11.4 原电池原理及应用
第四节原电池原理及其应用
新大纲要求:
(1)原电池工作原理、构成条件；
（2）电极判断、电极反应和电池反应书写；
（3）金属的腐蚀防护；
（4）原电池有关计算
一、知识点巩固
史料：电池是如何发明的？
电池在我们今天的生活中，可以说已经成为不可离开的东西了：大到汽车用的蓄电池，小到电子表上的纽扣电池。你可知道，200多年前的电池发明过程中有一段曲折的故事，它至今仍能给我们以有益的启迪。
1800年，英国皇家学会会长收到了意大利帕费亚大学物理学教授伏打(A．Volta，1745-1827)的一封信，信中说他制成了一种能够提供“不会衰竭的电荷及无穷的电力”的仪器，这里所说的那种仪器，就是后来所说的伏打电池。那么，伏打是如何发明出这种电池的呢？
事情还须回到一年前：伏打收到他的同胞、生理学家伽法尼的一篇论文。文中谈到他的一次偶然发现：当他把悬有去了皮的青蛙腿的铜钩挂在铁架台上，发现蛙腿会发生奇异的痉挛现象。伽法尼从职业本能出发，把注意力集中到了肌肉收缩上，认为这是一种由生物电引起的现象。起初伏打也曾这样想，不久便对此产生了怀疑。物理学家的敏感把他的注意引到了两种金属的接触上，他的结论是“接触电”或“金属电”，而非“生物电”。
接下来，伏打做的实验就是把不同的两种金属(锌和铜)放进食盐水中进行实验。他成功了！世界上第一个原电池——伏打电池就此诞生！1801年，拿破仑把伏打召到巴黎，亲自授予奖章和奖金，并给予许多优厚待遇。
1．原电池
（1）原理（以伏打电池为例作图说明）
Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑
①电极名称的确定
从电子流向上看
从氧化还原反应中看
金属的活泼性上看
胶粒的电泳、离子的定向移动等
②反应原理:氧化反应Zn—2e=Zn2+
还原反应2H++Fe=H2↑
原电池能化学能转化为电能的一种装置，是将氧化反应和还原反应分别在两极进行的氧化-还原反应装置
（2）构成条件（介绍一下通过盐桥也可构成原电池）
①两个活泼性不同的电极
②电解质溶液(单独的电极不一定能电解质溶液反应)
③形成闭合回路(或在溶液中接触)
2．金属腐蚀及防护
金属腐蚀：金属或合金周围接触到的物质进行化学反应而使金属消耗的过程
类型
（1）化学腐蚀：金属与非金属直接接触而发生反应的腐蚀。
（2）电化腐蚀析:以构成微型原电池的形式进行的金属腐蚀；
①氢腐蚀吸
②吸氧腐蚀
以钢铁在空气中的锈蚀为例说明条件、现象、本质、联系
（3）金属腐蚀的快慢判断方法：
原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防腐蚀措施的腐蚀。
同一种金属腐蚀：强电解质>弱电解质>非电解质溶液。
（3）防护方法
①改变金属的内部组织结构
②在金属表面覆盖保护层
③电化学保护法
二、重点难点释疑
1．元素金属性强弱的比较方法（引导学生回答）
元素的金属性越强，单质越易失电子，其还原性越强；阳离子得电子能力越弱，阳离子的氧化性越弱。
(1)根据元素在周期表中的位置进行比较。
原子的最外层电子数越少，电子层数就越多，原于核对最外层电子的引力越小，原子越易失电子，其元素的金属性越强，而原子结构可以根据该元素在周期表中的位置反映出来
(2)根据不同单质与同一氧化剂的反应进行比较。
(3)根据最高价氧化物的水化物的碱性强弱进行比较。
元素的最高价氧化物的水化物的碱性越强，元素的金属性越强。
(4)根据置换反应进行比较
(5)根据原电池电极进行比较：原电池正极的金属性较负极弱。
(6)根据电解时阳离子放电的先后进行比较。
电解时越易放电(得电子)的阳离子，对应元素的金属性越弱。
2．电池的分类及电极反应
按照其使用性质可分为：干电池、蓄电池、燃料电池。
按电池中电解质性质分为：碱性电池、酸性电池、中性电池。
①干电池也称一次电池，即电池中的反应物质在进行一次电化学反应放电之后就不能再次使用了。现在所用的一次电池主要有：锌锰电池、碱性锌锰电池、锌银扣式电池。
②蓄电池是可以反复使用、放电后可以充电使活性物质复原、以便再重新放电的电池，也称二次电池。该类电池主要有：铅蓄电池、碱式镍镉电池、氢镍电池。
③燃料电池在工作时不断从外界输入氧化剂和还原剂，同时将电极反应产物不断排出电池。燃料电池是直接将燃烧反应的化学能转化为电能的装置，能量转化率高，具有节约燃料、减小污染的特点。
④新型高能电池。随着科技发展，在原有原始电池基础上，发展了一些新型高性能电池并已在社会生产生活各方面广泛应用，如：锂－二氧化锰非水电解质电池、钠－硫电池、海洋电池。
几种常见电池及电极反应
化学电池是将化学能转变为电能的装置，主要部分包括正负两电极和电解质。本文简单介绍多种化学电池的电极反应，以便读看大致解一些化学电池工作时发生的化学反应。
干电池
（1）锌锰干电池Zn|NH4Cl溶液|C
锌锰干电池的负极为锌筒，正极为石墨棒，放电时电极反应为：
负极Zn-2e-=Zn2+
正极2Mn02+2NH4++2e=Mn2O3+H2O+2NH3
总反应一般写成：
Zn+2NH4++2MnO2 =Mn2O3+H2O+2NH3 +Zn2+
负极生成的Zn2+在一定程度上与正极生成的NH3分子化合而生成锌氨复杂离子(较正式的名称为锌氨配离子[Zn(NH3)4]2+。
（2）碱性锌锰电池Zn|NaOH溶液|C
电极反应一般写成：
负极Zn+20H-+2e-=ZnO+H20
正极2Mn02+2H2O +2e-=Mn203+H2O+20H-
总反应方程式请读者自行写出。
以上两种电池都是原电池，使用到一定程度便报废，不能充电再生。
蓄电池
可充电能多次使用，一般正负电极都参与反应（干电池只有负参与反应）
（1）铅蓄电池Pb|H2SO4|PbO2
与原电池不同，蓄电池在使用到一定程度，可用外来直流电源将其充电再生，重复使用。例如铅蓄电池在使用中（即放电中）的电极反应为
负极Pb+SO42--2e=PbSO4
正极Pb02+SO42-+4H++2e=PbS04+2H2O
放电时总反应方程式写成：Pb+Pb02+2H2S04=2PbS04+H2O
由此可理解为什么铅蓄电池在使用中两极有白色固体(PbS04)生成，而电池中硫酸的浓度逐渐减小。当使用到一定程度，相应的硫酸的密度降低到一定值(约为1.28克·厘米-3)时，该蓄电池便必须充电后才能继续使用。充电时将原来的负极作阻极、正极作阳极，充电过程中阴、阳两极发生的反应分别是放电时负、正两极所发生的反应的逆反应。充龟时电池韵总反应则是放电时总反应的逆反应。
（2）镍镉电池镍镉蓄电池
在充电后正极(镍)上有Ni(OH)3，负极主要是镉(含有一些铁)，所用电解质为KOH溶液。放电时发生的电极反应式一般可写成：
负极：Cd+20H--2e-=Cd(OH)2
正极2Ni(OH) +3e-= 2Ni(OH)2+20H-电池总反应式请读者自行写出。根据这种蓄电池的原理已制成千电池形式的镍镉电池。这种干电池在使用过程中也可以充电。
（3）银锌蓄电池
放电时电极反应可写成：
负极Zn+20H--2e-=ZnO+ H2O
正极Ag2O+H20+2e-=2Ag+20H-
电池总反应为：Zn+Ag2O=ZnO+2Ag
微型纽扣式银锌电池由正极壳、负极盖(二者都用不锈钢做成)、绝缘密封圈、隔离膜、正极活性材料(AgO和少量石墨粉，后者起导电作用)、负极活性材料(含汞量很少的锌汞合金)、电解质溶液(浓KOH溶液)等组装而成。质量较好的可用约1年，最好的可用约2年。手表中用的一般就是这种纽扣式电池。这种电池用完后即报废，不再去充电。
为什么在纽扣式银锌电池中的负极活性材料用的不是单纯的锌而是含汞量很少的锌汞合
金?这是因为如果用了单纯的锌，电池在未工作时(即空置时)就会被电池中的电解质溶液腐蚀而放出氢气,以致影响电池的使用寿命，而改用含汞虽然很少的锌汞合金的话，可以使电池在未工作时锌极被腐蚀的过程被阻止到最小的程度。不仅银锌电池是这样，在其它某些电池中也采取同样的措施。如在制造锌锰干电池的传统工艺中，锌皮用氯化汞溶液处理，部分锌发生了反应：Zn+ Hg 2+=Zn 2++Hg 生成的汞与未起反应的锌形成锌汞合金。制造过程中控制HgCl 2的用量，使生成的合金中含汞仅约0.25％。汞太多则使锌变脆。近年来正在研究干池等中不用汞的工艺以避免汞污染的危害。
燃料电池
（1）氢氧燃料电池
电极反应为：
负极：H 2+2OH —-2e=H 2O
正极02+2H 2O +2e=40H -
一般用30％K0H 溶液作这种电池的电解质溶液。电极可用含有催化剂的多孔石墨电极(负极中催化剂可用铂或钯，正极中催化剂可用 AgO 或CoO)。
（2）甲烷燃料电池
结构与氢氧燃料电池类似。电极反应为：
负极 CH 4+10OH --8e=CO 32-+7H 2O
正极 02+2H 20+4e=40H -
题目：固体氧化物燃料电池是由美国西屋（Westinghouse ）公司研制开发的。它以固体氧化锆 一 氧化钇为电解质，这种固体电解质在高温下允许氧离子（-2O ）在其间通过。该电池的工作原理如图3所示，其中多孔电极a 、b 均不参与电极反应。下列判断正确的是（ ）
A ．有2O 放电的a 极为电池的负极
B ．有2H 放电的b 极为电池的正极
C ．a 极对应的电极反应为-
=++OH e O H O 44222
D ．该电池的总反应方程式为O H O H 2222 2高温+
其它：
（1）海水电池1991年我国首创的以铝—空气—海水组成的新型电池，可用于航标灯中。该电池用铝作负极、石墨作正极。电极反应为：
负极4Al-12e=4Al 3+
正极302+6H 2O +12e=120H -
由于Al 3+可与0H -化合生成Al(OH)3，所以该电池的总反应方程式为：
4A1+302+6H 2O=4Al(OH)3，该电池的能量比普通干电池(锌锰电池)高20-50倍。
（2）锂电池
Li|LiI|I 2
用锂作负极的电池统锂电池。在锂电池中不能使用电解质水溶液(为什么?)。迄今已陆续发明了不少品种的锂电池，其中最著名的是锂碘电池。这种电池中的电解质是固体电解质LiI ，
其中的导电离子是I-。该电池的电极反应为：
负极2Li-2e=2Li+
正极I2+2e=2I-
Li|LiAlCl4 (SOCl2)|C
总反应是：8Li+ 3SOCl2=6LiCl+Li2SO3+2S
试写出电极反应式
负极：______________________________
正极：____________________________________
微型锂碘电池可作植入某些心脏病人体内的心脏起搏器所用的电源，使用寿命长达10年，并有可能达14年，且对人体无不良影响。由于这种电池制作过程很复杂，所以价格昂贵。心脏起搏器中最早使用的电源为Zn-Hg0电池，其使用寿命只有1.5-2年。
典型例题精析
[例1] 以下现象与电化腐蚀无关的是
A．黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿
B．生铁比软铁芯(几乎是纯铁)容易生锈
C．锈制器件附有铜质的配件，在接触处易生铁锈
D．银质奖牌久置后表面变暗
[解析] D。本题考查对电化腐蚀的理解。
电化腐蚀是指不纯的金属(或合金)，接触到电解质溶液时发生了原电池反应，比较活泼的金属原子失去电子而被氧化所引起的腐蚀。
选项A中黄铜是铜锌合金，可以构成原电池，但铜没有锌活泼，被腐蚀的是锌而不是铜，所以不易产生铜绿；
选项B中生铁是铁碳合金，可以构成原电池而使铁腐蚀生锈，软铁芯几乎是纯铁，不构成原电池。
选项C中铁与铜接触则构成原电池，铁比铜活泼，铁就腐蚀生成铁锈。
所以A、B、C三个选项的现象均与电化腐蚀有关。
选项D中银质奖牌是由较纯的银制做的，不构成原电池，久置后表面变暗是跟空气中的多种物质反应造成的。
[例2] 有一种原电池，它的一个电极材料是Ni02(在碱中NiO2氧化性比O2更强，还原产物是+2价的镍的化合物，另一电极是铁，电解质溶液是21％的氢氧化钾溶液。下列对电池的叙述和有关反应正确的是
A．此电池必须密封，防止空气进入
B．铁是负极，放电时，铁失电子成能自由移动的Fe2+，负极反应是：Fe-2e-→Fe2+ C．放电时，正极反应是：2H++2e-→H2↑
D．放电时，正极反应为：Ni02+2e-→Ni2++202-
E．放电时的总反应为：Fe+NiO2+2H20=Fe(OH)2+Ni(OH)2
[解析] 因电池的电解质是KOH溶液，应防止与空气接触，否则KOH会与空气中的CO2发生反应生成K2C03，所以A正确。书写电池电极反应时，也要遵循离子反应书写原则，能溶于水的强电解质才能写成离子。此外还要注意电解质溶液的酸碱性。在酸溶液中，可能发生消耗H+和产生H+的反应，不可能发生消耗OH-和生成OH-的反应；在碱溶液中，一般可能发生消耗OH-和生成OH-的反应，不发生消耗H+或生成H+弱碱金属离子的反应。因此B、C、D选项是错误的。在KOH溶液中，负极反应的产物是Fe(OH)2：
Fe-2e-+2OH-→Fe(OH)2
正极反应为：NiO2+2e-+2H20→Ni(OH)2+20H-
从正负电极反应可判断选项E是正确的。
[例3] 有人设计一种燃料电池，是利用乙烷与氧气反应的化学能转化成电能。用吸咐在多孔镍板上的乙烷作负极材料，用吸附在多孔镍板上的空气作正极材料，30％的氢氧化钾溶液为电解质。试写出这种燃料电池放电时正负电极反应和总反应的离子方程式。
[解析] 乙烷在O2中燃烧的反应式为：
2C2H6+702→4CO2+6H20
在电池的碱性环境下负极乙烷缓氧化产物之一是K2CO3以，2mol乙烷共失电子28mol，乙烷中+1价的氢变成水和生成CO32-都要消耗OH-，方程式各物质的系数可根据元素守恒和电荷守恒进行配平。正极上是O2得电子首先生成02-，02-在溶液中不能存在而与水电离出的H+结合生成OH-。有关反应为：
负极：2C2H6+360H--28e→4CO32-+24H20
正极：7O2+28e-+14H20→28OH-
总反应：2C2H6+702+80H-→CO32-+10H20
[例4] 下列关于实验现象的描述不正确的是
A．把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面出现气泡
B．用锌片做阳极，铁片做阴极，电解氯化锌水溶液，铁片表面出现一层锌
C．把铜片插入三氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁
D．把锌粒放人盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，气泡放出速率加快。
[解析] C。本题考查电化学知识，涉及到原电池、电解、电镀等多方面知识。涵盖内容比较广，能够考查考生知识的全面性和综合性。
选项A：把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，即可构成Cu—Fe原电池。由于铁比铜金属性强，所以铁失去电子做负极，铜片做正极，氢离子在铜片上得电子，发生还原反应，放出氢气，所以铜片表面出现气泡。
选项B：是一个电解池，阳极发生氧化反应：Zn-2e-=Zn2+，阴极发生还原反应。Zn2++ 2e-=Zn，因此实际上就是电镀，做阴极的铁片为镀件，其表面镀上一层锌。
选项C：由于Fe3+离子的氧化性较强，可将Cu氧化，而自身被还原为Fe2+
2Fe3++Cu= 2Fe2++Cu2+。但不能生成单质铁。
选项D．纯锌与盐酸的反应速率较慢，当滴入几滴CuCl2溶液后，可发生：Zn+Cu2+=Zn2++Cu的反应，这时在锌的表面会附着上铜，这样就可以构成Cu-Zn原电池而发
2CO+O 2 = 2CO 2 —（2CO+2CO 32-→4CO 2+4e ） O 2+4e+CO 2=CO 32-
生电化学反应，锌做原电池的负极：Zn-2e -=Zn 2+，铜做原电池的正极：2H ++2e -=H 2↑。由于可构成无数个微电池，大大加快了反应速率。
例5.熔融盐燃料电池具有高的发电效率,因而受到重视,可用Li 2CO 3和Na 2CO 3的熔融盐混和物作电解质,CO 为阳极燃气,空气与CO 2的混和气为阴极助燃气,制得在650℃下工作的燃料电池.完成有关的电池反应:（2000年理科高考综合卷26题）
阳极电极反应式:2CO+2CO 32-→4CO 2+4e
阴极反应:__________总反应式___________________
解题思路：直接书写阴极的电极反应较困难，而总反应式的书写较容易，针对此情况，在此不妨打破常规，进行逆向思维。先写出难度较小的总反应式，再根据题给条件的阳极电极反应式写出阴极反应式。
由于阳极气和阴极气反应后生成的CO 2不和Li 2CO 3和Na 2CO 3的熔融盐混和物反应，所以总反应就是2CO+O 2=2CO 2 。 将总反应式减去信息中提供的阳极电极反应： 就能得到阴极电极反应式：
知识点针对性训练
1．电子表所用电池材料为Zn和Ag2O，电解质溶液为KOH，电极反应
Zn+20H--2e-→Zn0+H2O，Ag20+H20+2e-→2Ag+2OH-列正确项（）A．Zn为正极，Ag20为负极
B．Zn为负极，Ag2O为正极
C．电池工作时负极区溶液PH减小
D．电池工作时负极区溶液PH增大
2．实验先用铅蓄电池作为电源电解饱和食盐水，已知电池反应为
负极：Pb-2e-+SO42-→PbSO4正极：Pb02+4H++SO42-+2e-→PbSO4+2H2O今制取0.05molCl2耗H2SO4物质的量为（）A．0.025mol B．0.05mol C．0.1mol D．0.20mol
3．X、Y、Z、W四种金属，X可以从Y的盐溶液中置换出Y、X和Z组成原电池时，Z为正极。Y和Z两种离子在同一溶液中被电解时阴极上只析出Y，M离子氧化性大于Y离子，则四种金属活泼性由强到弱顺序为（）A．X、Y、Z、M B．X、Z、M、Y C．M、Z、X、Y D．X、Z、Y、M
4．下图中各烧杯里的铁钉，生锈最快的是（）
5．某原电池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FeC13溶液
B．正极为C、负极为Fe，电解质溶液为Fe(NO3)3溶液
C．正极为Fe、负极为Zn，电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液
D．正极为Ag、负极为Fe，电解质溶液为CuSO4溶液
6．铅蓄电池放电时的电极反应为（）负极：Pb-2e-+SO42-→PbSO4正极：Pb02+4H++SO42-+2e-→PbSO4+2H2O
当溶解20.72gPb时，消耗H2S04物质的量为
A．0.05mol B．0.1mol C．0.15mol
D．0.2mol
7．右边为一原电池的示意图，在原电池两电极之间设有隔
膜，隔膜有微孔，离子可自由通]过。此电池的负极材料是____________________ 放电时被__________________，
正极材料是____________________，
电池总反应式_______________。
放电时，电子由___________极流向____________极，
电流由____________极流向____________，
电解质溶液中的Zn2+和Cu2+移向____________，
但其中只有____________在电极上被还原。
生活中的化学
9．埋在地下的输油铸铁管道，在下列各种情况下，被腐蚀速度最慢的是（）A．在含铁元素较多的酸性土壤中
B．在潮湿疏松透气的土壤中
C．在干燥致密不透气的土壤中
D．在含碳粒较多、潮湿透气的中性土壤中
10．电子计算器中所用纽扣式电池为银锌电池，其电极分别为Ag20和Zn，电解质溶液为KOH 溶液，电极反应：
Zn+20H--2e-=Zn(OH)2Ag20+H20+2e-=2Ag+20H-，
总反应式为：Ag20+H2O+Zn=Zn(OH)2+2Ag下列叙述正确的是（）A．电流由锌经外电路流向氧化银
B．锌是阴极，氧化银是阳极
C．锌是负极，氧化银是正极
D．工作时，负极区溶液pH减小，正极区pH
实验设计
试设计一个原电池，使之发生的总反应式为：2FeCl3+Cu=CuCl2+2FeCl2，画出装置图，并导出正、负极电极反应式。
原电池原理及其应用
第四节 原电池原理及其应用 教学目的： 1、 使学生理解原电池原理； 2、 常识性介绍日常生活中常用的化学电源和新型化学电池； 3、 使学生了解金属的电化腐蚀 教学重点：原电池的原理 教学难点：金属的电化腐蚀 教学方法：实验探究法 教学用品：铁丝、铜丝、锌片、铜片、稀硫酸、导线、烧杯、电流计 教学过程： 第一课时 [引言] 前几节我们学习了有关金属的知识，了解了铁和铜的性质。铁是比较活泼的金属，能溶于稀硫酸，铜是不活泼的金属，不溶于稀硫酸。如果我们同时将铁和铜连在一起，同时放到稀硫酸中，会发生什么现象呢？下面我们做这个实验。 [提问] 大家看到了什么现象？ [讲述] 把铁线和铜丝的上端连在一起，放入稀硫酸中，在金属丝中有电子流动，构成了一个小电池，我们叫它原电池。下面我们就来研究原电池的原理及其应用。 [板书] 第四节 原电池原理及其应用 一、原电池 [讲述] 实验结果表明，导线中有电流通过，电流是如何产生的呢？ [学生讨论] [板书] 锌片 Zn —2e -==Zn 2+ (氧化反应) 铜片 2H ++2e -==H 2 （还原反应） 电子由锌片经导线流向铜片 [讲述] 我们知道，物质发生反应时，常伴有化学能与热能、光能等的相互转化。例如，镁条在空气中燃烧的化学反应，伴有放热、发光等现象。这说明化学能转变为热能和光能。那么，我们做的这个实验是化学能转变为哪种能呢？ [学生回答] [教师总结] 这种化学能转变为电能的装置叫原电池。 [板书] 原电池的定义：化学能转变为电能的装置。 [讲述] 这一现象早在1799年被意大利的物理学家伏打扑捉到并加以研究，发明了世界上第一个原电池---------伏打电池，即原电池。 [引导思考] 原电池的两极材料如何选择呢？ [ 讲述] 下面我们再做几个实验共同探讨一下原电池的组成条件和原理 Z n C Z u F C 稀硫酸 C u SO 4溶液 稀硫酸 A B C D
原电池原理及其应用
【基础知识精讲】 装詈特点：化学能转化趟能 严两个活泼性不同的电极 形成条件彳②电解质涪液 〔0)形成闭合回路 先色沿寻绞悔必育电矗产韭 加 Se-Zn^T I SW.反网」匝 K 析氢 腐、蚀 L 吸氧腐蚀 「斑变金属的內部组织结构 ②在金属裹面霍盖保护层 I ③电化学保护法 以铜锌原电池为例，理解原电池的工作原理：负极发生氧化反应，正极发生还原反应 紧抓这个基本原理去解决各种类型的原电池问题 ^ 【重点难点解析】 重点：①原电池原理； ②金属的腐蚀原理与防护? 难点：金属的电化学腐蚀与防护? 1. 正确判定原电池 2. 原电池正极和负极的确定 (1) 由两极的相对活泼性确定? (2) 由电极现象确定.通常情况下，在原电池中某一电极若不断溶解或质量不断减少， 该 电极发生氧化反应， 此为原电池的负极； 若原电池中某一电极上有气体生成， 电极的质量不 断增加或不变，该电极发生还原反应，此为原电池的正极 3. 原电池工作原理：以 Cu-Zn 原电池为例. 学科：化学 教学内容：原电池原理及其应用 r 金属腐蚀 L 化学腐蚀 电化腐蚀 匕钢铁腐蚀 '主曼应用〈 I 防护方法T 厂沪2e-Hj A 千 ti rJ i
负极（锌板）：Zn-2e=Zn 2+ 被氧化，锌板不断溶解； 正极（铜板）：2H+2e=Hf 被还原，表面置出气泡. 电子流动方向：负极（Zn ）经导线正极（Cu ）. Cu-Zn 原电池发生的总反应跟锌和酸的反应是一致的，但电子却经外接导线发生迁移， 形成持续 的电流，使化学能转化为电能 ? 构成原电池的反应必须能自发地进行氧化还原反应 ?从理论上讲，任何一个氧化还原反 应都可设计成原电池， 只不过要求氧化反应和还原反应必须在两极上分别进行， 使与两极连 接的导线里，产生持续电流 ? 【难题巧解点拨】 例1 ：把a,b,c,d4 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，d 上产生大量气泡；a ，c 相连时，电流由c 经导线流向a ； b 、d 相 连时，电子由d 经导线流向b ，则此4种金属的活动性由强到弱的顺序为 （） A.a > b > c >d B.a > c > d > b C.c >a > b > d D.b > d > c > a 分析：根据原电池原理，较活泼的金属为负极，被氧化溶解； 相对不活泼的金属为 正极，冒气泡或析出金属?电子由负极经外电路流向正极，电流方向与电子方向相反等进行 分析：根据构成原电池的条件必须同时满足： （1）要有活泼性不同的两个电极 .（2）要 有 电解质溶液.（3）要有导线，能形成闭合回路? 用此条件进行判断：在 A 中两个电极的金属相同，不符合条件，在 （D ）中没有电解质溶 液，乙醇是非电解质.故只有B C 符合条件 答案：BC 例3:银锌电池是广泛用作各种电子仪器的电源，它的充电和放电过程可表示为: 2Ag+Z n( 0H)2 三 Ag 2O+Zn+2HO 此电池放电时， 负极上发生反应的物质是 () A.Ag B.Z n(0H)2 C.Ag 2O D.Z n 分析：根据原电池工作原理，负极上发生氧化反应 .元素化合价会升高，所以在放电过 程中被氧化的是 Zn,即Zn 为负极. 答案：为D 【命题趋势分析】 常考知识点： 1. 原电池的概念、工作原理 2. 电极反应和电池反应 乙醉 E A 山嵐礙液 C
原电池的原理及其应用
第9讲原电池原理及其应用 知识要点实例 概念将化学能转变为电能的一种装置叫做原电池 自发的氧化还原反应：实质将化学能转变为电能 构成前提必须是能发生自发的氧化还原反应 构成条件 1．活动性不同的两种金属（或一种金属，一种为能 导电的非金属）作为两个电极 2．两个电极必须以导线相连或直接接触 3．电极插入电解质溶液中形成闭合回路 电极构成 负极 电子流出的一极．通常为活泼性较强，易失电 子的金属 负极：Zn片 正极 电子流入的一极．通常是活泼性较弱的金属或 非金属导体 正极：Cu片 电流方向 电子由负极流向正极，电流方向是由正极流向 负极（与电子流向相反） 电子流向：由Zn→导线→Cu 电流方向：由Cu→导线→Zn 电极反应 负极电极失去电子，被氧化，发生氧化反应 正极 电极上得到电子，发生还原反应（一般是溶液 中易得电子的物质发生还原反应） 总反应方程式 正极、负极分别发生的氧化反应和还原反应综 合起来得到总式 应用 1．制多种电池 2．形成原电池，加快反应速率 3．根据原电池原理保护金属不受腐蚀 如：干电池、蓄电池、高能电池等． 制取氢气时，锌中滴一些硫酸铜溶 液，使反应速率大大增强； 如铁铜连接处于电解质溶液中，铜 受到保护，不易腐蚀 1、金属腐蚀的定义：金属或合金与接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程． 2、金属腐蚀的实质：金属原子失去电子被氧化而消耗的过程． 3、金属腐蚀的种类：化学腐蚀与电化学腐蚀． 电化学腐蚀（吸氧腐蚀）化学腐蚀 条件 不纯金属或合金与电解质 溶液接触构成微小原电池 金属跟接触物质（多为非电解质） 直接反应 现象有微弱电流产生无电流产生 结果 活泼金属被腐蚀 较不活泼金属得到保护 各种金属都有可能被腐蚀 实例 负极： 正极： 2Fe+3Cl2=2FeCl3（某些工厂） 本质金属原子失去电子被氧化而损耗 联系两种腐蚀同时发生，但电化腐蚀较化学腐蚀普遍，钢铁以吸氧腐蚀常见 金属 的 防护 ①改变金属内部结构，如制成不锈钢；②在金属表面覆盖保护层，如电镀、 涂油、喷漆、搪瓷、镀氧化膜（致密），目的使金属制品与周围物质隔开； ③电化学保护法（被保护金属作为原电池的正极或电解池的阴极） 4 钢铁的析氢腐蚀与吸氧腐蚀的对比
2021届高考化学一轮复习专项测试：专题十二 考点一 原电池原理及其应用 (3)
2021届高考化学一轮复习专项测试专题十二 考点一原电池原理及其应用（3） 1、将反应2Al＋6H＋=2Al3＋＋3H2↑的化学能转化为电能，能达到目的的是( ) 2、人工光合系统装置（如图）可实现以CO2和H2O合成CH4。下列说法不正确的是( ) A．该装置为原电池，且铜为正极 B．电池工作时，H+向Cu电极移动 C．GaN电极表面的电极反应式为：2H2O－4e-=O2+4H+ D．反应CO2+2H2O 光照CH4+2O2中每消耗1mol CO2转移4mol e- 3、某同学按下图所示的装置进行实验。A、B为两种常见金属，它们的硫酸盐可溶于水，当 SO从右向左通过交换膜移向A极。下列分析正确的是( ) K闭合时，2- 4
A. 溶液中c (2A ＋)减小 B. B 极的电极反应：2B 2e =B －＋－ C. Y 电极上有2H 产生，发生还原反应 D. 反应初期，X 电极周围出现白色胶状沉淀 4、由W 、X 、Y 、Z 四种金属按下列装置进行实验。下列说法不正确的是( ) 装置 现象 金属W 不断溶解 Y 的质量增加 W 上有气体产生 A.装置甲中W 作原电池负极 B.装置乙中Y 电极上的反应式为2+-Cu +2e =Cu C.装置丙中电流由Z 流向W D.四种金属的活动性强弱顺序为Z>W>X>Y 5、流动电池是一种新型电池。其主要特点是可以通过电解质溶液的循环流动，在电池外部调节电解质溶液，以保持电池内部电极周围溶液浓度的稳定。北京化工大学新开发的一种流动电池如图所示，电池总反应为Cu ＋PbO 2＋2H 2SO 4=CuSO 4＋PbSO 4＋2H 2O 。下列说法不正确的是( )
最新高考化学考点解析全程复习考点：原电池原理及应用
高考化学考点解析全程复习考点：原电池原理及应用1．复习重点 1．原电池的电极名称及电极反应式， 2．对几种化学电源的电极反应式的认识和书写， 3．原电池原理的应用。 4．其中原电池原理及有关计算是高考的命题热点。 2．难点聚焦
[分组实验] [1]锌粒放入稀硫酸中 [2]铜片放入稀硫酸中 [3]锌粒放在铜片上一起浸入稀硫酸中 [4]锌粒、铜片用导线连在灵敏电流计上 [5]用干电池证明[4]的正负极动手实验 描述现象 分析讨论 现象解释 培养学生的动手能力、敏锐 的观察力，提高学生分析、 解决问题的能力，严密的逻 辑推理能力 [多媒体动画模拟] 锌、铜原电池原理学生观察、分析、填 表 变微观现象为直观生动，便 于学生掌握
[多媒体动画模拟]原电池 组成实验装置的改变： a、溶液相同，电极变 化： b、电极相同，溶液变 化： c、断路： 思考：原电池装置构 成必须具备哪些条 件？ 培养学生类比，归纳、总结 的自主学习的能力 [板书]原电池组成条件： （-）较活泼的金属 （a）电极 （+）较不活泼的金属或 非金属 （b）电解质溶液 （c）闭合回路 培养学生分析问题的能力 从以上讨论的原电池装置中我们来总结一下： 原电池原理
3．例题精讲 1．确定金属活动性顺序 例1．（1993年上海高考化学题）有A、B、C、D四种金属，将A与B用导线联结起来，浸入电解质溶液中，B不易被腐蚀；将A、D分别投入到等浓度的盐酸中，D比A反应剧烈；将铜浸入B的盐溶液中无明显变化；将铜浸入C 的盐溶液中，有金属C析出。据此可推知它们的金属活动性由强到弱的顺序为（） A．D＞C＞A＞B B．D＞A＞B＞C
原电池原理及其应用教案
《原电池原理及其应用》教案 教学目标 ●知识目标： 1. 使学生理解原电池的化学原理 2．掌握正负、极的判断、电极反应的书写及构成原电池的条件 3．常识性介绍日常生活中常用的化学电源和新型化学电池 ●能力目标： 1.培养学生的探究精神和从实践到理论的科学总结方法。 2.培养观察能力。 3.培养实验设计能力。 ●德育目标：增强环保意识和节能意识。 教学重点、难点 ●重点：原电池的化学原理。 ●难点：原电池装置的科学设计。 教学方法 启发式、实验探究法 实验――观察――思考――讨论――总结 教学用品 铜片、锌片、碳棒、稀硫酸、乙醇、电流计、检流计、导线、烧杯、桔子、干电池等 教学过程设计 【引入】水果电池（橙子） 这说明我们刚才的装置就相当于一个小电池，为什么橙子和金属片能 组成一个小电池呢？让我们带着这个问题，一起走进原电池的世界。【板书】第四节原电池的原理及其应用 【投影】下面请同学们根据屏幕的提示，完成这几组实验： 【实验探究】学生分组实验 【提问】解释 A.B.C的现象。 【引导】A.B.C的现象我们容易理解， D 实验中，我们看到铜片上有气泡存在。 说明 H＋得到了电子，那么，H＋得到的电子从哪里来？是铜提供的吗？ Zn Zn C B A D Cu 稀硫酸稀硫酸稀硫酸稀硫酸 Cu
【回答】电子不是铜提供的，铜是氢后金属，活动性比氢弱，不能置换氢气。 所以 H+ 得到的电子，不是来自铜，只能来自锌。 【设问】锌传递电子是通过溶液还是导线呢？ 【讲述】比较C、D,可以知道电子不是从溶液中传递的，只能是沿着导线传递给铜的。 【过渡】这只是我们的推断，大家能想办法印证它吗？ 【引导】电流计。 【学生活动】分组实验 【设问】大家一起告诉我，我们的推断正确吗？ 【引导】实验印证了我们的推断，从电流计指针的偏转我们可以知道装置中产生了电流，从物理学上我们已经知道，电流的产生都是由于其它形式的 能量转化成了电能，这个装置把锌和硫酸反应的化学能转变成了电能， 象这样能够把化学能转化成电能的装置，我们称之为原电池。 【投影】原电池概念 【板书】一.原电池： 1．概念 【设问】原电池是将化学能转化成电能的装置。是不是任何化学反应的能量都能转化成电能呢？不是。确切地说，原电池是将氧化还原反应中的化学 能转化成电能的装置。 【引导】现在我们来分析原电池装置，电池都有两个电极，分别是什么呢？【回答】正极和负极。 【引导】物理上两极的规定和电子流向之间有什么关系？ 【回答】电子流出的一极称为负极，电子流入的极称为正极 【投影】负极：电子流出的极 正极：电子流入的极 【引导】那刚才的原电池两极谁正谁负呢？ 【回答】锌作负极，铜作正极。 【设问】负极流出的电子是由锌失去的，那负极的锌失去电子发生了什么反应？【回答】负极-----氧化反应 【设问】那么正极上H＋得到电子发生了什么反应？ 【回答】正极-----还原反应 【讲述】我们也根据这些过程来判断原电池的两个电极，从电子流向的角度判断：电子流出的是负极，电子流入的是正极。从氧化还原的角度判断：发生氧化反应的是负极，发生还原反应的是正极。 其实这些判断方法我们依据的都是两极上的这两个反应 对原电池，这种表示两个电极上电子得失过程的式子称为电极反应式。【投影】电极反应负极：Zn －2e－＝Zn2＋（氧化反应） 正极： 2H+ + 2e－＝H2↑（还原反应） 【讲述】这两个电极反应的总结果就是锌和H+的氧化还原反应 【投影】原电池的总反应方程式Zn ＋2H+ = Zn 2＋＋H2↑ 【讲述】把锌片直接放入稀硫酸中，就是发生了该反应，在这个铜锌原电池中发生的依然是该反应，不同的是，现在氧化反应和还原反应是在两个电 极上发生，这就将电子的直接传递转化为沿导线的定向传递，从而形成 了电流，所以说原电池是把氧化还原反应的化学能转化成了电能。
原电池原理及其应用
学科：化学 教学内容：原电池原理及其应用 【基础知识精讲】 以铜锌原电池为例，理解原电池的工作原理：负极发生氧化反应，正极发生还原反应.紧抓这个基本原理去解决各种类型的原电池问题. 【重点难点解析】 重点：①原电池原理； ②金属的腐蚀原理与防护. 难点：金属的电化学腐蚀与防护. 1.正确判定原电池 2.原电池正极和负极的确定 (1)由两极的相对活泼性确定. (2)由电极现象确定.通常情况下，在原电池中某一电极若不断溶解或质量不断减少，该电极发生氧化反应，此为原电池的负极；若原电池中某一电极上有气体生成，电极的质量不断增加或不变，该电极发生还原反应，此为原电池的正极. 3.原电池工作原理：以Cu-Zn原电池为例.
负极(锌板)：Zn-2e=Zn2+被氧化，锌板不断溶解； 正极(铜板)：2H+2e=H2↑被还原，表面置出气泡. 电子流动方向：负极(Zn)经导线正极(Cu). Cu-Zn原电池发生的总反应跟锌和酸的反应是一致的，但电子却经外接导线发生迁移，形成持续的电流，使化学能转化为电能. 构成原电池的反应必须能自发地进行氧化还原反应.从理论上讲，任何一个氧化还原反应都可设计成原电池，只不过要求氧化反应和还原反应必须在两极上分别进行，使与两极连接的导线里，产生持续电流. 【难题巧解点拨】 例1：把a,b,c,d4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，d上产生大量气泡；a，c相连时，电流由c经导线流向a；b、d相连时，电子由d经导线流向b，则此4种金属的活动性由强到弱的顺序为( ) A.a＞b＞c＞d B.a＞c＞d＞b C.c ＞a＞b＞d D.b＞d＞c＞a 分析：根据原电池原理，较活泼的金属为负极，被氧化溶解；相对不活泼的金属为正极，冒气泡或析出金属.电子由负极经外电路流向正极，电流方向与电子方向相反等进行推断可得： a＞c＞d＞b 答案为B. 例2下列装置能够组成原电池，产生电流的是( ) 分析：根据构成原电池的条件必须同时满足：(1)要有活泼性不同的两个电极.(2)要有电解质溶液.(3)要有导线，能形成闭合回路. 用此条件进行判断：在A中两个电极的金属相同，不符合条件，在(D)中没有电解质溶液，乙醇是非电解质.故只有B、C符合条件 答案：BC 例3：银锌电池是广泛用作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+2H2O 此电池放电时，负极上发生反应的物质是( ) A.Ag B.Zn(OH)2 C.Ag2O D.Zn 分析：根据原电池工作原理，负极上发生氧化反应.元素化合价会升高，所以在放电过程中被氧化的是Zn，即Zn为负极. 答案:为D 【命题趋势分析】 常考知识点： 1.原电池的概念、工作原理 2.电极反应和电池反应 3.原电池原理的应用
原电池原理及其应用(20201012112751)
原电池原理及其应用 班级_______ 姓名____________ 学号 _________ 预学案 1.原电池的定义： __________________________________________________________________ 2.正负极判断： 结合你对原电池反应原理的认识，谈谈如何判断原电池的正、负极 由组成原电池两极的电极材料判断： 丁腰慣迟负极：___________________________ ；正极： ________________________________ 由发生的反应是氧化反应还是还原反应、化合价升降、电子得失的角度判断： 负极：______________________________ ;正极：________________________________ 由电子的流向、电流的方向判断： 负极：______________________________ ;正极：________________________________ 由原电池内部电解质中离子迁移方向判断： 负极：______________________________ ;正极：________________________________ 3?粒子的移动方向： 外电路：____ 导电，方向：由______ 极流向_______ 极 内电路：_____ 导电，方向：—离子由负极流向正极，_离子由正极流向负极 4.金属的腐蚀 金属的腐蚀可分为___________ 和___________ ，其中以 ____________ 为主 钢铁在潮湿的空气里发生的腐蚀是______ 腐蚀的典型例子；可分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀， 写岀其电极方程式和总反应式 析氢腐蚀：条件：___________________________________________________ ; 正极： _________________ ■负极：___________________ 总反应式： _________________________________________ 吸氧腐蚀：条件：___________________________________________________ : 正极： _________________ ■负极：___________________ 总反应式： _________________________________________ 思考：铜等活动性较差的金属在酸性条件下能否发生析氢腐蚀？ 启学案 重难点1 ?电极及粒子移动方向判断 【例1］用铜片、银片、C U(NO3)2溶液、AgNCh溶液、导线和盐桥(装有琼脂-KN0?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- == Ag ③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作 ④讲铜片浸入AgNCh溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同
原电池的原理及其应用
原电池的原理及其应用 1．某原电池装置如图所示。下列有关叙述中正确的是() (盐桥中装有含琼胶的KCl饱和溶液) A．Fe作正极，发生氧化反应 B．负极反应：2H＋＋2e－===H2↑ C．工作一段时间后，两烧杯中溶液pH均不变 D．工作一段时间后，NaCl溶液中c(Cl－)增大 2．实验发现，298 K时，在FeCl3酸性溶液中加少量锌粒后，Fe3＋立即被还原成Fe2＋。某夏令营兴趣小组根据该实验事实设计了如图所示原电池装置。下列有关说法正确的是() A．该原电池的正极反应是Zn－2e－===Zn2＋ B．左烧杯中溶液的红色逐渐褪去 C．该电池铂电极上有气泡出现 D．该电池总反应为3Zn＋2Fe3＋===2Fe＋3Zn2＋ 3．(2016·海口中学高三全真二模)下面是利用盐桥电池从某些含碘盐中提取碘的两个装置，下列说法中正确的是() A．两个装置中石墨Ⅰ和石墨Ⅱ作负极
B ．碘元素在装置①中被氧化，在装置②中被还原 C ．①中MnO 2的电极反应式为MnO 2＋2H 2O ＋2e － ===Mn 2＋ ＋4OH － D ．反应①、②中生成等量的I 2时导线上通过的电子数之比为1∶6 4．如图所示，杠杆AB 两端分别挂有大小相同、质量相等的空心铜球和空心铁球，调节杠杆并使其在水中保持平衡，然后小心地向水槽中分别滴入CuSO 4浓溶液和FeSO 4浓溶液。一段时间后，下列有关杠杆的偏向判断正确的是(实验过程中，不考虑两球的浮力变化)( ) A ．杠杆为导体或绝缘体时，均为A 端高 B 端低 B ．杠杆为导体或绝缘体时，均为A 端低B 端高 C ．当杠杆为导体时，A 端低B 端高 D ．当杠杆为导体时，A 端高B 端低 5．(2016·北京朝阳高三一模)某同学做如下实验： 图1 图2 下列说法正确的是( ) A ．“电流表指针未发生偏转”，说明铁片Ⅰ、铁片Ⅱ均未被腐蚀 B ．用K 3[Fe(CN)3]溶液检验铁片Ⅲ、Ⅳ附近溶液，可判断电池的正、负极 C ．铁片Ⅰ、Ⅲ所处的电解质溶液浓度相同，二者的腐蚀速率相等 D ．铁片Ⅳ的电极反应式为Fe －3e － ===Fe 3＋ 6．利用人工光合作用合成甲酸的原理为2CO 2＋2H 2O ――→太阳能 光触媒2HCOOH ＋O 2，装置如下图所示。下列说法不正确的是( )
铜锌原电池及其原理
铜锌原电池及其原理 一．教学目标 1. 知识与技能 理解原电池的构成及生电原理。 2．过程与方法 （1）根据实验现象经历探究铜锌原电池生电的原理。 （2）通过自主构建原电池，经历探究电池的构成条件。 （3）通过实验研究过程，认识控制变量的化学研究方法。 3．情感态度与价值观 (1)感悟科学方法在化学研究中的重要性，增强科学探究意识。 (2)通过分组实验培养学生的自主合作精神. 二．教学重点和难点 1.重点 原电池的构成条件及电流产生的原理。 2.难点 原电池中电流产生的原理。 三．教学用品 锌片、铜片、碳棒、稀硫酸（1mol/L）、饱和氯化钠溶液、无水酒精（99%）、导线、电流表、培养皿、洗瓶、烧杯。PPT课件、实物投影仪 四、设计思路 指导思想：以学生为主体，让学生自主地参与知识的获得过程，并给学生充分的表达自己想法的机会。 学生初次接触电化学知识，对原电池的工作原理有神秘感和探索欲望。要充分利用学生的好奇心和求知欲，设计层层实验和问题情境，使学生在自主实验、积极思考和相互讨论中自己发现问题、分析问题和解决问题。 在教学内容的安排上，按照从易到难，从实践到理论再到实践的顺序，首先通过一组实验，引入课题。在实验——观察——讨论——推测——验证的过程中，学习和理解原电池的概念和原理。在此基础上，通过实验探索和讨论组成原电池的条件。最后，让学生自己设计一个原电池以检验学生对所学知识的实际应用能力。 五、教学过程 【引入】 〔录象〕日常生活中接触到的电池 〔设疑〕我们知道，电池是能够提供电流的装置，那么，电池中的电流是怎样产生的呢？〔激疑〕大家请看，这是什么？柠檬
〔投影、设问〕向其中插入铜条和锌条，串联上音乐贺卡，会出现什么现象？（重复两次）这种现象说明什么？ 〔引导、设问〕实际上这就是一个水果电池，只不过电流太小，这种电流因此而没有什么实用价值，但它给我们一个启发：电池里的电流是如何产生的?要构成电路中的电流，电池应具有什么条件呢？以稀硫酸代替柠檬探究其中的原理. 〔板书〕一、原电池 【探究实验一】 交流讨论： 铜是不活泼金属，不能置换酸中的氢。但当铜丝和铁丝连接后，铜丝上有气泡产生，从溶液中的成分分析，产生的气体可能是氢气。表明在铜丝上有反应2H+ + 2e- →→H2↑发生，则一定有电子转移到铜丝上。而产生电子的物质最可能是锌丝。Zn - 2e-→ Zn2+ 锌是活泼金属，失去电子。电子通过导线转移到铜丝上，H+从铜丝上得到电子生成H2，故在铜丝上产生。如果上述推断成立，则应该有电子做定向移动，即有电流产生。 【追问】如何证明电路中有电子通过？ 【学生回答】用电流表检验！将锌片和铜片用导线连接起来，在导线之间接入电流表。平行插入稀硫酸溶液中观察实验现象。 【教师】电流表偏转啦！电流产生啦！从能量变化的角度分析，这是什么装置? 【生】化学能直接转化为电能的装置。 【板书】原电池定义：通过氧化还原反应，把化学能直接转化为电能的装置。 【小组讨论】 1．在锌片和铜片表面分别发生了哪些变化？ 2．电子从哪里来，到哪里去？ 3.电池的正极和负极分别是什么？判断依据是什么？ 4.溶液中有哪些看不见的动作？ 【交流】由于Zn失去的电子经导线转移到Cu片上，故导线上有电流通过，因此电流计指针发生偏转。电子由锌片流向铜片，根据物理学知识，电子移动方向与电流方向相反，电流由铜片流向锌片，铜片为正极，锌片为负极。负极(Zn)：Zn-2e-→Zn2+ 正极（Cu）：2H+＋2e-→H2 【引导总结】3、原电池正负极的判断方法： （1）由电极的活泼性判断：活泼金属作负极。 （2）由电子的流向判断：电子流出的一极为负极。
原电池原理及应用
原电池原理和应用（16） [例1]将两个铂电极插入KOH溶液中，向两极分别通入CH4和O2，即构成甲烷燃料电池。已知通入甲烷的一极，其电极反应为：CH4 +10OH-－8e-= CO32- + 7H2O；完成有关的电池反应式：正极反应式：_________________，电池总反应式：_______________。 [例2]（93年上海高考）有A、B、C、D四种金属，将A与B用导线联结起来，浸入电解质溶液中，B 不易被腐蚀；将A、D分别投入到等浓度的盐酸中，D比A反应剧烈；将铜浸入B的盐溶液中无明显变化；将铜浸入C的盐溶液中，有金属C析出。据此可推知它们的金属活动性由强到弱的顺序为（）A．D＞C＞A＞B B．D＞A＞B＞C C．D＞B＞A＞C D．B＞A＞D＞C [例3]10mL浓度为1 mol·L-1的硫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3mol·L-1的硫酸 B．加入适量蒸馏水 C．加入数滴硫酸铜溶液 D．加入适量的硫酸钠溶液 [例4]扣式银锌电池的电极反应如下：锌极：Zn + 2OH－－2e = Zn(OH)2 氧化银极：Ag2O + H2O + 2e = 2Ag + 2OH－下列说法正确的是（） A．锌是正极,被氧化B．Ag2O是正极,发生还原反应 C．电子从锌极流向Ag2O极D．锌是负极,被还原 [例5]（99年全国高考）氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，它可以取代会产生污染的 铜镍电池。氢镍电池的总反应式是：(1/2)H 2+NiO(OH) Ni(OH)2 根据此反应式判断下列叙述中正确的是（） A．电池放电时，电池负极周围溶液的pH不断增大B．电池放电时，H2是负极 C．电池充电时，氢元素被还原D．电池放电时，镍元素被氧化 [例6]如下图，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为（） A．②①③④ B．④③①② C．④②①③ D．③②④① [例7]银器皿日久表面逐渐变黑，这是由于生成硫化银。有人设计用原电池原理加以除去，其处理方法为：将一定浓度的食盐溶液放入一铝制容器中，再将变黑的银器浸入溶液中，放置一段时间后，黑色会褪去而银不会损失。试回答：在此原电池反应中，负极发生的反应为；正极发生的反应为；反应过程中产生有臭鸡蛋气味的气体，原电池总反应为。 [例8]碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌—锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为: Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l) == Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s) 下列说法错误的是（） A．电池工作时，锌失去电子 B．电池正极的电极反应式为：2MnO2(s)+H2O(1)+2e- == Mn2O3(s)+2OH-(aq) C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极 D．外电路中每通过O.2mol电子，锌的质量理论上减小6.5g。 [例9]锂电池是新一代的高能电池，它以质轻、能高而受到普遍重视，目前已经研制成功了多种锂电池。某种锂电池的总反应可表示为：Li＋MnO2===LiMnO2。若该电池提供5库仑（C）电量（其他损耗忽略不
基于“问题解决”的《原电池的原理及应用》教学设计
基于“问题解决”的《原电池的原理及应用》教学设计 一、教材分析 1．教材的地位和作用：本节内容是现行高中化学试验修订本第二册第四章第四节，本节课融合了氧化还原反应、金属的性质、电解质溶液等知识，并彼此结合、渗透；在学习过程中还涉及到物理中电学的相关知识，体现了学科内、学科间的综合，也是培养学生创造性思维的很好教材。绿色能源开发和节约型社会的建设是当今社会关注的热点，是国家可持续发展理念的具体体现，本节课涉及到的新型能源开发和金属防腐将有助于这些理念的理解。2．主要教学内容：本节大体可分为三部分，原电池的组成和化学原理；介绍常见的化学电源；以原电池为原理的电化腐蚀，其中本课时内容是为学生了解各类化学电源及金属的腐蚀和防护奠定了理论基础。教材先通过一个简洁的实验来引起兴趣、启发思考、提出问题，由金属知识过渡到电化学的教学；然后通过一个典型的装置和学生实验，要求学生讨论原电池的组成和形成条件，帮助学生理解原电池原理。教材第一个实验呈现的问题显得单薄，不利于学生发现问题，原电池的组成条件是本节的重点，教材设计有一个讨论活动，前面的实验封闭了学生的思维，不利于学生自主探究的开展。鉴于以上分析，本人改为以化学史实呈现原生态的真实的问题情景，采用问题解决模式由学生自主提出假设，设计实验方案。3．重点、难点确立：本节课的教学重点为原电池的形成条件和原理，学生已经具备必要的金属的性质、物理电学知识，电解质溶液及氧化还原反应等有关知识，加上实验探究的学习方法，整体上理解原电池的形成条件和原理并不太困难，但要把整体的氧化还原反应拆开，分别从氧化反应和还原反应两方面去理解电极反应，进而理解原电池反应原理，就有一定的难度，这里有两原因，一是在学生的上位概念中，氧化反应和还原反应是作不一个整体被接纳的，是密不可分的；二是再把这样的电极反应用电极反应式进行表征也颇有难度。所以电 极和电极反应式的书写是本节课的教学难点。为了突破这一教学难点，教学中一要充分运用认知心理学的同化和顺应原理，既要注意原有的氧化还原知识理解、同化电极反应（氧化―― 还原），又要改变原有氧化还原反应的知识结构，通过拆分理解，来顺应电极反应新知识的学习，进而更深刻的层次上理解氧化还原反应，二是要充分发挥实验的感性支持功能，用事实说话。从电极产物、电流计的变化来直观理解氧化还原反应可以分别进行，二者之间确有电子转移。 二、教学目标设计 教学目标是学习活动的指南和学习评价的依据。教学大纲对原电池的原理作了C 级要求，结合学生实际情况，确立本节目标如下。 知识与技能： 1．通过实验探究了解原电池的构成条件。（氧化还原反应、金属、有关物理知识）实验探究。 2．结合实验，从氧化还原反应和能量转化的角度理解原电池的原理 3．能够简单书写原电池反应电极反应式。 过程与方法：通过问题解决的教学，学会发现问题，掌握分析问题、解决问题的策略和方法。 情感态度与价值观：通过原电池形成条件的假设和探究，体验科学探究的乐趣通过原电池原理的学习，赞同能量相互转化的辩证唯物主义观点。 三、教学模式和教学方法的设计为了学生更好地理解原电池的形成条件和原理，培养学生自主分析问题、解 决问题的能
九年级化学原电池的原理及应用教学反思.doc
九年级化学原电池的原理及应用教学反思九年级化学原电池的原理及应用教学反思 九年级化学原电池的原理及应用教学反思(一) 1、多媒体只能辅助教学，不能被它牵着鼻子走。核心内容除多媒体呈现外，但不可丢弃板书设计、层层深入的启发引导等传统教学的优势。很多实验用动画展示栩栩如生，但不能代替实验，哪怕一个失败的实验，也比一个精彩的动画强百倍。记住行动教育家的话吧，你告诉我，我可能会忘记，你让我看，我可能会记住，你让我参与，我就能理解和发现! 2、小组合作、举牌抢答形式可操作性强。这堂课因采用小组抢答模式而锦上添花，当年泰州中学全体同学的惊艳表现依然历历在目。特级教师潘晓芙，在初中化学教学中也常用类似做法，并赢得广大学生的喜爱。我第一次想用此法开设《用两点三区法解连续反应的范围讨论题》一课时，周光玉老师担心面对非重点中学丹徒谏壁中学的学生可能出现曲高和寡局面，我也底气不足，但实际效果出人意料该课以最高分获得镇江市化学评优课一等奖。2005年10月，我仍采用该法在镇江市推进课程改革暨提高课堂教学质量年优质课观摩活动中开设了《元素周期律》一课，同样取得巨大成功。 3、让每个学生喜欢化学，才能真正实现有效教学。现在选修化学的学生是那么的少，化学要学的东西又是那么的多，学生不喜欢化学已是普遍现象。要实现有效教学，不仅要研究课标、教材和高考卷，还要学生考得好，更要学生喜欢化学。本节课给笑笑女士看病、学生动手实验和小组抢答等系列活动，学生个个参与，学习激情高涨。当然，开放的课堂对教师提出了更高要求，教师不仅要有渊博的学识、高超的教学艺术，还要有真诚的情感互动和不怕被学生问倒的勇气，实现教学相长。 九年级化学原电池的原理及应用教学反思(二) 本课例是典型的师导生学的教学模式，学生能很好地掌握
原电池原理及其应用
原电池原理及其应用 学科：化学 教学内容：原电池原理及其应用 【基础知识精讲】 以铜锌原电池为例，明白得原电池的工作原理：负极发生氧化反应，正极发生还原反应.紧抓那个差不多原理去解决各种类型的原电池问题. 【重点难点解析】 重点：①原电池原理； ②金属的腐蚀原理与防护. 难点：金属的电化学腐蚀与防护. 1.正确判定原电池 2.原电池正极和负极的确定 (1)由两极的相对爽朗性确定. (2)由电极现象确定.通常情形下，在原电池中某一电极若不断溶解或质量不断减少，该电极发生氧化反应，此为原电池的负极；若原电池中某一电极上有气体生成，电极的质量不断增加或不变，该电极发生还原反应，此为原电池的正极. 3.原电池工作原理：以Cu-Zn原电池为例.
负极(锌板)：Zn-2e=Zn2+被氧化，锌板不断溶解； 正极(铜板)：2H+2e=H2↑被还原，表面置出气泡. 电子流淌方向：负极(Zn)经导线正极(Cu). Cu-Zn原电池发生的总反应跟锌和酸的反应是一致的，但电子却经外接导线发生迁移，形成连续的电流，使化学能转化为电能. 构成原电池的反应必须能自发地进行氧化还原反应.从理论上讲，任何一个氧化还原反应都可设计成原电池，只只是要求氧化反应和还原反应必须在两极上分别进行，使与两极连接的导线里，产生连续电流. 【难题巧解点拨】 例1：把a,b,c,d4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，d上产生大量气泡；a，c相连时，电流由c经导线流向a；b、d相连时，电子由d经导线流向b，则此4种金属的活动性由强到弱的顺序为( ) A.a＞b＞c＞d B.a＞c＞d＞b C.c ＞a＞b＞d D.b＞d＞c＞a 分析：依照原电池原理，较爽朗的金属为负极，被氧化溶解；相对不爽朗的金属为正极，冒气泡或析出金属.电子由负极经外电路流向正极，电流方向与电子方向相反等进行推断可得： a＞c＞d＞b 答案为B. 例2下列装置能够组成原电池，产生电流的是( ) 分析：依照构成原电池的条件必须同时满足：(1)要有爽朗性不同的两个电极.(2)要有电解质溶液.(3)要有导线，能形成闭合回路. 用此条件进行判定：在A中两个电极的金属相同，不符合条件，在(D)中没有电解质溶液，乙醇是非电解质.故只有B、C符合条件 答案：BC 例3：银锌电池是广泛用作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+2H2O 此电池放电时，负极上发生反应的物质是( ) A.Ag B.Zn(OH)2 C.Ag2O D.Zn 分析：依照原电池工作原理，负极上发生氧化反应.元素化合价会升高，因此在放电过程中被氧化的是Zn，即Zn为负极. 答案:为D 【命题趋势分析】 常考知识点： 1.原电池的概念、工作原理 2.电极反应和电池反应 3.原电池原理的应用
高中化学必修课程《原电池原理及应用》教学设计
《原电池原理及应用》教学设计
【引导】写出铜锌原电池的总反应方程式，并比较其与锌片直接跟稀硫酸反应有何异同。总反应方程式为：Zn+2H + =Zn 2+ +H 2↑ 相同点：总反应方程式相同不同点：电子转移途径不同 【过渡】原电池的实质是氧化还原反应，氧化还原反应都可以设计成原电池，那么构成原电池要有哪些条件呢？ 【板书】3. 组成原电池的条件 【实验习题】请用实验验证下列哪些装置构成原电池？并据此对比分析，讨论构成原电池的条件。 【学生活动】实验并观察现象。 【学生回答】④、⑥、⑦构成原电池 【学生讨论】 （通过对比分析、讨论和补充、修改，最后得出组成原电池的条件） 学生甲：从①、②、③不构成原电池可知，构成原电池必须有两种活动性不同的金属作电极。从⑧不构成原电池可知，要组成原电池还必须构成闭合回路 学生乙：⑤不构成原电池，是因为酒精不是电解质溶液。 学生丙：⑦也能构成原电池，说明构成原电池不一定要酸溶液，也可以是盐溶液，结合⑤可知，构成原电池电极材料必须与电解质溶液接触。 学生丁：从④可知，电极材料也可以是象石墨这样能导电的非金属。 【学生小结】组成原电池的条件：①有两种活动性不同的金属（或一种是非金
属导体）作电极②电极材料均插入电解质溶液中③两极相连形成闭合回路【练习】对于上述能组成原电池的装置，分析正负极和发生的电极反应（在学生回答过程中，教师引导学生注意正极材料本身并未发生变化，负极和电解质溶液之间发生了氧化还原反应） 【追问】假如把上述③装置的电极改为Cu 和Ag ，能组成原电池吗？ 【学生回答】不能，要构成原电池，负极和电解质溶液之间必须有自发的氧化还原反应 【练习】请同学结合组成原电池的条件,将氧化还原反应：Fe+Cu2+ =Cu+Fe2+设计成一个原电池。 【学生回答】负极：铁正极：铜电解质溶液：硫酸铜 【学生补充】正极材料还可以是石墨或比铁不活泼的其他金属，电解质溶液中必须含Cu 2+，除硫酸铜外，还可以是氯化铜、硝酸铜等。 【练习】如图所示，两电极中一个为碳棒，另一个为铁片，若电流表指针偏转，秋a极上有大量气泡，则以下叙述正确的是（） A.a为负极，是铁片，烧杯中的溶液为稀硫酸 B. b为负极，是铁片，烧杯中的溶液为硫酸铜溶液 C. a为正极，是碳棒，烧杯中的溶液为稀硫酸 D. b为正极，是碳棒，烧杯中的溶液为硫酸铜溶液 【小结】按板书的内容，归纳本书的内容和要点 【布置作业】 1 、课本习题一、l 、 3 、 4 ，二、l 、 2 、3 2 、回家搜集废干电池并拆开，弄清它的构造及原理。 五、板书设计： 第四节原电池原理及其应用 1. 原电池的概念： 2. 原电池的原理： 负极：电子流出，较活泼，（锌片）：Zn－2e - =Zn 2+ （氧化反应） 正极：电子流入，较不活泼，（铜片）：2H+ +2e - =H2↑（还原反应） 3. 组成原电池的条件
11.4 原电池原理及应用
第四节原电池原理及其应用 新大纲要求: (1)原电池工作原理、构成条件； （2）电极判断、电极反应和电池反应书写； （3）金属的腐蚀防护； （4）原电池有关计算 一、知识点巩固 史料：电池是如何发明的？ 电池在我们今天的生活中，可以说已经成为不可离开的东西了：大到汽车用的蓄电池，小到电子表上的纽扣电池。你可知道，200多年前的电池发明过程中有一段曲折的故事，它至今仍能给我们以有益的启迪。 1800年，英国皇家学会会长收到了意大利帕费亚大学物理学教授伏打(A．Volta，1745-1827)的一封信，信中说他制成了一种能够提供“不会衰竭的电荷及无穷的电力”的仪器，这里所说的那种仪器，就是后来所说的伏打电池。那么，伏打是如何发明出这种电池的呢？ 事情还须回到一年前：伏打收到他的同胞、生理学家伽法尼的一篇论文。文中谈到他的一次偶然发现：当他把悬有去了皮的青蛙腿的铜钩挂在铁架台上，发现蛙腿会发生奇异的痉挛现象。伽法尼从职业本能出发，把注意力集中到了肌肉收缩上，认为这是一种由生物电引起的现象。起初伏打也曾这样想，不久便对此产生了怀疑。物理学家的敏感把他的注意引到了两种金属的接触上，他的结论是“接触电”或“金属电”，而非“生物电”。
接下来，伏打做的实验就是把不同的两种金属(锌和铜)放进食盐水中进行实验。他成功了！世界上第一个原电池——伏打电池就此诞生！1801年，拿破仑把伏打召到巴黎，亲自授予奖章和奖金，并给予许多优厚待遇。 1．原电池 （1）原理（以伏打电池为例作图说明） Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑ ①电极名称的确定 从电子流向上看 从氧化还原反应中看 金属的活泼性上看 胶粒的电泳、离子的定向移动等 ②反应原理:氧化反应Zn—2e=Zn2+ 还原反应2H++Fe=H2↑ 原电池能化学能转化为电能的一种装置，是将氧化反应和还原反应分别在两极进行的氧化-还原反应装置 （2）构成条件（介绍一下通过盐桥也可构成原电池） ①两个活泼性不同的电极 ②电解质溶液(单独的电极不一定能电解质溶液反应) ③形成闭合回路(或在溶液中接触) 2．金属腐蚀及防护 金属腐蚀：金属或合金周围接触到的物质进行化学反应而使金属消耗的过程 类型 （1）化学腐蚀：金属与非金属直接接触而发生反应的腐蚀。 （2）电化腐蚀析:以构成微型原电池的形式进行的金属腐蚀； ①氢腐蚀吸 ②吸氧腐蚀 以钢铁在空气中的锈蚀为例说明条件、现象、本质、联系 （3）金属腐蚀的快慢判断方法： 原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防腐蚀措施的腐蚀。 同一种金属腐蚀：强电解质>弱电解质>非电解质溶液。 （3）防护方法 ①改变金属的内部组织结构 ②在金属表面覆盖保护层