑶掌握电极反应和电池反应方程式的书写。
⑷依据原电池的原理判断金属的活泼性强弱及设计原电池。
2.过程与方法
⑴通过探索原电池的形成及原理，培养实验技能以及分析思维能力，从而依据反应方程式能设计原电池。
⑵通过不断总结、发现、归纳知识的要点，培养创新思维能力。
3.情感态度与价值观
通过复习电池的有关知识，感受化学给人类带来的进步和文明；了解废旧电池回收的意义，增强环保意识。
【知识整理】
1．利用氧化还原反应将 能转化为 能的装置称为原电池。其中，电子流出的一极是 极，该极上发生 反应，电子流入的一极是 极，该极上发生 反应。
2．原电池的构成条件：⑴要有两种活泼性不同的金属（或一种 和一种 ）作 、 两个电极；⑵要有 溶液；⑶构成闭合回路；⑷能自发的发生 反应。
3．在硫酸铜溶液作电解质溶液的铜锌原电池中，锌作 极，发生 反应，反应式为： ，该极质量 ；铜作 极，发生 反应，反应式为： ，该极质量 。在外电路中，电子由 极流向 极。其总电池反应式为： 。
4．化学电源是能够 的原电池，其电池可分为 、 、
等。
⑴锌锰干电池用 作正极， 作负极，酸性锌锰干电池的电解质是 ，负极反应式： ，正极反应式： ；碱性锌锰干电池的电解质是 ，负极反应式： ，正极反应式： ，总电池反应式为： 。
⑵铅蓄电池是一种 电池，负极为 ，正极为 。电解质溶液为 ，放电时负极反应式为 ，放电时正极反应式为 ，总电池反应式为： 。
⑶氢氧燃料电池是以 为燃料，以 为氧化剂， 作电极，若以KOH溶液为电解质溶液，则负极反应式： ，正极反应式： ，总电池反应式为： 。
【高考考点精析】
1．原电池正、负极的判断方法
【例1】某高二化学兴趣小组为了探索铝在原电池中的作用，设计一系列实验，实验结果记录如下：
编号 电极材料 电解质溶液 电流计指针偏转方向
1 Mg，Al 稀盐酸 偏向Al
2 Al，Cu 稀盐酸 偏向Cu
3 Al，石墨 稀盐酸 偏向石墨
4 Mg，Al NaOH 偏向Mg
5 Al，Zn 浓硝酸 偏向Al
试根据上表中的实验现象完成下列问题：
⑴实验1、2中Al所作的电极是否相同？
⑵实验4中Al作正极还是负极，为什么？写出Al电极的电极反应式。
⑶解释实验5中电流计指针偏向Al的原因？
⑷根据实验结果总结：在原电池中金属铝作正极还是负极受到哪些因素的影响？
〖思路点拨〗此题探究原电池中负极材料的选择，依据原电池的构成的条件并结合实验的条件：负极材料必须要与电解质溶液能自发的发生氧化还原反应来解答。
【针对性练习】
1．关于原电池的说法正确的是（ ）
A．在正极上发生氧化反应 B．化学性质较活泼的金属为负极
C．在外电路正极电子流出 D．在负极上发生还原反应
2．把铝片和镁片用导线连接成两组，分别依次插入到NaOH溶液、稀H2SO4溶液中，下列说法正确的是（ ）
A．都不能形成原电池 B．负极材料依次为镁片、铝片
C．负极材料依次为铝片、镁片 D．负极材料都是镁片
3．将纯锌片和纯铜片按图所示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是（ ）
A．两烧杯中铜片表面均无气泡产生
B．甲中的铜片是正极，乙中的铜片是负极
C．两烧杯中溶液的PH值均增大
D．产生气泡的速度甲比乙慢
4．把a、b、c、d四块金属浸入稀硫酸中，用导线两两连接组成多个原电池，若a、b相连， a为负极；c、d相连，d上有气泡逸出；a、c相连，a极减轻；b、d相连，b为正极。则四种金属的活泼性顺序为（ ）
A．a＞b＞c＞d B．a＞c＞b＞d
C．a＞c＞d＞b D．b＞d＞c＞a
2.电极反应式的书写
【例2】美国阿波罗宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池是一种新型的电池，其构造如图所示：两个电极均由多孔碳制成，通入的气体由孔隙中流出，并从电极表面放出。
⑴a极是 ，电极反应式是 。
⑵b极是 ，电极反应式是 。
⑶氢气是燃料电池最简单的燃料，虽然使
用方便，却受到价格和来源的限制。常用
的燃料往往是某些碳氢化合物，如甲烷
（天然气）、汽油等。请写出甲烷燃料电池
中a极的电极反应式为
。
此时电池内的总反应方程式为
。
〖思路点拨〗依据燃料电池的电极及电极反应可知
a、b两极各是什么极及其电极反应式。又由于甲烷燃烧生成二氧化碳，但在KOH溶液中应生成碳酸根离子及碳元素的化合价的变化解答。
【针对性练习】
5．有甲、乙两位同学想利用原电池的反应检验金属的活泼性顺序。两人均使用镁片和铝片作电极，但甲将电极放入6mol/L H2SO4溶液中，乙将电极放入6mol/L NaOH溶液中，如图所示。
⑴写出甲池中正极的电极反应式：正极： 。
⑵写出乙池中正极的电极反应式和总反应的离子方程式：
负极： 。
总反应的离子方程式： 。
3．依据原电池的原理设计原电池
原电池是将化学能转化为电能的装置，故自发的氧化还原反应理论上都可设计成原电池。
【例4】根据氧化还原反应：2Fe3＋＋Cu ＝ 2Fe2＋＋Cu2+，设计成一个原电池，电解质溶液中应含 ，负极材料为 ，正极材料为 ，电极反应式为
、 。
〖思路点拨〗关键先看该氧化还原反应是不是自发的，若是则将总反应变换成氧化反应（负极）和还原反应（正极）。
【针对性练习】
6．今有2H2＋O2
2H2O反应，设计成燃料电池，则负极通的应是 ，正极通的应是 ，电极反应式为： 、 。
【知识网络小结】
【考点落实训练】
1．银锌电池广泛用于各种电子仪器的电源，它的充电和放电过程可表示为： 2Ag ＋ Zn(OH)2 Ag2O ＋ Zn ＋ H2O，在放电时，负极上发生反应的物质是（ ）
A．Ag B．Zn(OH)2 C．Ag2O D．Zn
2．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．铜片的质量逐渐减少
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
3．下列反应中，在原理上可以设计成原电池的是（ ）
A．Ba（OH）2·8H2O 与NH4Cl的反应 B．铝与盐酸的反应
C．石灰石的分解 D．甲烷与氧气的反应
4．X、Y、Z、M 代表四种金属元素。金属X 和Z 用导线连接放入稀硫酸中时，X 溶解，Z 极上有氢气放出；若电解Y2＋和Z2＋共存的溶液时，Y 先析出；又知M2＋的氧化性强于Y2+。则这四种金属的活动性由强到弱的顺序为（ ）
A．X＞Z＞Y＞M Ｂ．X＞Y＞Z＞M
C．M＞Z＞X＞Y D．X＞Z＞M＞Y
5．随着人们生活质量的提高，废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程，其首要原因是（ ）
A．利用的电池外壳的金属材料
B．防止电池中的汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染
C．不使电池中渗泄的电解质溶液其他物品
D．回收其中的石墨电极
6．氯铝电池是一种新型的燃料电池，电解质溶液是KOH溶液，试回答下列问题：
⑴通入氯气的电极是 极（填“正”或“负”），电极反应式为：
。
⑵加入铝的电极是 极（填“正”或“负”），电极反应式为：
。
⑶电子从 极流向 极（填“Al”或“Cl2”）
【创新应用】
1．若某装置中发生如下的反应：Cu＋2H＋＝Cu2＋＋H2↑，关于该装置的说法不正确的是（ ）
A．该装置一定为原电池 B．该装置一定为电解池
C．金属铜为电解池的阳极 D．电解质溶液可能是硝酸溶液
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第三节 化学能转化为电能
第一课时 原电池的工作原理
主讲人：马现伟
【高考复习三维目标】
1.知识与技能
⑴理解原电池的原理及其构成条件，了解常见的化学电源及其工作原理。
⑵能根据电极反应、电流的方向等原电池的原理判断电源的正极和负极。
⑶掌握电极反应和电池反应方程式的书写。
⑷依据原电池的原理判断金属的活泼性强弱及设计原电池。
2.过程与方法
⑴通过探索原电池的形成及原理，培养实验技能以及分析思维能力，从而依据反应方程式能设计原电池。
⑵通过不断总结、发现、归纳知识的要点，培养创新思维能力。
3.情感态度与价值观
通过复习电池的有关知识，感受化学给人类带来的进步和文明；了解废旧电池回收的意义，增强环保意识。
【知识整理】
1．利用氧化还原反应将 能转化为 能的装置称为原电池。其中，电子流出的一极是 极，该极上发生 反应，电子流入的一极是 极，该极上发生 反应。
2．原电池的构成条件：⑴要有两种活泼性不同的金属（或一种 和一种 ）作 、 两个电极；⑵要有 溶液；⑶构成闭合回路；⑷能自发的发生 反应。
3．在硫酸铜溶液作电解质溶液的铜锌原电池中，锌作 极，发生 反应，反应式为： ，该极质量 ；铜作 极，发生 反应，反应式为： ，该极质量 。在外电路中，电子由 极流向 极。其总电池反应式为： 。
4．化学电源是能够 的原电池，其电池可分为 、 、
等。
⑴锌锰干电池用 作正极， 作负极，酸性锌锰干电池的电解质是 ，负极反应式： ，正极反应式： ；碱性锌锰干电池的电解质是 ，负极反应式： ，正极反应式： ，总电池反应式为： 。
⑵铅蓄电池是一种 电池，负极为 ，正极为 。电解质溶液为 ，放电时负极反应式为 ，放电时正极反应式为 ，总电池反应式为： 。
⑶氢氧燃料电池是以 为燃料，以 为氧化剂， 作电极，若以KOH溶液为电解质溶液，则负极反应式： ，正极反应式： ，总电池反应式为： 。
【高考考点精析】
1．原电池正、负极的判断方法
【例1】某高二化学兴趣小组为了探索铝在原电池中的作用，设计一系列实验，实验结果记录如下：
编号 电极材料 电解质溶液 电流计指针偏转方向
1 Mg，Al 稀盐酸 偏向Al
2 Al，Cu 稀盐酸 偏向Cu
3 Al，石墨 稀盐酸 偏向石墨
4 Mg，Al NaOH 偏向Mg
5 Al，Zn 浓硝酸 偏向Al
试根据上表中的实验现象完成下列问题：
⑴实验1、2中Al所作的电极是否相同？
⑵实验4中Al作正极还是负极，为什么？写出Al电极的电极反应式。
⑶解释实验5中电流计指针偏向Al的原因？
⑷根据实验结果总结：在原电池中金属铝作正极还是负极受到哪些因素的影响？
〖思路点拨〗此题探究原电池中负极材料的选择，依据原电池的构成的条件并结合实验的条件：负极材料必须要与电解质溶液能自发的发生氧化还原反应来解答。
【针对性练习】
1．关于原电池的说法正确的是（ ）
A．在正极上发生氧化反应 B．化学性质较活泼的金属为负极
C．在外电路正极电子流出 D．在负极上发生还原反应
2．把铝片和镁片用导线连接成两组，分别依次插入到NaOH溶液、稀H2SO4溶液中，下列说法正确的是（ ）
A．都不能形成原电池 B．负极材料依次为镁片、铝片
C．负极材料依次为铝片、镁片 D．负极材料都是镁片
3．将纯锌片和纯铜片按图所示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是（ ）
A．两烧杯中铜片表面均无气泡产生
B．甲中的铜片是正极，乙中的铜片是负极
C．两烧杯中溶液的PH值均增大
D．产生气泡的速度甲比乙慢
4．把a、b、c、d四块金属浸入稀硫酸中，用导线两两连接组成多个原电池，若a、b相连， a为负极；c、d相连，d上有气泡逸出；a、c相连，a极减轻；b、d相连，b为正极。则四种金属的活泼性顺序为（ ）
A．a＞b＞c＞d B．a＞c＞b＞d
C．a＞c＞d＞b D．b＞d＞c＞a
2.电极反应式的书写
【例2】美国阿波罗宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池是一种新型的电池，其构造如图所示：两个电极均由多孔碳制成，通入的气体由孔隙中流出，并从电极表面放出。
⑴a极是 ，电极反应式是 。
⑵b极是 ，电极反应式是 。
⑶氢气是燃料电池最简单的燃料，虽然使
用方便，却受到价格和来源的限制。常用
的燃料往往是某些碳氢化合物，如甲烷
（天然气）、汽油等。请写出甲烷燃料电池
中a极的电极反应式为
。
此时电池内的总反应方程式为
。
〖思路点拨〗依据燃料电池的电极及电极反应可知
a、b两极各是什么极及其电极反应式。又由于甲烷燃烧生成二氧化碳，但在KOH溶液中应生成碳酸根离子及碳元素的化合价的变化解答。
【针对性练习】
5．有甲、乙两位同学想利用原电池的反应检验金属的活泼性顺序。两人均使用镁片和铝片作电极，但甲将电极放入6mol/L H2SO4溶液中，乙将电极放入6mol/L NaOH溶液中，如图所示。
⑴写出甲池中正极的电极反应式：正极： 。
⑵写出乙池中正极的电极反应式和总反应的离子方程式：
负极： 。
总反应的离子方程式： 。
3．依据原电池的原理设计原电池
原电池是将化学能转化为电能的装置，故自发的氧化还原反应理论上都可设计成原电池。
【例4】根据氧化还原反应：2Fe3＋＋Cu ＝ 2Fe2＋＋Cu2+，设计成一个原电池，电解质溶液中应含 ，负极材料为 ，正极材料为 ，电极反应式为
、 。
〖思路点拨〗关键先看该氧化还原反应是不是自发的，若是则将总反应变换成氧化反应（负极）和还原反应（正极）。
【针对性练习】
6．今有2H2＋O2
2H2O反应，设计成燃料电池，则负极通的应是 ，正极通的应是 ，电极反应式为： 、 。
【知识网络小结】
【考点落实训练】
1．银锌电池广泛用于各种电子仪器的电源，它的充电和放电过程可表示为： 2Ag ＋ Zn(OH)2 Ag2O ＋ Zn ＋ H2O，在放电时，负极上发生反应的物质是（ ）
A．Ag B．Zn(OH)2 C．Ag2O D．Zn
2．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．铜片的质量逐渐减少
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
3．下列反应中，在原理上可以设计成原电池的是（ ）
A．Ba（OH）2·8H2O 与NH4Cl的反应 B．铝与盐酸的反应
C．石灰石的分解 D．甲烷与氧气的反应
4．X、Y、Z、M 代表四种金属元素。金属X 和Z 用导线连接放入稀硫酸中时，X 溶解，Z 极上有氢气放出；若电解Y2＋和Z2＋共存的溶液时，Y 先析出；又知M2＋的氧化性强于Y2+。则这四种金属的活动性由强到弱的顺序为（ ）
A．X＞Z＞Y＞M Ｂ．X＞Y＞Z＞M
C．M＞Z＞X＞Y D．X＞Z＞M＞Y
5．随着人们生活质量的提高，废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程，其首要原因是（ ）
A．利用的电池外壳的金属材料
B．防止电池中的汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染
C．不使电池中渗泄的电解质溶液其他物品
D．回收其中的石墨电极
6．氯铝电池是一种新型的燃料电池，电解质溶液是KOH溶液，试回答下列问题：
⑴通入氯气的电极是 极（填“正”或“负”），电极反应式为：
。
⑵加入铝的电极是 极（填“正”或“负”），电极反应式为：
。
⑶电子从 极流向 极（填“Al”或“Cl2”）
【创新应用】
1．若某装置中发生如下的反应：Cu＋2H＋＝Cu2＋＋H2↑，关于该装置的说法不正确的是（ ）
A．该装置一定为原电池 B．该装置一定为电解池
C．金属铜为电解池的阳极 D．电解质溶液可能是硝酸溶液
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