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

课题1 电池探秘
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)
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：Zn－2e－===Zn2＋
正极：2H＋＋2e－===H2↑
总反应式：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑
3．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)
①负极：活泼性强、失去电子发生氧化反应。

②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：H2O＋Zn＋HgO===Zn(OH)2＋Hg
1．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。

4
PbSO 转变为
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。

①你能用图示表示原电池的工作原理吗？ ②原电池正负极的判断依据有哪些？ 【提示】 ①如下图所示
②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→Y
B．若两电极分别为Fe和碳棒，则X为碳棒，Y为Fe
C．X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X>Y
【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
①原电池的工作原理有哪些应用？
②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】①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
②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。

①②③④ 四种金属片两两相连浸入稀H2SO4中都可组成原电池。

①②相连时，外电路电流从②流向①；①③相连时，③为正极；②④相连时，②上有气泡逸出；③④相连时，③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( ) A．①③②④B．①③④②
C．③④②① D．③①②④
【解析】由题意知：①②相连时，外电路电流从②流向①，则①大于②；①③相连时③为正极，则①大于③；②④相连时，②有气泡逸出，则④大于②；③④相连时，③的质量减少，则③大于④。

答案：①③④②。

【答案】 B
2．100 mL浓度为2 mol·L－1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 mol·L－1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Cu2＋＋Zn===Cu＋Zn2＋，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】 B
1．由锌片、铁片、铜片、银片和稀硫酸可以构成原电池的数目是( )
A．3种B．4种
C．5种D．6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】 C
2．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】 A
3．锌锰干电池在放电时，电池总反应方程式可以表示为：
Zn＋2MnO2＋2H＋===Zn2＋＋Mn2O3＋H2O
在此电池放电时，正极(碳棒)上发生还原反应的是( )
A．Zn B．碳棒
C．MnO2D．H＋
【解析】MnO2得电子生成Mn2O3，发生了还原反应。

【答案】 C
4．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)
A．A>C>B B．B>A>C
C．C>A>B D．C>B>A
【解析】由(A)图知活泼性B>A，由(B)图知活泼性C>A，由(C)图知活泼性C>B，故三种金属活动性顺序为C>B>A。

【答案】 D
5．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Zn－2e－===Zn2＋锌片逐渐溶解正还原Cu2＋＋2e－===Cu 银片上有红色物质析出。