19 第四章 原电池(教师版)

原电池一、知识梳理1．化学电源的定义及其分类：化学能可以转变为热量，还可以转变为其他形式的能量。

把化学能转变为电能的装置，我们称为原化学电源，习惯上称为原电池。

化学电源大体上可分为电池、蓄电池和燃料电池三大类。

常见的干电池(中性锌、二氧化锰电池)就是一种原电池。

2．构成原电池的条件：要形成原电池必须同时满足(1)、(2)、(3)三个条件：（1）能自动发生氧化一还原反应；（2）活泼性不同的两种导体做电极；（3）电解质溶液（能导电的溶液），形成闭合回路3．Cu—Zn原电池：二、疑难解析●为什么原电池的总反应一定是氧化还原反应？原电池是产生电流的装置，产生电流必然有电子转移，而只有氧化还原反应中才有电子转移。

原电池反应是让氧化反应和还原反应分别在两个电极上进行，通过电子转移形成电流，从而把化学能转化为电能。

●判断原电池正、负极的方法原电池的两个电极一般是活泼性不同的两种金属或一种金属与一种能导电的非金属构成。

判断原电池的正负极有多种方法：若从电极材料来判断，活泼的金属一般作负极，不活泼的金属或能导电的非金属材料构成的电极一般作正极；若从反应的类型来判断，发生氧化反应的一极为负极，发生还原反应的一极为正极；若从质量变化的情况来判断，质量减轻的一极一般是负极；若从电子的得失及电流的方向来判断，电子流出的一极是负极，电子流入的一极是正极。

三、典型例题【例1】纯锌跟稀硫酸反应速率很小，为了加快锌的溶解和放出氢气的速率，并且使产生氢气的量不变，当稀硫酸过量时，可向其中加少量（）A．硫酸铜溶液B．硫化铜固体C．铜D．镁条【答案】C。

【例2】若用锌棒和石墨作电极，氯化铵溶液为电解液，制成一化学电源如右图所示。

试回答：(1)电极名称：Zn________；C________。

(2)电子移动方向________；电流方向________。

(3)离子移动方向：阳离子移向________极，阴离子移向________极。

(4)电极反应（本质、现象）、总反应式________________________________(5)电解质溶液的质量变_______（填“大”或“小”）。

(6)若负极质量减轻1.3 g，则正极生成气体________mol。

【答案】(1)负极正极(2)从Zn流向C 由C流向Zn(3)正负(4)负极：Zn一2e→Zn2+本质是氧化反应，Zn溶解正极：2NH4++2e→NH3↑+H2↑本质是还原反应，气泡。

(5)变大(6)0.02 mol【归纳】本题是考查原电池原理的一个基础练习题，它是解决与原电池有关的各类问题的基础。

四、课堂练习1、过量锌粉跟100 mL 6 mol／L盐酸反应，在一定温度下，为加大反应速率，但又不影响生成氢气的总量，可向反应混合物中加入适量的( )A．铜粉B．氯化钾粉末C．少量氯化铜粉末D．氢氧化钠固体【答案】AC2、电子表电源常用微型银一锌电池，电极分别是Ag2O和Zn，电极反应为：Zn+2OH-—2e→ZnO+H2O，Ag2O+H2O+2e-→2Ag+2OH-应为：Ag2O+Zn→2Ag+ZnO，根据上述变化，下列判断正确的是( )A．Zn是负极，Ag2O是正极B．Zn是正极，Ag2O是负极C．工作时，电子由Ag2O极经外电路流向Zn极D．电池工作时，正极上有气体产生【答案】A3、在Zn与稀H2SO4制氢气的反应中，为什么滴加数滴CuSO4溶液后，能加快产生H2的速率?【答案】构成原电池。

4、用H2SO4溶液作电解质溶液的Zn—Cu原电池，下列有关说法正确的是( )A．在原电池中，电流流动的方向是从Zn电极流向Cu电极B．原电池工作时，电解质溶液中的H+向Zn电极移动C．原电池工作时，负极反应为Cu—2e→Cu2+D．原电池工作一段时间后，电解质溶液的pH值升高5、下列各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀的速率，由快到慢的顺序为( )A．①②③④B．②③④①C．④②①③D．④③①②6、化学能转化为电能的装置称________。

在铜—锌原电池中，锌片作________极，铜片作________极；电子流动的方向是________，外电路电流的流向为________。

7、原电池是由________同时插入________构成，并用________把两块金属片连接起来而开始工作。

在原电池中有两个电极，活动性大的金属是________极，电极上发生________反应，活动性小的金属或石墨是________极，电极上发生________反应，同时外电路上串联的电流表的指针发生偏转，表明有电子流过。

8、电工操作中规定，不能把铜线和铝线拧在一起连接线路。

这是因为________。

9、市场出售的“热敷袋”的成分主要是铁粉、炭粉、木屑和少量氯化钠、水等。

热敷袋用塑料袋密封，使用时从袋中取出轻轻揉搓就会放出热量，用完后袋内有大量铁锈生成。

回答下列问题：(1)热敷袋放出的热量来自____________________________________________(2)铁粉、炭粉和NaCl的作用是____________________________________________10、课堂上，老师为了让同学们对原电池装置有个清晰的认识，设计了以下教学过程。

(1)把一块锌片和一块铜片平行地插入盛有稀H2SO4溶液的烧杯中，可以看到在________上有气泡产生，其反应的离子方程式为________，该反应是一个放热反应，________的总能量高于________的总能量，反应进行时，________被转变为热能释放出来。

(2)再用导线把锌盾和铜片连接起来，发现________上产生了气泡，经验证为氢气，说明溶液中的H+在铜片上获得电子。

经长时间观察溶液并没有变蓝色，说明并不是________失去电子，有同学推测铜片上的电子可能来源于锌片，如果成立则导线上有________，验证这一推测正确与否的方法是________，观察到的现象是________，说明铜片上的电子确是由锌片转移过来的。

(3)通过这个实验我们可以看出，当锌、铜用导线连接后同时插入酸溶液时，因为________比________活泼，更易失电子，且失去的电子可经导线转移到铜片上后再被溶液中的H+获得，从而实现这个氧化—还原反应过程，该化学反应在发生时，因产生了电子的流动而形成电流，其能量转变形式可理解为________________，像这样的装置我们称之为________。

(4)在该原电池装置中电子流出的一极，称为________，即________；电子流入的一极，称为________，即_______；可以看出，原电池供电的过程，就是一个________进行的过程，只不过，通过原电池装置，可以让一个氧化还原反应的________在负极上进行，而________在正极上进行，电子的转移通过________来实现。

(5)该装置虽然是非常简单的原电池装置，但它同样拥有构成原电池的必备条件，即：____________________________________________*11、燃料燃烧是氧化还原反应，能否把燃料作为电极材料，使其化学能直接转变成电能呢?燃料电池就是基于这一思想而发明的。

右图是氢氧燃料电池的剖面示意图。

原料是氢气和氧气，用多孔性的碳为电极。

一极吸附氢气，另一极吸附氧气，30％的氢氧化钾溶液为电解液。

燃料电池的优点，首先是能量利用率高，其次是可节约大量的金属。

然而，要使燃料电池产生平稳的电流并不容易。

氢气、氧气必须要有特殊的催化剂才能在电极上发生上述反应，而这类催化剂研制十分困难，价格昂贵，因此，目前燃料电池仅应用于人造卫星、航天飞机等尖端科技领域。

(1)电极反应式分别为：正极：________；负极：________。

(2)飞船上宇航员的生活用水由燃料电池提供。

已知这种电池发1度电时能生成350克水，试计算能量转化率。

(2H2(g)+O2 (g) →2H2O (1)+572kJ)(3)如果有一种氢氧燃料电池的输出电压为1.2 V。

要使标有“1.2 V，1.5 W”的小灯泡连续发光1 h，应消耗标准状况下的H2为________L。

(4)氢气是燃料电池最简单的燃料，虽然使用方便，却受到价格和来源的限制。

常用的燃料，往往是某些碳氢化合物，如甲烷、汽油等。

请写出将上图中H2换成CH4时，正极的电极反应式________________；此时电池内总的反应方程式为________________________。

（此题难度较高）答案：4.D5.C6．化学电源负正从锌片经过导线流向铜片从铜片流向锌片7．两种活泼性不同的金属或金属和非金属（如石墨）电解质溶液导线负氧化正还原8．在潮湿的空气中，铝线和铜线接触能构成原电池，使铝很快腐蚀9．(1)原电池的氧化还原反应(2)铁粉与炭粉、NaCl溶液构成原电池，加速铁的氧化10．(1)锌片；Zn +2H+→Zn2++ H2↑；反应物；生成物；储存在物质中的化学能(2)铜片；铜片；电子流动；在导线间接入一电流计；电流计指针发生偏转(3)锌；铜；化学能转变为电能；原电池(4)负极；锌极；正极；铜极；氧化—还原反应；氧化反应；还原反应；导线(5)能自动发生氧化一还原反应，活泼性不同的两种导体做电极，电解质溶液，形成闭合回路11．(1)H2-2e+2OH-→2H2O；O2+4e+2H2O→4OH-(2)64.7% 解析：1度=3600kJ，由热化学方程式2H2(g)+O2 (g) →2H2O (1)+572 kJ可得：生成18×2=36g水可以放出572kJ的能量，现生成了350g水，有3600kJ转化为电能，则利用率为3600100%35057236⨯⨯=64.7%(3)4.23L 小灯泡发光1h所耗电能为1.5136001000⨯⨯=5.4kJ，结合热化学方程式可得5.422.42572⨯⨯=0.42L(4)CH4-8e+10OH-→CO32-+7H2O；CH4+ 2O2 +2OH-→CO32-+3H2O先写出总反应方程式：CH4+2O2+2OH-→CO32-+3H2O（先有CH4+2O2→CO2+2H2O，然后C O2+2OH-→CO32-+H2O，两式相加即得总反应方程式），然后写出正极的反应方程式：2O2+8e+4H2O→8OH-，总反应方程式减正极反应方程式即得负极反应方程式。

五、课后训练1、化学能转化为电能的装置称为________，原电池是由_________________同时插入________构成，并用________把两块金属板连接而开始工作。

在原电池中有两个电极，活动性强的金属是________极，极上发生________反应；活动性小的金属是________极，极上发生________反应，同时外电路上串接的电流表中指针偏转，表明有电流流过。