资源描述
1理解并掌握原电池的构成条件以及工作原理。2学会如何判断电源的正负极。3了解常用电池的种类、性能以及新型电池的发展趋势。4学会利用原电池原理分析日常生活中的相关问题。,课题1电池探秘,如何判断电池的正负极？提示在电池中，区分正负极可从氧化还原反应的角度，即正极发生还原反应，负极发生氧化反应，反应中失去电子，电流流入，溶液中阴离子移向负极，阳离子移向正极。,1.电池是把转化成的装置，其实质是发生了反应。以铜、锌原电池为例，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，在片上放出，其中电子流出的极为极，发生反应，电子流入的极为极，发生反应，总的电池反应式为。,化学能,电能,氧化还原,锌,铜,铜,还原,铜,负,氧化,正,还原,Zn2H=Zn2H2,(1)，(2)，(3)，(4)。,2形成原电池的条件,活泼性不同的电极,电解质溶液,闭合回路,自发进行的氧化还原反应,PbO2,Pb,(1)原理：利用和间的提供电能的电池。(2)最大的特点是。(3)氢氧燃料电池：正极输入，负极输入，电解质，总反应为。(4)优点：效率高，无污染，装置可重复使用。,3燃料电池,燃料,氧化剂,氧化还原反应,工作时不断地从外界输入燃料和,氧化剂,氧气,氢气,KOH,2H2O2=2H2O,4化学电池的表示方法为：()负极()|电解质|正极()，请用这种方法表示下列原电池锌锰干电池：，锌氧化汞电池：，铅蓄电池：，氢氧燃料电池：，铜锌原电池：，碱性锌锰电池：。,()Zn|NH4Cl，ZnCl2|MnO2，C(),()Zn|KOH|HgO，C(),()Pb|H2SO4|PbO2(),()Pt，H2|KOH|O2，Pt(),()Zn|H2SO4|Cu(),()Zn|KOH|MnO2，C(),【慎思1】原电池两极的判断。提示规律：负氧正还。一般是活泼金属作负极，不活泼金属或导电的非金属作正极，但不一定是两极材料发生反应。电池负极电子流出的极失电子的极活泼金属发生氧化反应。电池正极电子流入的极得电子的极还原反应。,【慎思2】如何判断某种装置是否是原电池？提示原电池的工作原理是要有电子的定向移动形成电流，所以看哪种装置可以形成原电池，就要看这一装置是否满足下列四个条件：(1)能发生氧化还原反应。(2)有活泼性不同的两极材料。(3)有电解质溶液。(4)能构成闭合回路。,【例1】氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。如右图为电池示意图，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_。,解析(1)原电池的工作原理是将化学能转化成电能。由于燃料电池的电池反应式就是它燃烧的化学方程式，所以该燃料电池的电池反应式为：2H2O2=2H2O，其中氢元素从零价升至1价，失去电子，即电子从a流向b。(2)负极为失去电子的一极，即H2失电子生成H，由于溶液是碱性的，故电极反应式左右应各加上OH。(3)铂粉的接触面积大，可以加快化学反应速率。(4).Li从零价升至1价，作还原剂。.H2O中的H从1价降至H2中的零价，作氧化剂。,答案(1)由化学能转变为电能由a到b(2)2H24OH4e=4H2O或H22OH2e=2H2O(3)增大电极单位面积吸附H2、O2的分子数，加快电极反应速率(4)LiH2O,【体验1】下列装置能够组成原电池的是()。,解析构成原电池要有四个基本条件：电解质溶液、两个活泼性不同的电极并插入电解质溶液中构成闭合回路、可以自发进行的氧化还原反应。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，不可。答案AC,1原电池正负极的判断,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。(2)根据外电路中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内离子的定向移动方向判断。在原电池的电解质溶液内，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。,原电池正、负极的判断图示：,(1)一般电极反应式的书写,2电极反应式的书写,【例2】关于如图所示的原电池，下列说法正确的是()。,A电子从锌电极通过电流表流向铜电极B盐桥中的阴离子向硫酸铜溶液中迁移C锌电极发生还原反应，铜电极发生氧化反应D铜电极上发生的电极反应是2H2e=H2,解析由原电池装置图可知，负极为Zn，发生反应：Zn2e=Zn2；正极为Cu，发生反应：Cu22e=Cu。盐桥中的阴离子向ZnSO4溶液中迁移；阳离子向CuSO4溶液中迁移。所以正确答案为A项。答案A,【体验2】根据下列氧化还原反应设计一个原电池：2FeCl3Fe=3FeCl2。要求：(1)画出此原电池的装置图，装置可采用烧杯和盐桥。,(2)注明原电池的正、负极和外电路中电子的流向。_(3)写出两个电极上发生的电极反应。_,思路点拨根据原电池的构成条件发生还原反应的一极作正极(或在正极上发生还原反应)，发生氧化反应的一极作负极(或在负极上发生氧化反应)。,解析分析题目所给反应知，固体铁中铁元素的化合价升高，发生氧化反应，应作原电池的负极；FeCl3中铁元素的化合价降低，发生还原反应，但因FeCl3易溶于水，不能直接作电极，所以要选用一种活动性比铁弱且与FeCl3溶液不反应的固体作辅助电极，这里可以采用石墨棒或银棒等。左、右两个半电池中电解质溶液依次为FeCl2溶液、FeCl3溶液，两个半电池要用装有饱和KCl溶液的盐桥沟通。,答案(1)装置图如下：(2)电池的正负极及外电路中电子的流向如上图所示。(3)负极(Fe)：Fe2e=Fe2正极(C或Ag)：2Fe32e=2Fe2,1锌锰干电池,普通锌锰干电池的结构,负极：Zn2e=Zn2正极：2NH2e=2NH3H2总反应式为：Zn2NH=Zn22NH3H22MnO2H2=2MnO(OH)ZnCl24NH3=Zn(NH3)4Cl2其他干电池：碱性锌锰干电池、银锌纽扣电池等优点：携带方便缺点：电量小，污染大,2铅酸蓄电池,蓄电池的结构,(1)燃料电池：把能源中的燃料燃烧反应的化学能直接转化为电能的“能量转换器”。燃料电池中，氢气、甲烷、煤气等燃料作负极燃气；氧气、空气、氯气等氧化剂作正极助燃气。,3燃料电池,(2)氢氧燃料电池,氢氧燃料电池构造示意图,用氢气和氧气作为电极燃气，铂或活性炭作电极，40%的氢氧化钾溶液作电解质溶液。负极反应式：2H24OH4e=4H2O正极反应式：O22H2O4e=4OH总反应式：2H2O2=2H2O,【例3】控制适合的条件，将反应2Fe32I2Fe2I2设计成如下图所示的原电池。下列判断不正确的是()。,A反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应B反应开始时，甲中石墨电极上Fe3被还原C电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态D电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中石墨电极为负极,解析反应开始后，乙中石墨电极上发生的反应为2I2e=I2，为氧化反应，A说法正确；甲中石墨电极上发生的反应为2Fe32e=2Fe2，Fe3被还原，B正确；电流计读数为零时，电极上得到和失去的电子数相等，反应达到化学平衡状态，C正确；电流计读数为零(反应达到化学平衡状态)后，在甲中溶入FeCl2固体，则平衡向逆反应方向移动，I2被还原，乙中的石墨电极为正极，D错误。答案D,【体验3】下图是锌、铜和稀硫酸形成的原电池，某实验兴趣小组同学做完实验后，在读书卡片上记录如下：,序号：28时间：2011.4.5实验后的记录：Zn为正极，Cu为负极H向负极移动电子流动方向为ZnCuCu极有H2产生若有1mol电子流过导线，则产生的H2为0.5mol正极反应式：Zn2e=Zn2,卡片上的描述合理的是()。ABCD解析构成原电池的正极是Cu，负极是Zn，故错误；电子从负极Zn流出，流向正极Cu，H向正极移动，在Cu上得电子：2H2e=H2，故错误、正确；此原电池负极上发生的反应是Zn2e=Zn2，错误；总反应方程式：Zn2H=Zn2H2，当有1mole通过时，产生H2为0.5mol，故正确。答案B,【体验4】燃料电池是使气体燃料氧化直接产生电流的装置，燃料电池的研究是本世纪最具挑战性的课题之一。最近有人制造了一种燃料电池，一个电极通入空气，另一电极通入丁烷，电池的电解质是掺杂了Y2O3(三氧化二钇)的ZrO2(二氧化锆)晶体，它在高温下能传导O2。试回答下列问题：(1)该电池放电时的化学反应方程式为：_。,(2)该燃料电池的电极反应式为：正极：13O252e=26O2负极：2C4H1026O252e=8CO210H2O则固体电解质中的O2向_极移动(填“正”或“负”)。(3)某金属的相对原子质量为52.00，用上述电池电解该金属的一种含氧酸盐的酸性水溶液时，阳极每放出3360mL(标准状况)氧气，阴极析出金属10.4g，在该含氧酸盐中金属的化合价为_，在该实验中，若不考虑能量的损失，电池中消耗丁烷的质量最少是_g(结果精确至0.01g)。,答案(1)2C4H1013O2=8CO210H2O(2)负(3)31.34,【案例】小强家的电线晚上出了问题，一处铜线和铝线的接头处“长满了灰色、绿色的粉末”。只有铝铜接头处易生锈吗？不同金属的接头处都易生锈吗？,解析通过设计对比实验：在相同的条件下，比较同种金属相接和不同种金属相接，各自接口处锈蚀的程度即可回答。答案找来铜丝、铝丝、铁丝和锌条，将四种不同金属两两相连，同种金属与同种金属间也相连，共组合成10组导线接头。把它们共同放置在室外某处，经过一段时间的风吹雨淋之后，再观察它们生锈的情况。几个月后出现的现象应是：不同种金属的接口处锈蚀比较严重。,
展开阅读全文