2013苏教版选修六5.1《原电池》word学案2.doc

1、原电池 化学电源 考点 1 原电池原理 1原电池的反应原理：自发的、放热的氧化还原反应 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 液中阴阳离子发生定向移动， 向负极移动， 向正极移动。 2原电池的电极和电极反应： 正极：符号“+” ，得到电子，发生 负极：符号“” ，失去电子，发生 以锌铜电池(电解液 H2SO4溶液)为例： 电子经导线流向正极 氧化反应 还原反应 失电子 Zn Cu 得电子 锌溶解 SO 42 铜极不变 Zn2e =Zn2+阴离子向负极移动；阳离子向正极移动 2H +2e =H2 3原电池形成的一般条件： (1)两极： 的金属(或一种是金

2、属，另一种是非金属导体)。 (2)电解质溶液：电极必与电解质溶液接触。 (3)形成闭合回路：电极相互接触或 连接。 特别提醒：原电池形成还有一个隐蔽条件：能发生自发的氧化还原反应 例 1在下图所示的装置中，能够发生原电池反应的是（ ） 解析 A 两个电极相同，所以不能发生原电池反应；C 中液体为非电解质乙醇，所以不能发 生原电池反应；F 不能形成闭合电路，所以不能发生原电池反应。 【答案】B、D、E。 规律总结掌握形成原电池的一般条件. 考点 2 常用的化学电源和新型化学电源 1实用电池的特点 实用电池一般具有以下的特点： （1）能产生比较稳定而且较高电压的电流；（2）安全、耐 用且便于携带,

3、易于维护； （3）能够适用于各种环境；（4）便于回收处理,不污染环境或对环境的污染影响较 A B C D E F 小； （5）能量转换率 。 2几种常见的电池和新型电池分类及反应原理简介 化学电池分类: 电池(如锌锰干电池、碱性锌锰电池) 电池(又叫充电电池或蓄电池)(如铅蓄电池) 电池(如氢氧燃料电池) (1)一次电池 碱性锌锰电池 构成:负极是锌,正极是 MnO2,正极是 KOH 工作原理:负极 Zn+2OH 2e =Zn(OH)2；正极:2MnO 2+2H2O+2e =2MnOOH+2OH 总反应式:Zn+2MnO 2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2 特点:比能量较高,储存时间较

4、长,可适用于大电流和连续放电。 钮扣式电池(银锌电池) 锌银电池的负极是 Zn，正极是 Ag20，电解质是 KOH，总反应方程式：Zn+Ag 20=2Ag+ZnO 特点：此种电池比能量大，电压稳定，储存时间长，适宜小电流连续放电。 锂电池 锂电池用金属锂作负极，石墨作正极，电解质溶液由四氯化铝 锂(LiAlCl 4)溶解在亚硫 酰氯(SOC1 2)中组成。 锂电池的主要反应为：负极：8Li8e 8Li + ；正极：3SOC1 2+8eSO 32 +2S+6Cl 总反应式为：8Li+3SOC1 2=6LiCl+Li2SO3+2S 特点：锂电池是一种高能电池，质量轻、电压稳定、工作效率高和贮存寿命

5、长的优点。 (2)二次电池 铅蓄电池: (1)铅蓄电池放电原理的电极反应 负极：Pb+S0 422e PbSO 4； 正极：Pb0 2+4H+S042+2ePbSO 4+2H20 总反应式：Pb+PbO 2+2H2SO42PbS0 4+2H2O (2)铅蓄电池充电原理的电极反应 阳极：PbSO 4+2H2O2e =PbO2+4H+SO42 ；阴极 ：PbSO 4+2e =Pb+SO42 总反应：2PbSO 4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4 镍一镉碱性蓄电池 构成:放电时镉(Cd)为负极,正极是 NiO(OH),电解液是 KOH 工作原理:负极:Cd+2OH 2e =Cd(OH)2；正

6、极:2NiO(OH)+2H 2O+2e =2Ni(OH)2+2OH 总反应式: 特点：电压稳定、使用方便、安全可靠、使用寿命长，但一般体积大、废弃电池易污 染环境。 (3)燃料电池 氢氧燃料电池 当用碱性电解质时，电极反应为： 负极：2H 2+40H4e 4H 20；正极：0 2+2H20+4e40H 总反应：2H 2+022H 2O 甲烷燃料电池 该电池用金属铂片插入 KOH 溶液中作电极，在两极上分别通甲烷和氧气； 负极：CH 4+10OH 8e =CO32 +7H2O；正极：2O 2+4H2O+8e =8OH 总反应方程式为：CH 4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O CH 3OH

7、 燃料电池 用导线相连的两个铂电极插入 KOH 溶液中，然后向两极分别通入 CH3OH 和 O2，则发生 了原电池反应。 负极：2CH 3OH +16OH 12e =2CO32 +12H2O；正极：3O 2+6H2O+12e =12OH 总反应方程式为：2CH 3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O 3正确书写电极反应式 (1)列出正负电电极上的反应物质,在等式的两边分别写出反应物和生成物。 (2)在反应式的左边写出得失电子数,使得失电子 。 （得失电子守恒） (3)使质量守恒。电极反应式书写时注意:负极反应生成物的阳离子与电解质溶液中的 阴离 子是否共存。若不共存，则该电解质溶液中

8、的阴离子应该写入负极反应式;若正极上 的反应物质是 O2，且电解质溶液为中性或碱性，则 H2O 必须写入正极反应式，且生成物为 OH ,若电解液为酸性，则 H+必须写入反应式中,生成 物为 H2O。电极反应式的书写必须遵循 离子方程式的书写要求。 (4)正负极反应式相加得到 。若能写出总反应式,可以减去较易写出的电极反 应式,从而写出较难书写的电极方程式。 例 2 （08 江苏卷 ）镍镉（ Ni-Cd）可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电 池的电解质溶液为 KOH 溶液，其充、放电按下式进行：Cd + 2NiOOH +2H2O Cd(OH)2 + 2Ni(OH)2 有关该电池的说法正

9、确的是（ ） A充电时阳极反应：Ni(OH) 2 e + OH- = NiOOH + H2O B充电过程是化学能转化为电能的过程 C放电时负极附近溶液的碱性不变 D放电时电解质溶液中的 OH-向正极移动 解析 本题是考查常见的镍镉（ Ni-Cd）可充电电池的工作原理。由充电时方程式中的 Cd 和 Ni 的化合价的变化可知，充电时 Ni(OH)2 作阳极，电解质溶液为 KOH，所以电 极反应式为：Ni(OH) 2e OH- =NiOOHH 2O；Cd(OH) 2 作阴极，Cd(OH) 22e =Cd2OH ；充电的过程是将电能转化为化学能，放电时，Cd 作负极， Cd2e 2OH =Cd(OH)

10、2，Cd 周围的 c(OH )下降， OH 向负极移动。 【答案】A。 方法技巧 : 二次电池首先需要判断什么情况下是原电 池，什么情况下是电解池，二次电 池充电时是电解池，放电时是原电池。充电和放电是在两种不同的条件下发生的，充电是 在外接电源条件下发生的非自发氧化还原反应, 放电是在无外接电源条件下发生的自发氧 化还原反应。 考点 3 原电池 PH 值的变化 和 简单计算 1在原电池工作时，由于 失去电子进入电解溶液，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 值的变化。 (1)当负极产生的金属离子结合溶液中的H 时,电极附近的溶 液 PH 值 。当 正极 O2得电子时结

11、合溶液中的水时，生成 OH 使溶液中的 PH 值增大。 (2)电池工作时整个溶液 PH 值的变化必须从总反应式来分析。当电解液中酸被消耗时， 溶液 PH 值增大，当电解质溶液中碱被消耗时，溶液 PH 值减小。 2原电池的有关计算 电子守恒法是依据氧化剂与还原剂 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)与失去的电 子(或得电子)之间的关系进行计算。 例 3 (2007 年高考理综宁夏卷，原电池)(14 分)(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：_；银片上发生的电极反应： _。

12、 (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：产生氢气的体积(标准状况)；通过导线的电量。(已 知 NA = 6.021023 /mol，电子电荷为 1.601019 C) 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： Zn2e = Zn2 ；2H 2e = H2。 (2)锌片与银片减轻，是因与酸反应： Zn2H = Zn2 H 2 转移 2e = =g47 605 )(L.4VQC 10.6mol10.6ol 923 得 V(H2) = 4.5 L； Q = 3.81 04 C。 【答案】(1)Zn2e = Zn2 ； 2H 2e = H2(2) V(H2) = 4.5 L； Q = 3.8104 C。 规律总结 根据原电池基本原理分析写出其电极反应式或总方程式,然后根据方程式来计 算。 参考答案 考点 1 原电池原理 1. 阴离子、阳离子 2. 还原反应、氧化反应 3活泼性不同，用导线、盐桥 考点 2 常用的化学电源和新型化学电源 1高 2一次、二次、燃料 3总数相等、电池反应的总方程式 考点 3 原电池 PH 值的变化和简单计算 1 负极金属、降低 2得失电子数目