高中化学必修二原电池教案

重要考点2
原电池电极反应式的书写
1．根据原电池发生的氧化还原反应书写正负极反应 式及总反应式： 负极：氧化反应(失电子) 正极：还原反应(得电子) 总反应式＝负极反应式＋正极反应式 (对总反应式、负极反应式和正极反应式，只要知其 中任两个，就可以通过加或减求第三个)
2．注意正负极反应生成的离子与电解质溶液能否共 存，若不能共存，则参与反应的物质也要写入电极反 应式中。如O2－不能在溶液中稳定存在，先遇H＋必 然生成H2O，遇H2O必然生成OH－。 3．注意质量守恒、电荷守恒、电子得失守恒，特别 是电子得失守恒，这样可以避免在由电极反应式写总 反应方程式，或由总反应方程式改写成电极反应式所 带来的失误，同时，也可避免在有关计算中产生误差。
Zn＋Cu2＋=== Zn2＋＋Cu
盐桥中的K＋向正 极移动，Cl－向负
极移动
说明： (1)关于原电池中离子的移动
原电池中由于并未形成电场，离子移动主要由于 三个原因：一是由于反应消耗。如装置(1)中铜离子在 正极反应而在正极附近浓度减小，铜离子会由浓度较 高的地方向正极移动。二是由于反应生成。按照熵增 的原理，粒子在分散系中总是尽可能均匀分散。新生 成的离子总是自发向低浓度的地方扩散。三是由于溶 液保持电中性的原因，盐桥中的离子会定向移动。 溶液中移动的离子所带电荷总数等于导线上移动的电 子的电荷数。
【解析】该电池的电解液为KOH溶液，结合总反应 式可写出负极反应式：Zn(s)＋2OH－(aq)－2e－
===Zn(OH)2(s)，用总反应式减去负极反应式，可得 到正极反应式：2MnO2(s)＋H2O(l)＋2e－ ===Mn2O3(s)＋2OH－(aq)。Zn为负极，失去电子， 电子由负极通过外电路流向正极。1 mol Zn失去2
1.(湖南省双峰一中高三12月月考)高铁电池是一种新
型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池长时间
保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为：3Zn＋
2K2FeO4＋8H2O
3．两种铜锌原电池比较
普通铜锌原电池
用盐桥的铜锌原电池
电极表 面变化
温度变化 能量变化 电极 锌 名称 铜
铜锌原电池
铜锌原电池
装置示意图(1)
装置示意图(2)
锌片质量减少，同时铜片 锌片质量减少，铜片上
上有红色物质析出，铜片 有红色物质析出，铜片
质量增加
质量增加
溶液温度升高
溶液温度不变
化学能转化为电能和热能 化学能转化为电能
【解析】A中活泼性Al＞Cu，故负极反应为Al－3e－ ===Al3＋；B中Mg、Al在NaOH溶液中Al活泼，故其 负极反应式为Al－3e－＋4OH－===AlO2-＋2H2O；C 中活泼性Fe＞Cu，其负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋； D中由于Al在浓硝酸中钝化，故Cu相对活泼，故其负 极反应式为Cu－2e－===Cu2＋。
【解析】铅蓄电池的充放电反应为：Pb＋PbO2＋
2H2SO4
2PbSO4＋2H2O，放电时，Pb单质化
合价升高，失去电子，作负极，反应为：Pb－2e－＋
SO42-===PbSO4，所以B选项正确，A选项错误，因 为正极上反应为：PbO2＋2e－＋4H＋＋SO42===PbSO4＋2H2O；C、D考查电解池知识：充电时， H2SO4的浓度不断增大，阳极上发生的是氧化反应， 是失去电子而不是得到电子。
【解析】(1)根据金属活泼性分析得出锌片为负极，银 片为正极，相应电极反应为Zn－2e－===Zn2＋； 2H＋＋2e－===H2↑。 (2)①锌片与银片减轻，是因与酸反应： Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑～转移2e－
＝
得V(H2)＝4.48 L；Q＝3.85×104 C。
重要考点1
原电池正负电极的判断
原电池电极名称的判断方法 (1)看谁能与电解质溶液反应(包括溶解在电解质溶液 中的氧气)。谁反应谁作负极。 如Zn、Cu、稀硫酸构成的电池中锌为负极，此时遵 循的原则是较活泼的金属作负极。 Mg、Al、氢氧化钠溶液构成的电池中铝为负极；Cu、 Al、浓硝酸构成的电池中铜为负极。
(2)根据化合价的变化判断或根据反应判断。 元素化合价升高的为负极，元素化合价降低的为正极； 失电子的反应→氧化反应→负极； 得电子的反应→还原反应→正极。 (3)根据电子或电流方向。 电子流出的为负极，电流流出的为正极。
【考点释例2】一种燃料电池中发生的化学反应为：
在酸性溶液中甲醇与氧气作用生成水和二氧化碳。
该电池负极发生的反应是( C ) A．CH3OH(l)＋O2(g)===H2O(l)＋CO2(g)＋2H＋(aq) ＋2e－ B．O2(g)＋4H＋(aq)＋4e－===2H2O(l) C．CH3OH(l)＋H2O(l)===CO2(g)＋6H＋(aq)＋6e－ D．O2(g)＋2H2O(l)＋4e－===4OH－
【考点释例1】原电池的电极名称不仅与电极材料的 性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法中不正确
的是( C ) A．由Al、Cu、稀H2SO4组成原电池，其负极反应式 为Al－3e－===Al3＋ B．由Mg、Al、NaOH溶液组成原电池，其负极反应 式为Al－3e－＋4OH－===AlO2-＋2H2O C．由Fe、Cu、FeCl3溶液组成原电池，其负极反应 式为Cu－2e－===Cu2＋ D．由Al、Cu、浓硝酸组成原电池，其负极反应式为 Cu－2e－===Cu2＋
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( C ) 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(l)＋ 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0.2 mol电子，锌的质量理论上减 小6.5 g
2．原电池的有关计算 电子守恒法是依据氧化剂与还原剂得失电子数目
相等这一原则进行计算的。电子守恒法是氧化还原计 算的最基本的方法。计算时可由电极反应式中的氧化 剂(或还原剂)与得到的电子(或失去的电子)之间的关 系进行计算。
【基础题三】(湖南长沙周南中学2010届高三第四次月 考)(1)将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池，两电极 间连接一个电流计。 锌片上发生的电极反应： Zn－2e－===Zn2＋ ； 银片上发生的电极反应： 2H＋＋2e－===H2↑ 。 (2)若该电池中两电极的总质量为60 g，工作一段时间 后，取出锌片和银片洗净干燥后称重，总质量为47 g， 试计算：①产生氢气的体积(标准状况)；②通过导线的 电量。(已知NA＝6.02×1023 /mol，电子电荷为1.60×10 －19 C)
A．Mg作正极，Al作负极 B．Al作正极，Mg作负极 C．Mg被氧化，Al被还原 D．Al被氧化，Mg被还原
2.(湖南同升湖实验学校2010届高三第三次月考)有人
设计出利用CH4和O2的反应，用铂电极在KOH溶液中 构成原电池。电池的总反应类似于CH4在O2中燃烧， 则下列说法正确的是( A ) ①每消耗1 mol CH4可以向外电路提供8 mol e－ ②负极上CH4失去电子，电极反应式CH4＋10OH－－ 8e－===CO32-＋7H2O ③负极上是O2获得电子，电极反应式为O2＋2H2O＋4e －===4OH－
二、原电池形成的一般条件
1．电极：能够导电的材料 一般情况：活泼性不同的两个金属电极，活泼性强的电极 参与氧化还原反应。 充电电池：两个电极都参与氧化还原反应。 燃料电池：两个电极都不参与氧化还原反应。 2．电解质溶液：连通两个电极，一般参与氧化还原反应。 3．形成闭合回路 电子流动方向(外电路)：负极→正极。 阴阳离子流动方向(电解质溶液中)：阴离子向负极移动； 阳离子向正极移动。 4．氧化还原反应：原电池中必须有能够自发进行的氧化还 原反应。
第一课时 化学组
一、原电池原理
1．原电池的概念：利用自发的氧化还原反应，使氧化 反应和还原反应在不同的两极上发生，从而在连接两 极上产生电流的装置。是把化学能转化成电能的装置。 原电池的电路工作原理：(外电路)负极失去电子，电子 经导线流向正极。(内电路)溶液中阴阳离子发生移动。 2．原电池的电极和电极反应 正极：符号“＋”，得到电子，发生还原反应。 负极：符号“－”，失去电子，发生氧化反应。
【解析】甲醇与氧气反应的氧化还原反应方程式为：
2CH3OH＋3O2―→2CO2＋4H2O，化合价升高的元 素为甲醇中的C元素，所以在负极上甲醇失去电子 而放电，在该极上的电极反应式为：CH3OH(l)＋ H2O(l)===CO2(g)＋6H＋(aq)＋6e－。
【温馨提示】依据电子得失守恒，正负电极反应式 相加得到电池反应的总方程式，若能写出已知电池 反应的总方程式，可以减去较易写出的电极反应式， 从而得到较难写出的电极反应式。
【温馨提示】 1.原电池正、负极的判断基础是氧化还原反应，如果 给出一个方程式判断正、负极，可以直接根据化合价 的升降来判断。发生氧化反应的一极为负极，发生还 原反应的一极为正极。 2．活泼金属在原电池中不一定是负极。
1.某同学用光亮的镁片和铝片插入3 mol/L的NaOH 溶液中组成原电池，下列说法正确的是( A )
【基础题二】在下图所示的装置中，能够发生原电 池反应的是( C )
A．④⑤⑥ C．②④⑤
B．①②③ D．②③④⑤
【解析】①两个电极相同，所以不能发生原电池 反应；③中液体为非电解质乙醇，所以不能发生 原电池反应；⑥不能形成闭合电路，所以不能发 生原电池反应。
【思考题】碱性电池具有容量大、放电电流大的特
【基础题一】关于铅蓄电池的说法正确的是(B ) A．在放电时，正极发生的反应是Pb(s)＋SO42(aq)===PbSO4(s)＋2e－ B．在放电时，该电池的负极材料是铅板
C．在充电时，电池中硫酸的浓度不断变小
D．在充电时，阳极发生的反应是PbSO4(s)＋2e－ ===Pb(s)＋S
普通铜锌原电池
用盐桥的铜锌原 电池
电极 反应 及反 应类 型
正极 负极
还原反应： Cu2＋＋2e－===Cu
氧化反应： Zn－2e－===Zn2＋
还原反应： Cu2＋＋2e－===Cu
氧化反应： Zn－2e－===Zn2＋
总反应式
离子移 动方向
Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu
Cu2＋、Zn2＋向正极移动 ，SO42-不移动
④电池放电后，溶液pH不断升高
A．①②
B．①③
C．①④
D．③④
3.某原电池总反应的离子方程式为：2Fe3＋＋
Fe===3Fe2＋，不能实现该反应的原电池是(双选)(CD ) A．正极为Cu，负极为Fe，电解质为FeCl3溶液 B．正极为C，负极为Fe，电解质为Fe(NO3)3溶液 C．正极为Fe，负极为Zn，电解质为Fe2(SO4)3溶液 D．正极为Ag，负极为Fe，电解质为CuSO4溶液
mol电子，外电路中每通过0.2 mol电子，Zn的质量理
论上减小6.5 g。故答案为C项。
三、原电池的pH变化和有关计算
1．在原电池工作时，由于负极金属失去电子进入电 解质溶液，正极附近的阳离子得到电子从溶液中析出， 可能会引起溶液pH的变化。 (1)当负极产生的金属离子结合溶液中的OH－时，电 极附近的溶液pH降低。当正极O2得电子结合溶液中 的水时，生成OH－使溶液中的pH增大。 (2)电池工作时整个溶液pH的变化必须从总反应式来 分析。当电解质溶液中酸被消耗时，溶液pH增大，当 电解质溶液中碱被消耗时，溶液pH减小。
(2)盐桥：盐桥中通常装有含琼脂的氯化钾饱和溶液。 使用盐桥的优点：一是可以提高电池工作效率。二是 用于不需要电极参加反应的原电池。在实际电池中， 大多采用离子交换膜。 (3)铜锌原电池装置示意图(1)中溶液温度升高的原因：
形成原电池的同时，还存在锌片与硫酸铜的直接 反应，锌失去电子直接给了铜离子，锌离子进入溶液， 而铜离子直接得到了电子(相当于短路)，所以反应时 放出热量而温度升高。