2019-2020年高中化学主题3合理利用化学能源课题1电池探秘学案鲁科版选修.doc

2019-2020年高中化学主题3合理利用化学能源课题1电池探秘学案鲁科版选修1以铜锌原电池为例理解原电池的工作原理。(重难点)2认识电池的构成条件，掌握原电池正负极的判断方法。(重点)3学会应用所学知识分析出生活中所使用的各种电池。(难点)电池是怎样工作的1.原电池的定义将化学能转化为电能的装置。2原电池的工作原理(以铜锌原电池为例)(1)工作原理锌片失去电子，电子经导线流向铜片，溶液中的H从铜片上得到电子被还原成氢原子，继而结合成氢分子在铜片上放出。(2)电极名称负极：电子流出的电极。(发生氧化反应的一极)正极：电子流入的电极。(发生还原反应的一极)(3)电极反应式负极：Zn2e=Zn2正极：2H2e=H2总反应式：Zn2H=Zn2H23原电池的构成条件(1)两个活泼性不同的电极(或金属与导电的非金属)负极：活泼性强、失去电子发生氧化反应。正极：活泼性弱、得到电子发生还原反应。(2)两电极插入同一电解质溶液中。(3)形成闭合回路。(4)能自发地发生氧化还原反应。4实质原电池产生电流的实质，是发生了氧化还原反应。电子由负极流向正极产生电流。5实际应用纽扣电池及工作原理总反应式：H2OZnHgO=Zn(OH)2Hg1将锌片、铜片用导线连接插入乙醇中能形成原电池吗，为什么？【提示】不能。因为乙醇是非电解质，不导电，所以不能形成原电池。认识几种电池1.几种电池比较电池种类工作原理利弊锌锰干电池锌筒做负极，失电子被氧化碳棒与顶端的金属帽相连做正极，电池内部的MnO2得电子被还原使用时锌筒逐渐消耗，引起电解质渗漏电压不断下降，不能提供稳定电压铅酸蓄电池铅做负极，PbO2做正极，发生反应为PbPbO22H2SO42PbSO42H2O，充电时PbSO4转变为Pb和PbO2可通过检查硫酸溶液的密度确定是否应该充电这类电池充、放电方便，稳定性强，但体积大，使用不方便，且寿命较短燃料电池(以氢氧燃料电池为例)在负极消耗燃料H2，在正极消耗O2，反应为2H2O2=2H2O可以不间断地输入燃料和氧化剂，输出电极反应产物化学能直接转化为电能，能量转换率高而且工作寿命长，能够大功率连续供电，无噪声，无污染2废旧电池污染的治理(1)废旧电池必须回收。(2)开发使用无污染或污染小的新型电池，如太阳能电池。2是不是所有的电池负极都参与原电池反应？【提示】不一定。燃料电池中两电极都不参加反应。通入燃料的电极是负极，燃料失去电子被氧化，发生氧化反应；通入氧化剂的电极是正极，氧化剂得到电子被还原，发生还原反应。氢氧燃料电池、甲醇燃料电池等都是这类电池。原电池的工作原理与正负极的判断【问题导思】你能用图示表示原电池的工作原理吗？原电池正负极的判断依据有哪些？【提示】如下图所示原电池正负极的判断依据有：a.电极材料b电流或电子流动方向c电解质溶液离子移动方向d反应类型e反应现象1原电池的工作原理(以铜锌原电池为例)2原电池正负极的判断(1)由组成原电池两极的电极材料判断。一般是活泼性较强的金属为负极，活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极。在特殊情况下，正负极的判断还要考虑电解质溶液的性质。如()Al|NaOH(aq)|Mg()原电池中Al做负极，在强碱性条件下，Al比Mg活泼。(2)根据电流方向或电子流动方向判断。在外电路上，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。一般溶解的一极为负极，增重或者有气体放出的一极为正极。燃料电池除外。1在内电路中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。2电子只流经外电路，流向为：负极导线正极。3电流方向与电子流向相反。4只有根据能自发进行且放出能量的氧化还原反应才能设计原电池。下列有关原电池的说法中，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正极是电子流出的极D是由电能转化为化学能的装置【解析】原电池是化学能转化为电能的装置。在原电池工作时，较活泼的负极失电子被氧化，即电子流出；较不活泼的正极上得电子发生还原反应，即电子流入。【答案】B判断原电池正负极时，不要盲目的根据活泼金属做负极去判断，必要时应根据正负极上发生的反应进行判断。1如图，在盛有稀硫酸的烧杯中放入用导线连接的电极X、Y，外电路中电子流向如图所示，关于该装置的下列说法正确的是()A外电路的电流方向为X外电路YB若两电极分别为Fe和碳棒，则X为碳棒，Y为FeCX极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应D若两电极都是金属，则它们的活动性顺序为XY【解析】外电路的电子流向为X外电路Y，电流方向与其相反。X极失电子，做负极，Y极上发生的是还原反应，X极上发生的是氧化反应。若两电极分别为Fe和碳棒，则Y为碳棒，X为Fe。【答案】D原电池工作原理的应用【问题导思】原电池的工作原理有哪些应用？利用原电池工作原理保护金属时，被保护金属作原电池的哪一极？【提示】原电池工作原理可用于：a.加快化学反应速率b比较金属的活泼性c用于金属的防护原电池工作时，正极金属被保护，所以被保护金属做原电池的正极。1加快化学反应速率理论上，氧化还原反应均可设计成原电池，因有电流产生，加快了电子的转移，从而加快了化学反应速率，如：实验室利用Zn与稀硫酸反应制取H2时，稀硫酸中滴入几滴CuSO4溶液，置换出的单质铜与锌形成原电池从而加快了H2的逸出。2比较金属的活泼性根据溶解(或质量减轻)的为负极，质量增加(或产生气泡)的为正极，结合负极活泼性正极活泼性，便可作出结论。3用于金属的防护使被保护的金属制品作原电池正极而得到保护。例如，要保护一个铁制的输水管道或钢铁桥梁等，可将其与锌块相连接，使锌作原电池的负极。4制作化学电源理论上，任何放热的氧化还原反应均可设计成原电池。如生活中常见的锌锰干电池、铅蓄电池、各种手机电池及燃料电池等，都是根据原电池原理制作而成的化学电源。 四种金属片两两相连浸入稀H2SO4中都可组成原电池。相连时，外电路电流从流向；相连时，为正极；相连时，上有气泡逸出；相连时，的质量减少。据此判断这四种金属活动性由大到小的顺序是()ABC D【解析】由题意知：相连时，外电路电流从流向，则大于；相连时为正极，则大于；相连时，有气泡逸出，则大于；相连时，的质量减少，则大于。答案：。【答案】B2100 mL浓度为2 molL1的盐酸跟过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成氢气的总量，可采用的方法是()A加入适量的6 molL1的盐酸B加入数滴氯化铜溶液C加入适量蒸馏水D加入适量NaCl溶液【解析】A项中增大，反应速率加快。n(H)增大，生成氢气的总量增大。B项中Cu2Zn=CuZn2，Cu、Zn在盐酸中形成原电池，反应速率加快。本来锌是过量的，有少量Zn被Cu2氧化并不影响生成氢气的总量。C、D两项中均减小，n(H)未变，反应速率降低，生成氢气的总量不变。【答案】B1由锌片、铁片、铜片、银片和稀硫酸可以构成原电池的数目是()A3种B4种C5种 D6种【解析】根据构成原电池的条件知，以上原料可以构成：铁锌稀硫酸原电池、铜 锌稀硫酸原电池、银锌稀硫酸原电池、铜铁稀硫酸原电池、银铁稀硫酸原电池；由于铜、银均不与稀H2SO4反应，所以无法构成银铜稀硫酸原电池，故选C项。【答案】C2在右图所示的柠檬水果电池中，外电路上的电流从电极X流向电极Y。若X为铁，则Y可能是()A锌B石墨C银 D铜【解析】电流的方向与电子的移动方向相反，故电子由电极Y流向电极X，因此Y电极的活泼性强于铁，故Y电极只能为选项中的锌。【答案】A3锌锰干电池在放电时，电池总反应方程式可以表示为：Zn2MnO22H=Zn2Mn2O3H2O在此电池放电时，正极(碳棒)上发生还原反应的是()AZnB碳棒CMnO2DH【解析】MnO2得电子生成Mn2O3，发生了还原反应。【答案】C4有A、B、C三种金属，两两分别接触并同处于稀硫酸中，反应冒气泡，判断三种金属活动性顺序()(A)(B) (C)AACB BBACCCAB DCBA【解析】由(A)图知活泼性BA，由(B)图知活泼性CA，由(C)图知活泼性CB，故三种金属活动性顺序为CBA。【答案】D5在银锌原电池中，以硫酸铜溶液为电解质溶液，锌为_极，电极上发生的是_反应(“氧化”或“还原”)，电极反应式为_，锌片上观察到的现象为_，银为_极，电极上发生的是_反应(“氧化”或“还原”)，电极反应式是_；银片上观察到的现象是_。【解析】在Zn、Ag、CuSO4溶液组成的原电池中，Zn为负极发生氧化反应而逐渐溶解；Ag为正极，溶液中的铜离子被还原析出。【答案】负氧化Zn2e=Zn2锌片逐渐溶解正还原Cu22e=Cu银片上有红色物质析出