化学：专题2 3-1 化学能转化为电能 化学电源 课件(苏教版必修2) 2

[解析]
金属锂比铁活泼，作原电池的负极，电极反应
式为：Li－e－===Li＋，LiOH溶液中的阳离子有Li＋和H＋，
由于氧化性H＋>Li＋，所以正极反应是：2H＋＋2e－===H2↑，
由于H＋来自于水的电离，所以H＋放电的同时溶液时产生了 OH－，即该反应的总反应为：2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑， 水既是氧化剂又是溶剂。在原电池的放电过程中，阳离子 向正极移动，阴离子向负极移动，所以OH－向负极移动，C 选项错误。 [答案] C
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1．原电池工作原理口诀：
原电池分两极(正、负)；负极氧化正(极)还原；电子由 负(极)流向正(极)；阳(离子)向正(极)阴(离子)向负(极)。 2．钢铁电化学腐蚀的正负极反应： 正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－； 负极：Fe－2e－===Fe2＋。 3．氢氧燃料电池(KOH作电解质)的电极反应：
后续反应：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，Fe(OH)3
易分解生成铁锈(Fe2O3· 2O)。 xH
4．原电池正、负极判断的五个依据 负极 ⋮ 较活泼金属 发生氧化反应 流出电子 阴离子移向 不断溶解或 质量不断减小 依据 ⋮ 正极 ⋮
电极材料―→较不活泼金属 反应类型―→发生还原反应 电子流向―→流入电子 离子移向―→阳离子移向 质量不断增加 电极现象―→ 或有气泡产生
①分析：原电池中，一般活动性强的金属为负极，活
动性弱的金属为正极。 ②实例：有两种金属A和B，用导线连接后插入到稀硫 酸中，观察到A极溶解，B极上有气泡产生，由原电池原理 可知，金属活动性A>B。 (3)金属材料的防护： ①分析：将被保护金属设计成原电池的正极。
②实例：轮船在海里航行时，为了保护轮船不被腐蚀， 可以在轮船上焊上一些活泼性比铁更强的金属，如Zn，这
(2)电子的流向如何？若收集到标准状况下气体2.24 L， 则转移电子的物质的量是多少？
提示：(1)锌作负极，失电子不断溶解，H 在正极得电子产生H2。 (2)电子由负极(锌片)经导线流向正极(铜片)。 2.24 L 收集到H2为 ＝0.1 mol，转移电子为0.1 mol×2＝ 22.4 L· －1 mol 0.2 mol。
1．下列关于原电池的叙述，错误的是
(
)
A．构成原电池的正极和负极必须是两种不同的金属 B．原电池是将化学能转变为电能的装置 C．在原电池中，电子流出的一极是负极，发生氧化反应 D．原电池放电时，电子的方向是从负极到正极
解析：构成原电池的两个电极也可以是一种金属和一种 能导电的非金属，如石墨，A项错误；B项正确；在原电 池中，电子流出的一极发生氧化反应，是负极，C项正 确；原电池放电时，电子从负极到正极，D项正确。 答案：A
正极反应式：__________，负极反应式：__________。
解析：根据氧化还原反应2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋设计
原电池，负极发生氧化反应，Cu失电子，正极选择比Cu活 动性弱的金属或碳棒，电解质溶液为FeCl3溶液。
答案：(1)2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋
(2)装置图：
装置
Zn电极
现象 得失电子 锌片 逐渐溶解
Cu电极
铜片上 产生气泡
失电子 负极 流出 氧化反应
Zn－2e－===Zn2＋
得电子
正负极判断
电子流向 反应类型 电极反应式 总反应式
正极
流入 还原反应
2H＋＋2e－===H2↑
Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑
记忆口诀：原电池分两极(正、负)；负极氧化(反应)正(极)还原(反
失电子发生氧化反应；铜作正极，H＋向正极移动，在正 极得电子，电极反应为：2H＋＋2e－===H2↑，A错，B、 C、D正确。 [答案] A
(1)原电池工作中“三个方向”和“一个类型”：
(2)电极反应式的书写： 原电池的正、负极； 得失电子的微粒； 据氧化还原反应书写两电极反应
1．在例1中：(1)实验中观察到哪些现象？
中氢；铜片在金属活动性顺序中位于氢后面， 不能 置换
酸中氢。
[实验3、4现象]
锌片周围 无气泡产生 ，铜片周
围 有气泡产生 ；实验4中电流计指针 发生偏转 。 [实验结论] 锌、铜用导线连接后插入稀硫酸溶液 中，导线中有 电流 产生。
2．原电池 (1)概念：将 化学 能转变为 电 能的装置。 (2)工作原理：(以锌—铜—稀硫酸原电池为例)
③镍氢电池： 放电 NiO(OH)＋MH NiO＋M＋H2O 充电 负极：贮氢合金；正极：泡沫氧化镍；电解质溶液：氢 氧化钾溶液。 (3)燃料电池： ①氢氧燃料电池： 2H2＋O2===2H2O
负极： H2 失电子；正极： O2 得电子；电解质溶液：氢氧 化钾或稀硫酸。 ②甲醇—空气燃料电池： 2CH3OH＋O2＋4OH－===2CO2－＋6H2O 3 负极： CH3OH 液：KOH。 失电子；正极： O2 得电子；电解质溶
负极：2H2－4e－＋4OH－===4H2O；
正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－。
1.实验探究
[实验1、2现象]
实验1、2中现象相同，均为锌片周
围 有气泡产生 ，铜片周围 无明显现象 。
[实验结论]
பைடு நூலகம்
锌与稀硫酸 发生化学反应 ，铜与稀硫
酸 不反应 。
原因：锌在金属活动性顺序中位于氢前面，能置换酸
b．装置：
2．铁及铁的化合物应用广泛，如FeCl3可用作催化剂、印刷 电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。
(1)写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的方程式：_______
________________________________________________ ________________________________________________。 (2)若将(1)中的反应设计成原电池，请画出原电池的装置 图，标出正、负极，并写出电极反应式。
③海水是电解质溶液
④铝合金电极发生还原反应 A．②③ C．①② B．②④ D．①④
解析：因为活动性：Al>Fe，Al>Pt，则此电池中铝合金
再如Pb＋PbO2＋H2SO4===2PbSO4＋2H2O，
负极为Pb，正极为PbO2，电解质为H2SO4。
(2)若给出的为离子反应方程式： 则负极为还原剂失电子，正极为氧化剂得电子，电解 质为含氧化性离子的酸或盐。如该例2中电解质为CuSO4， 也可为CuCl2。
提示：(1)负极锌失电子 溶解，质量减小，正极 Cu2＋＋2e－===Cu，析 2.例2中：(1)该原电池中负极、
(2)M可以是下列金属中________。 A．Mg C．Cu B．Fe D．Ag
[解析]
(1)原电池总反应Zn＋M2＋===Zn2＋＋M可分为
Zn－2e－===Zn2＋(氧化反应)，M2＋＋2e－===M(还原反应)，
发生氧化反应的一极为原电池的负极，发生还原反应的一极
为原电池的正极，因此，负极材料只能为Zn，正极上M2＋放 电被还原为M，电解质为M的可溶性盐，电极材料为活泼性比 Zn弱的金属。如Cu、Fe(或C、Pt)等。故C正确。 (2)据(1)分析知M为比Zn活泼性差的＋2价金属，故B、C
应)；电子由负(极)流向正(极)；阳(离子)向正(极)阴(离子)向负(极)。
(3)构成条件：
原
①能进行自发的氧化还原反应； ②两个活泼性不同的金属(或金属与非金属)； ③电极插入电解质溶液中；
电
池
④构成闭合回路。
3．钢铁的电化学腐蚀 (1)电化学腐蚀： 发生 结果 电解质溶液 接触――→原电池 反应――→ 金属跟 比较活泼的金属 失去 电子而被氧化。
(2)钢铁的腐蚀： ①构成条件： 电极—铁与少量的碳形成两个电极； 电解质溶液—钢铁表面水膜中溶有少量 H＋和OH－ ， 还溶解了氧气等气体。 ②电极反应： 负极铁 正极碳 总反应
2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2 ， O2＋4e－＋2H2O===4OH－ ； 2Fe－4e－===2Fe2＋ ；
正极的质量如何变化？
(2)请画出该原电池装置图，并 指出反应的正、负极及 电解质。
出金属，质量增加。
(2)画图时要注明正负极 及电解质。 答案：(1)负极质量变 轻，正极质量增重。
(2)
[例3]
(2011· 福建高考)研究人员研制出一种锂水电池，可作
为鱼雷和潜艇的储备电源。该电池以金属锂和钢板为电极材料， 以LiOH为电解质，使用时加入水即可放电。关于该电池的下列说 法不正确的是 ． A．水既是氧化剂又是溶剂 B．放电时正极上有氢气生成 C．放电时OH－向正极移动 D．总反应为：2Li ＋2H2O===2LiOH＋H2↑ ( )
(1)加快化学反应速率： ①分析：构成原电池，加快了电子转移，加快了化学 反应速率。 ②实例：实验室用Zn和稀H2SO4(或稀HCl)反应制H2，
常用粗锌，它产生H2的速率快。原因是粗锌中的杂质和锌、
稀H2SO4的溶液形成原电池，加快了锌的腐蚀，使产生H2 的速率加快。
(2)比较金属的活动性强弱：
2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋ Cu－2e－===Cu2＋
[例1]
将锌片和铜片用导线连接置于稀硫酸溶液中， ( )
下列各叙述错误的是 A．锌片作负极，锌发生还原反应
B．铜片作正极
C．正极反应为：2H＋＋2e－===H2↑ D．溶液中的H＋移向正极
[解析]
该装置为原电池，锌比铜活泼，锌作负极，
(1)常见燃料电池有甲烷、乙烷、甲醇、乙醇、N2H4、