原电池化学电源学案综述.docx
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原电池化学电源学案综述
原电池（一课时）
【考纲要求：
】了解原电池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。
【高考热点：
】原电池的工作原理，电板反应及电池反应方程式的分析与判断的考查。
以化学电源为背景考查原电池原理。
【知识链接】
氧化还原反应的实质：
。
氧化反应：
还原反应：
。
【学习过程】
1．原电池
（1）概念：
将转化为的装置．
（2）本质：
自发的反应．（3）装置：
锌铜原电池
（4）实现现象：
①有盐桥存在时电流计指针发生；②锌片逐渐；③铜片上有沉积．
（5）构成条件：
①有的电极；②有溶液；③形成闭合回路．
（6）工作原理
①电极：
A.负极：
，发生反应，电极反应：
B．正极：
，发生反应，电极反应：
②电子及离子流向：
A.电子从流出经导线流向．
B．阳离子向移动，阴离子向移动．
③结果：
产生电流且一段时间后，负极质量，正极质量．
【练习】
1、如下图：
X为单质硅，Y为金属铁，a为NaOH溶液，按下图组装一个原电池，下列说法正确的是（ ）
A．X为负极，电极反应为：
Si－4e－===Si4＋
B．X为正极，电极反应为：
4H2O＋4e－===4OH－＋2H2↑
C．X为负极，电极反应为：
Si＋6OH－－4e
D．Y为负极，电极反应为：
Fe－2e－===Fe2＋
2、1（2010年宁夏卷12）．根据右图可判断下列离子方程式中错误的是（）
A．2Ag（s）+Cd2+（aq）=2Ag+（aq）+Cd（s）
B．Co2+（aq）+Cd（s）=Co（s）+Cd2+（aq）
C．2Ag+（aq）+Cd（s）=2Ag（s）+Cd2+（aq）
D．2Ag+（aq）+Co（s）=2Ag（s）+Co2+（aq）
【热点一】原电池中电极反应式的书写
1．判定正、负极
（1）据电极材料：
一般情况下，较活泼的金属作极，较不活泼的金属或导电非金属作极．
（2）据电子的流动方向：
电子流出的一极为极，电子流入的一极为极．
（3）据离子的移动方向：
阴离子移向极，阳离子移向极．
（4）据两电极的现象：
溶解（或减轻）的一极为极，金属沉积（或增重）或放出气体的一极为
2．书写电极反应式
（1）直接书写：
在判断出原电池的正、负极后，再搞清正、负极发生反应的物质或离子，结合得失电子数即可写出电极反应式．注意，若是正、负极得失电子后的粒子能与电解质溶液继续反应，则应加和写出总的反应方程式．
（2）按要求书写
①若给出两电极方程式，只要依据得失电子守恒，即得总反应方程式．
②若给出某一电极反应式和总反应方程式，则依据得失电子守恒，用总反应方程式减去某一电极反应式，即得另一电极反应式．
③若根据给出的总反应方程式来分析两电极反应，只需据氧化还原反应的知识，结合负极发生氧化反应（元素化合价升高），正极发生还原反应（元素化合价降低），即可作出分析．
【练习】
3、用铜片、银片、Cu（NO3）2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥（装有琼脂－KNO3的U形管）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将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同
A．①② B．②③C．②④D．③④
4、有如下图所示的两个原电池装置，下列说法不正确的是A．原电池是把化学能转化为电能的装置
B．原电池中活泼的金属一定作负极
C．A池中负极的电极反应为Mg－2e－===Mg2＋
D．B池的电池反应方程式为2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
【热点二】原电池原理的应用
1．加快化学反应速率
2．比较金属的活泼性
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，便作出结论．
3．设计原电池
以Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑为例说明（充分利用氧化还原反应的知识）
（1）电极材料负极：
还原剂（Zn）；正极：
比负极（Zn）活泼性差的金属（如Cu）或非金属（如石墨）．
（2）电解质一般选用反应物中的电解质溶液即可，如本例中可用H2SO4作电解质溶液．
（3）电极反应：
氧化反应：
极发生的反应，即；
还原反应：
极发生的反应，即：
.
（4）构成闭合回路并画出原电池装置图．
【练习】
5、是可逆反应，现设计下图所示装置进行下述操作：
①向B烧杯中逐滴加入浓HCl，发现微安表指针偏转；②若改向B烧杯中滴加40%的NaOH溶液，发现微安表中指针向①中所述相反方向偏转．
试回答下列问题：
（1）两次操作过程中指针为什么会发生偏转，并且指针偏转方向相反．答：
_________________.
（2）操作①过程中C1为________极，电极反应式为____________．
（3）操作②过程中C2为________极，电极反应式为__．
6．甲、乙两位学生想利用原电池反应检测金属的活动性顺序，两人均使用镁片与铝片作电极，但甲同学将电极放入6mol·L－1H2SO4溶液中，乙同学将电极放入6mol·L－1的NaOH溶液中，如图所示
（1）如果甲乙同学均认为构成原电池的电极材料如果都是金属，则构成负极材料的金属应比构成正极材料的金属活泼，则甲会判断出________的活动性更强，而乙会判断出________的活动性更强（填元素符号）．
（2）由此实验，可得到哪些正确的结论？
________（选填序号）．
A．利用原电池反应判断金属活动性顺序时应注意选择合适的介质
B．镁的金属性不一定比铝的金属性强
C．该实验说明金属活动性顺序表已过时，已没有实用价值
D．该实验说明化学研究对象复杂，反应受条件影响较大，因此应具体问题具体分析
（3）上述实验也反过来证明了“直接利用金属活动性顺序表判断原电池的正、负极”的做法________（填“可靠”或“不可靠”）．如不可靠，请你提出另一个判断原电池正、负极的可行的实验方案________________（如可靠，此空可不填）．
【当堂检测】
1、1．理论上不能用于设计成原电池的反应是（ ）
A．HCl＋NaOH===NaCl＋H2O ΔH<0
B．2CH3OH（l）＋3O2（g）―→2CO2（g）＋4H2O（l） ΔH<0
C．4Fe（OH）2（s）＋2H2O（l）＋O2（g）===4Fe（OH）3（s） ΔH<0D．2H2＋O2===2H2O（l） ΔH<0
2．X、Y、Z、W四块金属分别用导线两两相连浸入稀硫酸中组成原电池．X、Y相连时，X为负极；Z、W相连时，电流方向是W→Z；X、Z相连时，Z极上产生大量气泡；W、Y相连时，W极发生氧化反应．据此判断金属的活动性顺序是（ ）
A．X>Z>W>YB．Z>X>Y>WC．X>Y>Z>WD．Y>W>Z>X
3．某原电池总反应离子方程式为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，能实现该反应的有
A．正极为铜，负极为铁，电解质溶液为FeCl2溶液
B．正极为铜，负极为铁，电解质溶液为Fe（NO3）3溶液
C．正极为铁，负极为锌，电解质溶液为Fe2（SO4）3溶液
D．正极为银，负极为铁，电解质溶液为CuSO4溶液
4、在铜—锌—稀硫酸构成的原电池中，当导线中有1mol电子通过时，理论上的两极变化是
①锌片溶解了32.5g ②锌片增重了32.5g ③铜片上析出1gH2 ④铜片上析出1molH2
A．①③B．①④C．②③D．②④
化学电源（二课时）
【考纲要求高考热点】了解常见化学电源种类及其工作原理，以化学电源为背景考查原电池原理
【学习过程】
一、一次电池
1、碱性锌锰干电池
①负极材料：
，正极材料：
，电解质：
KOH.
②电极反应：
A.负极：
Zn＋2OH－－2e－===Zn（OH）2，
B．正极：
2MnO2＋2e－＋2H2O===2MnOOH＋2OH－，
C．总反应：
Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn（OH）2.
2、锌银电池
①负极材料：
，正极材料：
，电解质：
KOH.
电极总反应式：
Zn+Ag2O+H2O=2Ag+Zn（OH）2
正极反应：
负极反应：
③海水电池（KOH做电解质溶液）
正极：
3O2＋12e－＋6H2O=12OH－负极：
4Al-12e-=4Al3+
二、二次电池
1、铅蓄电池
①负极材料：
，正极材料：
，电解质：
H2SO4溶液．
②电极反应：
A.负极：
C．总反应：
Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O
三、燃料电池
1、氢氧燃料电池
①H2SO4作电解质
负极：
，正极：
，电池反应：
②KOH作电解质
负极：
，正极：
，电池反应：
③氯化钠做电解质溶液：
负极：
，正极：
，电池反应：
④固体氧化锆-氧化钇为电解质（传导O2-）
负极：
2H2-4e-+O2-=2H2O正级：
O2+4e-=2O2-
2、甲烷燃料电池
KOH做电解质溶液：
正极：
O2＋4e－＋2H2O===4OH－负极：
总反应式：
CH4+2OH-+2O2=CO32-+3H2O
3、乙醇燃料电池：
KOH做电解质溶液
总反应式：
2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O正极反应：
O2＋4e－＋2H2O===4OH－
负极反应：
。
【规律总结】
燃料电池电极反应式书写方法：
燃料电池的电板反应式书写步骤类似于普通原电池，书写时还要注意以下几点：
①电池的负极一定是可燃性气体，失电子，发生氧化反应；电池的正极一定是助燃性气体一般是氧气，得电子发生还原反应②电板材料一般不参加化学反应，只起传导电子的作用③注意电解质溶液是否参与电极反应，例甲烷燃料电池（氢氧化钾做电解质溶液，和产物二氧化碳反应）
【练习】1、飞船上使用的氢氧燃料电池，其电池反应为：
2H2＋O2===2H2O，电解质溶液为KOH溶液，反应保持在较高温度，使H2O蒸发，则下列叙述中正确的是（ ）
A．此电池能发出蓝色火焰B．H2为正极，O2为负极C．工作时，电解质溶液的pH不断减小
D．电极反应的负极：
2H2＋4OH－－4e－===4H2O；正极：
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
2、镍镉可充电电池，电极材料是Cd和NiO（OH），电解质是氢氧化钾，放电时电极反应式为：
Cd＋2OH－－2e－===Cd（OH）2；2H2O＋2NiO（OH）＋2e－===2Ni（OH）2＋2OH－.请按要求完成下列问题：
（Cd的相对原子质量为112）
（1）当电池放电时，写出该电池的总反应式：
________________.此时，电池的负极周围溶液的pH会不断________（填“增大”或“减小”）．
（2）电池充电时，________元素被还原；________元素被氧化．
（3）电池放电时，当有3.6g水参加反应，电池中所转移的电子数目为________，同时有________gCd参加反应．
【当堂检测】
1、“嫦娥”一号（如右图）的供配电由同位素电池（利用放射性同位素在衰变时释放巨大能量的原理制作）、太阳能电池、镍氢蓄电池组提供．当月球探测器穿过月食有效阴影区时，由于在月食阴影区没有太阳照射，会引起太阳能电池无法工作，动力由携带的蓄电池提供．下列说法不正确的是A．太阳能电池可以充当镍氢蓄电池的电源
B．蓄电池放电的电子流向为正极→负极
C．若仅从保护环境的角度考虑，要尽量使用太阳能电池和镍氢蓄电池
D．镍氢蓄电池放电时的正极要与外加电源的正极相连
2、一种新型熔融盐燃料电池具有高发电效率．现用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，一极通CO气体，另一极通O2和CO2混合气体，其总反应为：
2CO＋O2===2CO2.则下列说法中正确的是A．通CO的一极是电池的正极B．负极发生的电极反应是：
O2＋2CO2＋4e－===2CO
C．负极发生的电极反应是：
CO＋CO
－2e－===2CO2D．正极发生氧化反应
3、人们利用原电池原理，制作了多种电池，如电子计算机所用钮扣电池就是其中一种．它的两极材料为锌和氧化银，电解质溶液为KOH溶液，其电极反应是：
Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O；Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－.下列判断正确的是
A．锌为正极，Ag2O为负极B．锌为负极，Ag2O为正极
C．原电池工作时，负极区溶液pH减小D．原电池工作时，负极区溶液pH增大
4、如图装置中，U型管内为红墨水，a、b试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液，各加入生铁块，放置一段时间。
下列有关描述错误的是
A．生铁块中的碳是原电池的正极
B．红墨水柱两边的液面变为左低右高
C．两试管中相同的电极反应式是：
Fe－2e－=Fe2＋
D．a试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀
5、镍镉（Ni—Cd）可充电电池在现代生活中被广泛应用，它充电、放电时按下式进行：
Cd（OH）2＋2Ni（OH）2
Cd＋2NiOOH＋2H2O，由此可知，该电池放电时的负极材料是
A．Cd（OH）2B．Ni（OH）2C．Cd D．NiOOH
6、下列说法正确的是
A．碱性锌锰电池是二次电池B．铅蓄电池是一次电池
C．二次电池又叫蓄电池，它放电后可以再充电使活性物质获得再生
D．燃料电池的活性物质没有储存在电池内部
7、可以将反应Zn＋Br2===ZnBr2设计成可充电电池，下列4个电极反应：
①Br2＋2e－===2Br－ ②2Br－－2e－===Br2
③Zn－2e－===Zn2＋ ④Zn2＋＋2e－===Zn
其中表示充电时的阳极反应和放电时的负极反应的分别是
A．②和③B．②和①C．③和①D．④和①
8、（2009·福建理综高考）控制适合的条件，将反应2Fe3＋＋2I－
2Fe2＋＋I2设计成如下所示的原电池．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，乙中的石墨电极为负极
9、有一种锂电池，用金属锂和石墨作电极材料，电解质溶液是由四氯铝锂（LiAlCl4）溶解在亚硫酰氯中而形成的，电池总反应方程式为：
8Li＋3SOCl2===6LiCl＋Li2SO3＋2S，下列叙述中正确的是
A．电解质溶液中混入水，对电池反应无影响B．金属锂作电池的正极，石墨作电池的负极
C．电池工作过程中，亚硫酰氯（SOCl2）被还原为Li2SO3
D．电池工作过程中，金属锂提供的电子与正极区析出硫的物质的量之比为4∶1
10、铅蓄电池放电时发生下列变化：
负极：
Pb＋SO
－2e－===PbSO4正极：
PbO2＋4H＋＋SO
＋2e－===PbSO4＋2H2O
使用该电池电解CuSO4溶液，要得到纯铜1.6g，这时铅蓄电池消耗的H2SO4的物质的量为
A．0.025mol B．0.05molC．0.1molD．0.2mol
铅蓄电池是典型的可充型电池，它的正负极格板是惰性材料，电池总反应式为：
Pb＋PbO2＋4H＋＋2SO
2PbSO4＋2H2O
请回答下列问题（不考虑氢、氧的氧化还原）：
（1）放电时，正极的电极反应式是________________；电解液中H2SO4的浓度将变________；当外电路通过1mol电子时，理论上负极板的质量增加________g.
（2）在完全放电耗尽PbO2和Pb时，若按右图连接，电解一段时间后，则在A电极上生成________，B电极上生成________，此时铅蓄电池的正负极的极性将________．
11、阿波罗宇宙飞船上使用的是氢氧燃料电池，其电池总反应为：
2H2＋O2===2H2O.试回答下列问题：
（1）若电解质溶液为KOH溶液，构成燃料电池，则：
①负极反应式为________________，②正极反应式为________________，
③工作一段时间后，溶液pH________（填“增大”或“减小”或“不变”）．
（2）如把KOH改为稀H2SO4作电解质，则：
①负极反应式为________________，②正极反应式为________________，
③工作一段时间后，溶液pH________（填“增大”或“减小”或“不变”）．
（3）如把H2改为甲烷，KOH作电解质，则正极反应式为____________________．
电解原理（两课时）
考纲要求：
1、了解电解池的工作原理，结合原电池工作原理，加深对化学能和电能互相转化的理解。
2、掌握离子放电顺序，能写出电极反应式及电解总反应方程式。
3、了解电解在氯碱工业、电镀、电冶金属等方面的应用。
4、
掌握电解产物的判断和计算。
【学习过程】
一、电解池
1、概念：
将转化为的装置．
2、本质：
一般是指非自发的氧化还原反应．3装置：
以电解CuCl2溶液为例
4实验现象：
①阴极石墨棒上覆盖了一层；
②阳极石墨棒上有气体产生，且该气体具有气味，能使湿润的KI淀粉试纸．
5构成条件：
①两电极直接连；
②有电解质溶液；
③构成闭合回路．
6工作原理
①电极：
⑴.阳极：
与直流电源极相连，发生反应，电极反应：
.
．⑵阴极：
与直流电源极相连，发生反应，电极反应：
.
．离子：
阳离子向极移动，阴离子向极移动．
③结果：
电能转化为化学能．
注意：
溶液中有多种离子先考虑反应，如等物质的量的Ag+、Pb2+、SO42-、Cl-、Na+、NO3-混合用Pt电极电解，考虑Ag++Cl-=AgCl↓，Pb2++SO42-=PbSO4，实质电解NaNO3溶液，电解H2O。
（2）熔化态重点复习熔化态Al2O3、NaCl、MgCl2电解。
1.【电极反应式的书写】
⑴能否共存原则：
注意一个电极上前后有多种离子放电情形。
如图甲，开始阴极2H++2e-=H2↑，一段时间后，Cu2++2e-=Cu，但下面的情形不同，如图乙，阴极只有2H++2e-=H2↑，因为Cu2+在溶液中生成沉淀。
⑵电极总反应式应为两极反应式之和。
书写电极反应式时，要用直接参与反应的微粒符号来表示，但在书写电解反应方程式时，可参与反应的离子来自弱电解质，则要写化学式
⑶离子的放电顺序：
、
【阴阳极放电规律】
（1）溶液中阴阳极放电
阴极：
Ag+、Hg2+、Fe3+、Cu2+、H+（酸中）Pb2+、Sn2+、Fe2+、Zn2+、H+、（水中）放电能力减弱
阳极：
惰性电极：
OH-、Cl-、Br-、I-、S2-放电能力依次增强
活性电极：
（除Au、Pt、C棒）活性电极放电
注意：
溶液中有多种离子先考虑离子反应，如等物质的量的Ag+、Pb2+、SO42-、Cl-、Na+、NO3-混合用Pt电极电解，考虑Ag++Cl-=AgCl↓，Pb2++SO42-=PbSO4，实质电解NaNO3溶液，电解H2O。
溶液中多种物质要按离子放电顺序排序。
3．电解规律：
（惰性电极）填补空白
类型
电极反特点
电解质组成特点
实例
电解对象
PH
电解质溶液复原需加入物质
电解水型
阴极：
阳极：
可溶性强碱
NaOH
水
含氧酸
H2SO4
活泼金属的含氧酸盐
Na2SO4
水
分解电解质型
电解质电离出的阴阳离子分别在两极放电。
无氧酸
HCl
不活泼金属的无氧酸盐
CuCl2
放氢生碱型
阴极：
阳极：
活泼金属无氧酸盐
NaCl
氯化氢
放氧生酸型
阴极：
电解质阳离子放电。
阳极：
不活泼金属的含氧酸盐
CuSO4
【规律总结】
用惰性电极电解时，若电解后的溶液恢复原状态，应遵循“缺什么加什么，缺多少加多少”的原则，一般加入阴极产物与阳极产物的化合物。
二、电解原理的应用
1、氯碱工业
电极反应：
①电极材料：
阳极为；阴极为．
②电极反应：
阴极为，阳极为
总反应：
2、铜的电解精炼：
粗铜（含锌、铁、镍、银）电解质溶液含铜离子的盐溶液
阳极：
（粗铜）
阴极：
（纯铜）
电解过程中活泼性比铜弱的银不放电，形成阳极泥。
3、电镀：
（例铁镀锌）
电镀液：
含锌离子的盐溶液（如氯化锌浓溶液）
阳极：
材料：
反应
阴极：
材料：
反应
电镀过程中电镀液的浓度变化：
（填变大、变小或不变）
5、电解精炼活泼金属：
如电解法制铝
电极反应式：
阳极：
阴极：
【达标训练】
1．某学生欲制做一种家用环保型消毒液发生器，下列是他所设计的装置，你认为比较合理的是
2、如图所示为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置．通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴石蕊溶液，下列实验现象中正确
A．逸出气体的体积，a电极的小于b电极的
B．一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体
C．a电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色D．a电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色
3、下图中，X、Y分别是直流电源的两极，通电后发现a极板质量增加，b极板处有无色、无臭气体放出．符合这一情况的是
a电极
b电极
X电极
溶液
A
锌
石墨
负极
CuSO4
B
石墨
石墨
负极
NaOH
C
银
铁
正极
AgNO3
D
铜
石墨
负极
CuCl2
4、2009安徽Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取.Cu2O的
电解池示意图如下，电解总反应：
2Cu＋H2O
Cu2O＋H2↑。
下列说法正确的是
A．石墨电极上产生氢气
B．铜电极发生还原反应
C．铜电极接直流电源的负极
D．当有0.1mol电子转移时，有0.1molCu2O生成
5．按右图所示的装置进行电解实验：
A极是铜锌合金，B极为纯铜，电解质溶液为硫酸铜溶液（足量），通电一段时间后，A极恰好全部溶解，此时B极质量增加7.68g，溶液质量增加0.03g，则A合金中铜、锌原子个数比为
A．4∶1B．3∶1C．2∶1D．任意比、
6.铅蓄电池有两个接线柱，一个接线柱旁标有“+”，另一个接线柱旁标有“-”。
关于标有“+”的接线柱，下列说法中正确的是
A.充电时作阳极，放电时作正极B.充电时作阴极，放电时作负极
C.充时作阴极，放电时作负极D.充电时作阴极，放电时作正极
7、下列关于铜电极的叙述正确的是（）
A.铜锌原电池中铜是正极B.用电解法精炼粗铜时粗铜作阴极
C.在镀件上电镀铜时可用金属铜作阳极D.电解稀硫酸制H2、O2时铜作阳极
【方法归纳：
】1.有关电解的计算通常是求电解后产物的质量、气体的体积、某元素的化合价以及溶液的pH、物质的量浓度等.
2.解答此类题的方法有两种：
一是根据电解方程式或电极反应式，应用阴、阳两极得失电子守恒进行有关的计算；二
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