1、化学能转化为电能电池【课标三维定向】.知识与技能 理解原电池的原理及其构成条件，掌握原电池的应用。了解常见的化学电源。理解并掌握金属的腐蚀和防护。.过程与方法 通过动手实验，观察探索原电池的形成及原理，培养实验技能以及分析思维能力。通过不断总结、发现、归纳知识的要点，培养学生的创造能力。.情感态度与价值观 通过学习电池的有关知识，感受化学给人类带来得进步和文明；了解废旧电池的回收知识，增强环保意识。【学习策略指导】学习重点：原电池的原理及其应用。学习难点：金属的腐蚀与防护。 第一课时 原电池的工作原理一、原电池的反应原理【自主学习】1探究原电池的反应原理把铜片和锌片分别插入硫酸铜溶液中，在锌片
2、上有 析出，同时有 放出，铜片上 现象；用导线将铜片和锌片连接后， 逐渐 ， 质量逐渐增加；在铜片和锌片之间加上电流计（如下图所示） ，电流计的指针发生 ，说明有 产生，即发生了 能转化为 能的过程。由电流的方向可知，电子由 通过导线流向 ，由此判断 是负极、 是正极。锌片上有 流出发生了 反应，即： ；锌原子 电子通过导线流向 ， 进入溶液，溶液中的 在铜片上 电子发生 反应，即： ，生成的 沉积在铜片上。两极之间溶液中 的定向移动和外部导线中 的定向移动构成闭合的回路，使两个电极反应不断进行，发生有序的电子转移过程，产生电流。其总反应式为： 。2原电池的含义能将 能转化为 能的装置称为原电
3、池。3原电池的构成条件要有活泼性不同的两个 ；要有 溶液；两电极浸入 中且用导线连接起来组成 ；能自发的发生 。要点强化指导A、盐桥的作用：是将两个电极完全隔开的原电池装置，将副反应降低至最小程度，这样，更彻底的将反应所释放的能量转化为电能。B、通过盐桥，阴离子 SO42 和 Cl 向锌盐溶液移动，阳离子 Zn2 和 K 向铜盐溶液移动，使电流继续流通，形成闭合的回路。4电极反应式的书写：原电池反应一般都是自发进行的 ，因而在写电极反应时，首先将总反应变换成 反应（负极）和 反应（正极） 。如：2FeCl 3 Cu 2FeCl2 CuCl2 ，正极： ；负极： 。其中，Fe 电极为负极时，被氧
4、化为 离子。正极反应与负极反应的得失电子数要 。正极反应与负极反应直接相加可得原电池的 。电极产物是否与电解质溶液中的有关成分作用，若有作用则要一块写出。每个反应之前均须标明电极的属性。要点强化指导 1原电池是将化学能原转化为的热能而改转化为电能，并不是放热反应就能设计成原电池，而是能自发的氧化还原反应理论上可设计成原电池。2电极材料有时并不一定是金属（如石墨碳棒） ，有时还可以是相同的金属（如金属铂） ，但电极反应一定是氧化还原反应。如：氢氧燃料电池。3负极与电解质溶液的溶质不一定要求发生反应，但负极上一定有物质失去电子变成阳离子或消耗阴离子。【问题分析示例】例题 1：如下图装置能组成原电池
5、的是（ ）针对性练习1某电池的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 正极 负极 电解质溶液 A Cu Fe FeCl3B C Fe Fe（NO 3） 3C Fe Zn Fe2（SO 4） 3 D Ag Fe CuSO4 2把铝片和镁片用导线连接成两组，分别依次插入到 NaOH 溶液、稀 H2SO4 溶液中，下列说法正确的是（ ）A都不能形成原电池 B负极材料依次为镁片、铝片C负极材料依次为铝片、镁片 D负极材料都是镁片二、常见的化学电源【自主学习】1常见的锌锰干电池酸性锌锰干电池： 作负极， 作正极， 是电解质溶液中的溶质，负极： ，正极： ， 及 H2
6、2MnO 2 Mn2O3 H2O，4NH 3 Zn2 Zn（NH 3） 42 ；总反应式为： 。碱性锌锰干电池： 作负极， 作正极， 是电解质溶液中的溶质，负极： ，正极： ；总反应式为： 。要点强化指导酸性锌锰干电池中发生还原反应的物质有 NH4 和 MnO2，但电池正极得电子的是 NH4 ，MnO 2 是固体粉末，未与电解质溶液接触，其作用可理解为通过氧化还原反应吸收 H2，使电池能持续工作。 MnO2 不能认为参与了电极反应。2铅蓄电池铅蓄电池是二次电池， 作负极， 作正极， 是电解质溶液，负极： ，正极： ；总反应式为： 。要点强化指导二次电池在充电时是电解池，虽然作电池时正、负极上的
7、反应与作电解池时阴、阳极上的反应相反，但二次电池的正极应与充电电源的正极相连，二次电池的负极应与充电电源的负极相连。3氢氧燃料电池碱性条件下的氢氧燃料电池正负极材料均为 ， 和 源源不断的通到电极上， 是电解质溶液，负极： ，正极： ；总反应式为： 。酸性条件下的氢氧燃料电池正负极材料均为 ， 和 源源不断的通到电极上， 是电解质溶液，负极： ，正极： ；总反应式为： 。要点强化指导 H 2 和 O2 在不同介质中的电极反应式1H 2 在不同介质中的电极反应式：在碱性条件下负极：H 22OH 2H 2O2e ；在酸性或中性条件下负极：H 2 2 H 2e 。2O 2 在不同介质中的电极反应式：
8、在碱性、中性或弱酸性条件下正极：O 2 2H2O 4e 4OH ；在较强酸性条件下正极：O 2 4 H 4e 2H 2O；在熔融的金属氧化物中正极：O 24e 2O 2 ；在其它介质中的电极反应式。如：在熔融的碳酸盐中，正极反应物是 O2 和 CO2 时，正极电极反应式：O 2 2CO2 4e 2 CO 32 。【问题分析示例】例题 2：常见铅蓄电池是二次电池，其电极材料分别为 Pb 和 PbO2，电解液为稀 H2SO4溶液，工作时的总反应式为 Pb PbO 2 2H2SO4 2PbSO4 2H 2O。请依据上述情况判断：铅蓄电池的负极材料是 。请依据两极材料和总反应，写出放电时正极反应是 。
9、请依据总反应式和正极反应式，写出放电时负极反应是 。放电时，电解质溶液中阴离子移向 极；电流方向从 极流向 极。放电时，电解质溶液的酸性 （填“增强” 、 “减弱”或“不变” ） 。针对性练习3某蓄电池放电、充电时的反应式为：FeNi 2O33H 2O Fe（OH）22Ni（OH） 2 下列推断中正确的是（ ）放电时，Fe 为正极，Ni 2O3 为负极；充电时，阴极上的电极反应式是：Fe（OH ） 2 2e Fe2OH ；充电时， Ni（OH） 2 为阳极；蓄电池的电极必须是浸在某中碱性溶液中。A B C D【课堂练习达标】4关于原电池的说法正确的是（ ）A在正极上发生氧化反应 B化学性质较活
10、泼的金属为负极C在外电路正极电子流出 D在负极上发生还原反应5下列说法不正确的是（ ）原电池中电子由负极流向正极原电池中发生还原反应的电极是正极电解池中发生还原反应的电极是阳极电解池中质量增加的电极是阴极6原电池产生电流的本质原因是（ ）A电解质溶液中有电离出的自由移动的离子 B有导线将两个活泼性不同的电极连接C在不同金属的两极间存在电势差D在原电池中发生了氧化还原反应7下列反应中，在原理上可以设计成原电池的是（ ）ABa（OH ） 28H2O 与 NH4Cl 的反应 B铝与盐酸的反应C石灰石的分解 D甲烷与氧气的反应8下列说法正确的是（ ）A碱性锌锰干电池是二次电池B铅蓄电池是一次电池C二次
11、电池又叫蓄电池，它放电后可以再充电使活性物质获得再生D燃料电池的活性物质没有储存在电池内部9美国阿波罗宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池是一种新型的电池，其构造如图所示：两个电极均由多孔碳制成，通入的气体由孔隙中流出，并从电极表面放出。a 极是 ，电极反应式是 。b 极是 ，电极反应式是 。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（天然气） 、汽油等。请写出甲烷燃料电池中 a 极的电极反应式为 。此时电池内的总反应方程式为 。第二课时 原电池工作原理的应用一、原电池电极材料的选择与正、负极的判断【自主学习】1原电池电极材料的选择电池的电
12、极必须 。电池中的负极必须能够与电解质溶液 ，易 电子，因此负极一般是活泼的 。正、负极之间只有存在电势差，电子才能 ，所以正、负极一般不用同一种活性材料，但有时可用同一 电极（如氢氧燃料电池）。要点强化指导 原电池电极材料的几种情况：活性不同的两种金属材料电极，如：铜锌原电池中的铜锌；金属与非金属材料电极，如：锌锰干电池中的锌炭；金属与化合物材料电极，如：铅蓄电池中的铅氧化铅；惰性电极材料电极，如：氢氧燃料电池中的石墨或金属铂。2原电池的正、负极判断由组成原电池两极的材料判断。一般活泼的金属为 极，活泼性弱的金属或能导电的非金属为 极。依据电流的方向或电子流动的方向判断。电流由 极流向 极，
13、电子由 极流向 极。依据原电池的电解质溶液内离子移动的方向来判断。在原电池的电解质溶液内，阳离子移向 极，阴离子移向 极。依据原电池两极上发生的化学变化来判断。原电池的负极上发生 反应，正极上发生 反应。依据某些现象来判断。电极溶解的一极为 极，电极增重或产生气体的一极为 极。要点强化指导判断电极时，不能简单的比较金属的活性，要看反应的具体情况，特别指出的是Al 在强碱性溶液中比 Mg 更易失电子，Al 作负极，Mg 作正极；Fe、Al在浓 HNO3 中钝化后，比 Cu 等金属更难失电子，Cu 等金属作负极，Fe、Al 作正极。二、金属活泼性的相对强弱判断【自主学习】1根据金属活动顺序判断。金
14、属单质的还原性 K、Ca、Na、Mg 、Al、Zn、 Fe、Sn、Pb、 （H ） 、Cu 、Hg、Ag、Pt、AuK+、Ca 2+、Na +、Mg 2+、Al 3+、Zn 2+、Fe 2+、Sn 2+、Pb 2+、 （H +） 、Cu2+、Hg 2+、Ag +、Pt 2+、Au 3+金属阳离子的氧化性 2根据元素周期表判断：同主族元素（从上到下）金属单质还原性逐渐 ，对应的阳离子氧化性逐渐 ；同周期元素（从左到右）金属单质还原性逐渐 ，对应的阳离子氧化性逐渐 。3与酸或 H2O 反应置换出 H2 的难易程度。反应越易则金属性 。4金属氧化物对应的水化物的碱性强弱。碱性越强则金属性 。5其它的
15、置换反应。6根据原电池的电极判断：两种不同的金属构成原电池的两极，一般来说其还原性： 极金属强于 极。三、金属腐蚀与防护【自主学习】1金属的腐蚀金属腐蚀的含义金属表面与周围的物质发生 或因 作用而遭到破坏，称为金属腐蚀。金属腐蚀的实质金属原子 电子被 变成金属 的过程。可用方程式表示为： 。金属腐蚀的类型金属腐蚀可分为 和 ，而电化学腐蚀依据环境的酸碱性可分为 和 。合作探究 1：化学腐蚀和电化学腐蚀的异同？金属腐蚀的类型化学腐蚀 电化学腐蚀含义条件现象 腐蚀的速度 相互关系合作探究 2：析氢腐蚀和吸氧腐蚀的异同？（以 Fe 为例）腐 蚀 类型 区别与联系 析氢腐蚀 吸氧腐蚀腐 蚀 的 本 质 相同点 负 极 反 应 式条 件 不 同电 解 质 溶 液不 同氧 化 剂 不 同 正 极 反 应 式不 同不同点产 物 不 同
