考点39原电池原理及应用1．复习重点1．原电池的电极名称及电极反应式.2．对几种化学电源的电极反应式的认识和书写.3．原电池原理的应用.4．其中原电池原理及有关计算是高考的命题热点.2．难点聚焦[复习——青夏教育精英家教网—

考点39原电池原理及应用

1．复习重点

1．原电池的电极名称及电极反应式，

2．对几种化学电源的电极反应式的认识和书写，

3．原电池原理的应用。

4．其中原电池原理及有关计算是高考的命题热点。

2．难点聚焦

[复习提问]氧化还原反应的特征是什么？

氧化还原反应的本质是什么？

（答）元素化合价发生升降

（答）电子的转移

复习旧知识，引入新知识。温故而知新

[多媒体展示]原电池在当今生产、生活和科技发展中广泛的用途

观看屏幕

从教材中吸取信息，重视教材、阅读教材，培养学生紧扣教材的思想

[讲述]尽管这些电池大小、用途、功效各有不同，但设计原理是相同的

提出课题

第四节原电池原理及其应用

一、原电池原理

[设问]Mg条在空气中燃烧现象如何？过程中发生的能量变化有哪些？

（答）发出耀眼的强光，同时放出大量的热

（答）化学能转变为光能、化学能转变为热能

帮助学生树立能量转化观点

[讲述]这是一个氧化还原反应，Mg直接失电子给氧，设想如果把Mg失去的电子通过导线递给氧，在导线中不就有电流产生吗？该过程就是化学能转变成电能了。那么到底通过何种途径、何种装置来实现这种转变呢？

学生思考

提出设想，激发学生学习的兴趣和求知欲

原电池装置是将化学能转变为电能的装置

原电池装置就是帮助我们来实现这种转变的装置

[分组实验]

[1]锌粒放入稀硫酸中

[2]铜片放入稀硫酸中

[3]锌粒放在铜片上一起浸入稀硫酸中

[4]锌粒、铜片用导线连在灵敏电流计上

[5]用干电池证明[4]的正负极

动手实验

描述现象

分析讨论

现象解释

培养学生的动手能力、敏锐的观察力，提高学生分析、解决问题的能力，严密的逻辑推理能力

[多媒体动画模拟] 锌、铜原电池原理

学生观察、分析、填表

变微观现象为直观生动，便于学生掌握

[多媒体动画模拟]原电池组成实验装置的改变：

a、溶液相同，电极变化：

b、电极相同，溶液变化：

c、断路：

思考：原电池装置构成必须具备哪些条件？

培养学生类比，归纳、总结的自主学习的能力

[板书]原电池组成条件：

（-）较活泼的金属

（a）电极

（+）较不活泼的金属或非金属

（b）电解质溶液

（c）闭合回路

培养学生分析问题的能力

从以上讨论的原电池装置中我们来总结一下：原电池原理

原电池原理：

电子

负极正极

（导线）

流出电子流入电子

发生氧化反应发生还原反应

培养学生分析、归纳能力

[设问]那么电极上的反应如何写？书写时要注意什么？

[讲述]以Zn-Cu原电池为例

练电极反应式和电池总反应

强调注意点，作业规范化。

电极反应：（-）Zn-2e=Zn²⁺

（+）2H⁺+2e=H₂↑

电池总反应：Zn+2H⁺=H₂↑+Zn²⁺

练：Zn-Ag-CuSO₄

训练基本功，培养学生良好的学习习惯。

宏观上我们看到了两极上的变化，从微观上我们再来探讨一下

学生分析

透过现象看本质

[多媒体动画模拟]原电池中的微粒运动

微粒流向：

外电路：

电子：负极导线正极

内电路：

离子：阳离子向正极移动

[小结] 原电池是一种负极流出电子，发生氧化反应，正极流入电子，发生还原反应，从而实现化学能转换为电能的装置。

总结本节课内容，起到突出重点，首尾呼应作用。

[投影练习]结合原电池条件，将Fe+Cu²⁺=C+Fe²⁺设计成一个原电池

学生分析、练习

巩固和应用，培养学生的知识迁移能力和发散能力

[作业] 1、课本P108（一）（1）（3）（三）1 2、练习册P113 18题

[家庭实验] 1、制作一水果电池

2、拆开一节废旧干电池，观察其构造

培养学生动手能力和解决生活中实际问题的能力

[研究性学习课题]调查常用电池的种类，使用范围及电池中氧化剂和还原剂，了解回收废电池的意义和价值。

培养学生综合问题能力，使学生了解社会、关心生活，关注环境，增强主人翁意识。

板书设计

一、原电池原理

1、定义：原电池装置是将化学能转变为电能的装置

2、构成要素

（-）较活泼的金属

（a）电极

（+）较不活泼的金属或非金属

（b）电解质溶液

（c）闭合回路

3、原电池原理：电子

负极正极

活泼的一极（导线）不活泼的一极

流出电子流入电子

发生氧化反应发生还原反应

（1）电极反应Zn-2e=Zn²⁺ 2H⁺+2e=H₂↑

（2）电池总反应Zn+2H⁺=H₂↑+ Zn²⁺

（3）、微粒流向：外电路：电子：负极导线正极

内电路：离子：阳离子向正极移动

小结：原电池是一种负极流出电子，发生氧化反应，正极流入电子，发生还原反应，从而实现化学能转换为电能的装置。

3．例题精讲

1．确定金属活动性顺序

例1．（1993年上海高考化学题）有A、B、C、D四种金属，将A与B用导线联结起来，浸入电解质溶液中，B不易被腐蚀；将A、D分别投入到等浓度的盐酸中，D比A反应剧烈；将铜浸入B的盐溶液中无明显变化；将铜浸入C的盐溶液中，有金属C析出。据此可推知它们的金属活动性由强到弱的顺序为（）

A．D＞C＞A＞B B．D＞A＞B＞C

C．D＞B＞A＞C D．B＞A＞D＞C

解析：根据原电池原理，较活泼金属作负极，较不活泼金属作正极，B不易被腐蚀，说明B为正极，金属活动性A＞B。另可比较出金属活动性D＞A，B＞C。故答案为B项。

2．比较反应速率

例2．（2000年北京春季高考化学题）100mL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6mol?L^-1的盐酸

B．加入数滴氯化铜溶液

C．加入适量蒸馏水

D．加入适量的氯化钠溶液

解析：向溶液中再加入盐酸，H⁺的物质的量增加，生成H₂的总量也增加，A错。加入氯化铜后，锌置换出的少量铜附在锌片上，形成了原电池反应，反应速率加快，又锌是过量的，生成H₂的总量决定于盐酸的量，故B正确。向原溶液中加入水或氯化钠溶液都引起溶液中H⁺浓度的下降，反应速率变慢，故C、D都不正确。本题答案为B项。

3．书写电极反应式、总反应式

例3．（2000年全国高考理综题）熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视，可用Li₂CO₃和Na₂CO₃的熔融盐混合物作电解质，CO为阳极燃气，空气与CO₂的混合气体为阴极助燃气，制得在650℃下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式：

阳极反应式：2CO+2CO₃^2--4e^-== 4CO₂

阴极反应式：_________________，

电池总反应式：_______________。

解析：作为燃料电池，总的效果就是把燃料进行燃烧。本题中CO为还原剂，空气中O₂为氧化剂，电池总反应式为：2CO+O₂==2CO₂。用总反应式减去电池负极（即题目指的阳极）反应式，就可得到电池正极（即题目指的阴极）反应式：O₂+2CO₂+4e^-== 2CO₃^2- 。

4．分析电极反应

例4．（1999年全国高考化学题）氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，它可以取代会产生污染的铜镍电池。氢镍电池的总反应式是：

(1/2)H₂+NiO(OH) Ni(OH)₂

根据此反应式判断下列叙述中正确的是（）

A．电池放电时，电池负极周围溶液的pH不断增大　

B．电池放电时，镍元素被氧化

C．电池充电时，氢元素被还原　　　　　　　　　

D．电池放电时，H₂是负极

解析：电池的充、放电互为相反的过程，放电时是原电池反应，充电时是电解池反应。根据氢镍电池放电时的总反应式可知，电解质溶液只能是强碱性溶液，不能是强酸性溶液，因为在强酸性溶液中NiO(OH)和Ni(OH)₂都会溶解。这样可写出负极反应式：H₂+2OH^--2e^-== 2H₂O，H₂为负极，附近的pH应下降。放电时镍元素由+3价变为+2价，被还原，充电时氢元素由+1价变为0价，被还原。故答案为C、D项。

例5．（2000年全国高考理综题）钢铁

发生电化学腐蚀时,负极发生的反应（）

A．2H⁺+2e^-==H₂ B．2H₂O+O₂+4e^-== 4OH^-

C．Fe-2e^-==Fe²⁺ D．4OH^-+4e^-==2H₂O+O₂

解析：钢铁在潮湿的空气中发生电化学腐蚀时，负极为铁，正极为碳，电解质溶液为溶有O₂或CO₂等气体的水膜。当水膜呈弱酸性或中性时发生吸氧腐蚀，负极反应为：Fe-2e^-==Fe²⁺，正极反应为：2H₂O+O₂+4e^-== 4OH^-；当水膜呈酸性时发生析氢腐蚀，负极反应为：Fe-2e^-==Fe²⁺，正极反应为：2H⁺+2e^-==H₂。钢铁的电化学腐蚀以吸氧腐蚀为主。故答案为C项。

5．判断原电池的电极

例6．（2001年广东高考化学题）镍镉（Ni-Cd）可充电电池在现代生活中有广泛应用，它的充放电反应按下式进行：

由此可知，该电池放电时的负极材料是（）

A．Cd(OH)₂ B．Ni(OH)₂

C．Cd D．NiO(OH)

解析：此电池放电时为原电池反应，所列反应由右向左进行，Cd元素由0价变为+2价，失去电子，被氧化，故Cd是电池的负极反应材料。本题答案为C项。

例7．（2001年上海高考化学题）铜片和锌片用导线连接后插入稀硫酸中，锌片是（）

A．阴极 B．正极 C．阳极 D．负极

解析：铜片和锌片用导线连接后插入稀硫酸中形成了原电池，由于金属活动性Zn＞Cu，故Zn为负极。答案为D项。

6．原电池原理的综合应用

例8．（2004年天津高考理综题）下图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，下列叙述不正确的是 ( )

A．a电极是负极

B．b电极的电极反应为：4OH^--4e^-== 2H₂O+O₂↑

C．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源

D．氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置

解析：分析氢氧燃料电池原理示意图，可知a极为负极，其电极反应为：2H₂-4e^-==4H⁺，b极为正极，其电极反应为：O₂+2H₂O+4e^-==4OH^-，电池总反应式为：2H₂+O₂==2H₂O。H₂为还原剂，O₂为氧化剂，H₂、O₂不需全部储藏在电池内。故答案为B项。

例9．（2004年江苏高考化学题）碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌―锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：

Zn(s)+2MnO₂(s)+H₂O(l) ==

Zn(OH)₂(s)+Mn₂O₃(s)

下列说法错误的是（）

A．电池工作时，锌失去电子

B．电池正极的电极反应式为：2MnO₂(s)+H₂O(1)+2e^-== Mn₂O₃(s)+2OH^-(aq)

C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极

D．外电路中每通过O.2mol电子，锌的质量理论上减小6.5g

解析：该电池的电解液为KOH溶液，结合总反应式可写出负极反应式：Zn(s)+2OH^-(aq)-2e^-== Zn(OH)₂(s)，用总反应式减去负极反应式，可得到正极反应式：2MnO₂(s)+H₂O(1)+2e^-== Mn₂O₃(s)+2OH^-(aq)。Zn为负极，失去电子，电子由负极通过外电路流向正极。1molZn失去2mol电子，外电路中每通过O.2mol电子，Zn的质量理论上减小6.5g。故答案为C项。

4．实战演练

一、选择题

1.（2003年春季高考理综题）家用炒菜铁锅用水清洗放置后，出现红棕色的锈斑，在此变化过程中不发生的化学反应是?

A.4Fe(OH)₂＋2H₂O＋O₂===4Fe(OH)₃↓?

B.2Fe＋2H₂O＋O₂===2Fe(OH)₂↓?

C.2H₂O＋O₂＋4e^－===4OH^－?

D.Fe－3e^－===Fe³^＋?

练习册

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小学