1、課程標準1.了解原電池的工作原理，能寫出電極反應式。2.了解常見化學電源的種類及其工作原理。考點展示1.原電池的工作原理分析，尤其是帶鹽橋的原電池裝置。2.根據所給自發進行的反應設計原電池，并能繪制裝置圖。3.了解常用化學電源的構造及新型電源的工作原理。 一、原電池的工作原理 1定義 原電池是將轉化為的裝置。 2形成條件 (1)兩個活潑性的電極，二者或，插入中。 (2)形成回路。 (3)總反應為能自發發生的反應。化學能化學能電能電能不同不同直接接觸直接接觸用導線相連用導線相連電解質溶液電解質溶液閉合閉合氧化還原氧化還原 3原電池的兩極 負極：活潑性 的金屬，發生 反應。 正極：活潑性 的金屬或

2、導體，發生 反應。 4電極反應式的書寫和電荷移動方向強強氧化氧化弱弱還原還原 (1)電極反應式的書寫 負極：，電極反應式為。 正極： ，電極反應式為。 電池反應為。 (2)電荷移動方向 電子由 釋放，經 沿導線流入 ，電解質溶液中的移向正極，在其表面得電子被； 或活潑負極失電子，形成一個閉合回路。ZnCuZn2e=Zn2Cu22e=CuZnCuSO4=ZnSO4Cu負極負極外電路外電路正極正極陽離子陽離子還原還原陰離子陰離子 想一想用活潑性不同的兩種金屬作為電極形成原電池時，較活潑的金屬一定是原電池的負極嗎？ 提示：不一定。如將鎂、鋁插入氫氧化鈉溶液中形成原電池，鎂較活潑，但因為鎂不與氫氧化鈉

3、溶液反應，而鋁 與氫氧化鈉溶液發生氧化還原反應，鋁被氧化是負極，則鎂條為正極。 二、化學電源 1一次電池(不能充電，不能反復使用) (1)銀鋅紐扣電池：電極材料分別為Ag2O和Zn，電解質溶液為KOH溶液。 負極(Zn)：. 正極(Ag2O)：. 電池反應方程式： Zn2e2OH=ZnOH2OAg2OH2O2e=2Ag2OH (2)堿性鋅錳電池 負極(Zn)：. 正極(MnO2)： . 電池反應方程式： 2MnO2Zn2H2O=2MnOOHZn(OH)22MnO22H2O2e=2MnOOH2OHZn2e2OH=Zn(OH)2 2二次電池(可充電、可多次重復使用) 鉛蓄電池：H2SO4作電解質溶

4、液 (1)放電時 負極：. 正極： . 電池反應： PbPbO24H2SO42=2PbSO42H2OPbSO242e=PbSO4PbO2SO244H2e=PbSO42H2O (2)充電時 陰極：. 陽極： . 總反應： 2PbSO42H2O=PbPbO24H2SO42PbSO42e=PbSO24PbSO42H2O2e=PbO24HSO24 3燃料電池 氫氧燃料電池是目前最成熟的燃料電池，可分酸性和堿性兩種。酸性堿性負極反應式2H24e=4H2H24e4OH= 4H2O 正極反應式O24H4e=2H2O O22H2O4e=4OH 原電池工作原理、正負極的判斷及電極反應式的書寫 1原理圖示 2原電

5、池的判斷方法 (1)先分析有無外接電源，有外接電源的為電解池，無外接電源的可能為原電池，然后依據原電池的形成條件分析判斷，主要是“四看”：看電極兩極為導體且存在活潑性差異(燃料電池的電極一般為惰性電極)；看溶液兩極插入溶液中；看回路形成閉合回路或兩極直接接觸；看本質有無氧化還原反應發生。 (2)多池相連，但無外電源時，兩極活潑性差異最大的一池為原電池，其他各池可看作電解池。 3原電池正負極的判斷判斷依據負極正極電極材料活潑性較強的金屬活潑性較弱的金屬或能導電的非金屬電子流動方向電子流出極電子流入極電解質溶液中離子定向流動方向陰離子移向的極陽離子移向的極發生的反應氧化反應還原反應 靈犀一點： 原

6、電池反應的實質是負極發生氧化反應，失去電子，正極發生還原反應，得到電子。對于具體問題要具體分析，不能想當然，不然就會落入出題者的陷阱當中，如：鐵、銅和濃硝酸組成的電池，雖然鐵的活潑性比較強，但Fe與濃HNO3發生鈍化，而銅不可以，因此銅做負極，鐵做正極。鎂、鋁和NaOH溶液組成原電池，做負極的應該是鋁，而不是鎂。 4.原電池電極反應式的書寫 書寫電極反應式時，按照負極發生氧化反應，正極發生還原反應，首先正確判斷出電極反應產物，然后結合反應物及轉移電子數量寫出反應式，再結合質量守恒、電荷守恒配平各電極反應式。兩電極反應式相加則得總反應式。 (1)根據兩個電極反應式寫出總反應式。使兩個電極反應式得

7、失電子數相等后，將兩式相加，消去相同的化學式。 (2)根據總反應式寫電極反應式一般分四個步驟：列物質，標得失；選離子，配電荷；配個數，巧用水；兩式加，驗總式。 靈犀一點： 原電池電極反應式的書寫應注意以下幾點： 明確電池的負極反應物是電極本身還是其他物質、反應產物及化合價的變化。 確定電池的正極反應物是電解質溶液中的離子，還是其他物質(如溶有或通入的氧氣)。 判斷是否存在特定的條件(如介質中的微粒H、OH非放電物質參加反應)，進而推斷電解質溶液的酸堿性的變化。 總的反應式是否滿足質量守恒、得失電子守恒、電荷守恒。 【案例1】(2010廣東理綜)銅鋅原電池(如圖)工作時，下列敘述正確的是() 正

8、極反應為：Zn2e=Zn2 電池反應為：ZnCu2=Zn2Cu 在外電路中，電子從負極流向正極 鹽橋中的K移向ZnSO4溶液 A B C D 【解析】本題考查原電池，意在考查考生對原電池工作原理的分析能力。該電池中Zn為負極，電極反應為：Zn2e=Zn2，Cu為正極，電極反應為：Cu22e=Cu，錯誤；電池總反應為：ZnCu2=Zn2Cu，正確；原電池工作時，外電路中電子由負極流出經導線流向正極，正確；負極上由于Zn放電，ZnSO4溶液中Zn2的濃度增大，故鹽橋中的Cl移向ZnSO4溶液，錯誤。 【答案】B 【規律方法】原電池是將化學能轉化為電能的裝置，構成原電池的條件：能自發地發生氧化還原反

9、應；電解質溶液(構成電路或參加反應)；由還原劑和導體構成負極系統，由氧化劑和導體構成正極系統；形成閉合回路(兩電極接觸或用導線連接)。 【即時鞏固1】(2008廣東化學)用銅片、銀片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、導線和鹽橋(裝有瓊脂KNO3的U型管)構成一個原電池。以下有關該原電池的敘述正確的是() 在外電路中，電流由銅電極流向銀電極正極反應為Age=Ag實驗過程中取出鹽橋，原電池仍繼續工作將銅片浸入AgNO3溶液中發生的化學反應與該原電池反應相同 A. BCD 【解析】Cu作負極，Ag作正極。負極：Cu2e=Cu2；正極：Age=Ag。在外電路中，電子由Cu電極流向Ag電極，而電流

10、方向與電子流向相反，所以錯。沒有鹽橋，原電池不能繼續工作，錯。無論是否為原電池，反應實質相同，均為氧化還原反應，對。 【答案】C 原電池原理的應用 1比較不同金屬的活動性強弱 根據原電池原理可知，在原電池反應過程中，一般活動性強的金屬作負極，而活動性弱的金屬(或碳棒)作正極。 若有兩種金屬A和B，用導線將A和B連接后，插入到稀硫酸中，一段時間后，若觀察到A極溶解，而B極上有氣體放出，則說明在原電池工作過程中，A被氧化成陽離子而失去電子作負極，B作正極，則可以斷定金屬A的金屬活動性比B的強。 2加快化學反應速率 由于原電池將氧化還原反應拆成兩個半反應且有電流產生，因而反應速率加快。 如Zn與稀H

11、2SO4反應制氫氣時，可向溶液中滴加少量CuSO4溶液，形成CuZn原電池，加快反應進行。 3設計制作化學電源 設計原電池時要緊扣原電池的三個條件。具體方法是： (1)首先將已知氧化還原反應拆分為兩個半反應。 (2)根據原電池的電極反應特點，結合兩個半反應找出正負極材料(負極就是失電子的物質，正極用比負極活潑性差的金屬即可，也可以用石墨)及電解質溶液。 電解質溶液的選擇 電解質是使負極放電的物質。因此電解質溶液一般要能夠與負極發生反應，或者電解質溶液中溶解的其他物質能與負極發生反應(如空氣中的氧氣)。但如果兩個半反應分別在兩個容器中進行(中間連接鹽橋)，則左右兩個容器中的電解質溶液應選擇與電極

12、材料相同的陽離子。如在銅鋅硫酸構成的原電池中，負極金屬鋅浸泡在含有Zn2的電解質溶液中，而正極銅浸泡在含有Cu2的電解質溶液中。 電極材料的選擇 在原電池中，選擇還原性較強的物質作為負極；氧化性較強的物質作為正極。并且，原電池的電極必須導電。電池中的負極必須能夠與電解質溶液反應，容易失去電子，因此負極一般是活潑的金屬材料(也可以是還原性較強的非金屬材料如H2、CH4等)。 (3)按要求畫出原電池裝置圖。 如根據以下兩反應設計的原電池：原理負極正極電解質溶液電極反應2FeCl3Cu=2FeCl2CuCl2CuC(Fe3)FeCl3負極：Cu2e=Cu2正極：2Fe32e=2Fe2原理負極正極電解

13、質溶液電極反應2H2O2 2H2OPt(H2)Pt(O2)KOH負極：2H24OH4e=4H2O正極：O22H2O4e=4OH 靈犀一點： 應用原電池原理可以判斷兩種金屬活潑性的強弱，但同時要注意電解質溶液的選擇。 應用原電池原理可以設計任一自發的氧化還原反應的電池，但有的電流相當微弱。同時要注意電解質溶液不一定參與反應，如燃料電池，水中一般要加入NaOH、H2SO4或Na2SO4。 【案例2】(2009福建理綜)控制適合的條件，將反應2Fe32I2Fe2I2設計成如下圖所示的原電池。下列判斷不正確的是() A反應開始時，乙中石墨電極上發生氧化反應 B反應開始時，甲中石墨電極上Fe3被還原 C

14、電流計讀數為零時，反應達到化學平衡狀態 D電流計讀數為零后，在甲中溶入FeCl2固體，乙中石墨電極為負極 【解析】本題中涉及帶有鹽橋的原電池，鹽橋可使氧化還原反應在不同反應容器中同時發生，大大提高電流效率。但其工作原理和不帶鹽橋的原電池的一樣，即負極失電子發生氧化反應，正極得電子發生還原反應。 對于本題，甲中石墨作正極，發生還原反應，電極反應式為2Fe32e=2Fe2；乙中石墨作負極，發生氧化反應，電極反應式為2I2e=I2。當反應達到平衡時，正逆反應速率相等，此時電路中電流強度的和為零，故靈敏電流計的讀數為零，選項A、B、C均正確。當靈敏電流計讀數為零后，在甲中再溶入FeCl2固體，導致化學

15、平衡逆向移動，即把該反應的逆反應設置成原電池，甲中石墨作負極，發生氧化反應，電極反應式為2Fe22e=2Fe3；乙中石墨作正極，發生還原反應，電極反應式為I22e=2I，D錯。 【答案】D 【規律技巧】氧化還原反應與原電池的關系： (1)在原電池中發生的反應均是通常情況下能自發進行的氧化還原反應，反之，理論上能自發進行的氧化還原反應均可以設計成原電池的反應。將一個氧化還原反應變成原電池反應，就是使氧化反應和還原反應分別在兩個電極上發生，電子的轉移通過連接兩電極的導線來完成。 (2)以Zn和稀H2SO4的反應與銅鋅原電池比較： 相同點：二者反應結果是一樣的，都是Zn2H=Zn2H2。 不同點：后

16、者有電流產生，可做電池，而前者無此作用。 后者產生H2的速率比前者快。 后者的氧化還原反應是在兩個電極上發生的，電子的轉移是通過外電路進行的，而前者的電子是由鋅片直接轉移給H。 【即時鞏固2】(1)將等質量的兩份鋅粉a、b分別加入過量的稀硫酸，同時向a中加少量CuSO4溶液，下列各圖中產生H2的體積V(L)與時間t(min)的關系基本正確的是 () (2)有a、b、c、d四塊金屬，將a與b用導線連接起來，浸入稀H2SO4溶液中，a上有氣體產生；將a與c分別投入等濃度的鹽酸中，a比c反應劇烈；將銅浸入c的鹽溶液中，無明顯變化；將銅浸入d的鹽酸溶液中，有金屬d析出。據此可推知它們的活動順序由強到弱

17、為() Aabcd Bbacd Cbadc Dacbd 【解析】(1)由于ZnCuSO4=ZnSO4Cu，形成CuZn原電池，反應速度加快，但由于Zn與CuSO4反應，與H反應的Zn的質量減小了，產生的H2的體積減小，因此a中反應速率快但放出的H2少。 (2)依題意知，a、b作為電極構成原電池時，a上有氣體產生，說明金屬活動性ba；a與鹽酸反應比c劇烈，說明金屬活動性ac；將銅分別浸入c和d的鹽溶液中，只能置換出d，說明金屬活動性cd。 【答案】(1)A(2)B 化學電源電極反應式的書寫 1根據裝置書寫電極反應式 (1)先分析題目給定的圖示裝置，確定原電池的正負極上的反應物質。 (2)電極反應

18、式的書寫 負極：活潑金屬或H2失去電子生成陽離子；若電解質溶液中的陰離子與生成的陽離子不共存，則該陰離子應寫入負極反應式。如鉛蓄電池，負極：PbSO422e=PbSO4。 正極：陽離子得到電子生成單質或O2得到電子，若反應物是O2，則有以下規律： 電解質是堿性或中性：O22H2O4e=4OH 電解質是酸性：O24H4e=2H2O (3)正負電極反應式相加得到電池反應的總反應方程式。 2給出總反應式，寫電極反應式 如果題目給定的是總反應式，可分析此反應中的氧化反應或還原反應(即分析有關元素的化合價變化情況)，再選擇一個簡單變化情況去寫電極反應式，另一極的電極反應式可直接寫或將各反應式看作數學中的

19、代數式，用總反應式減去已寫出的電極反應式，即得結果。以2H2O2=2H2O為例，當電解質溶液為KOH溶液時的電極反應式的書寫步驟如下： (1)根據總反應方程式分析有關元素化合價的變化情況，確定2 mol H2失掉4 mol電子，初步確定負極反應為：2H24e=4H。 (2)根據電解質溶液為堿性，與H不能共存，反應生成水，推出OH應寫入負極反應式為：2H24OH4e=4H2O。 (3)用總反應式2H2O2=2H2O減去負極反應式得正極反應式為：2H2OO24e=4OH。 3可充電電池電極反應式的書寫 在書寫可充電電池電極反應式時，要明確電池和電極，放電為原電池，充電為電解池。 (1)原電池的負極

20、與電解池的陽極均發生氧化反應，對應元素化合價升高。 (2)原電池的正極與電解池的陰極均發生還原反應，對應元素化合價降低。 【案例3】(2010安徽理綜)某固體酸燃料電池以CsHSO4固體為電解質傳遞H，其基本結構如圖，電池總反應可表示為：2H2O2=2H2O，下列有關說法正確的是() A電子通過外電路從b極流向a極 Bb極上的電極反應式為：O22H2O4e=4OH C每轉移0.1 mol電子，消耗1.12 L的H2 DH由a極通過固體酸電解質傳遞到b極 【解析】本題考查原電池知識，意在考查考生的分析能力。該原電池的化學原理是H2被氧化，在負極(a極)發生反應：H22e=2H，H由a極轉移到b極

21、，D項正確；O2發生還原反應，在正極(b極)發生反應：O24H4e=2H2O，則電子從a極流向b極，A、B兩項不正確；C項因未指明氣體所處的溫度和壓強，不正確。 【答案】D 【規律方法】無論金屬、有機物還是可燃性物質與O2構成的燃料電池，其命題背景都與教材中提供的氫氧燃料電池的工作原理相同。在復習備考中應重視教材的基礎性地位，這樣才能提高復習效率。 【即時鞏固3】(2008寧夏理綜)一種燃料電池中發生的化學反應為：在酸性溶液中甲醇與氧作用生成水和二氧化碳。該電池負極發生的反應是() ACH3OH(g)O2(g)2e=H2O(l)CO2(g)2H(aq) BO2(g)4H(aq)4e=2H2O(

22、l) CCH3OH(g)H2O(l)6e=CO2(g)6H(aq) DO2(g)2H2O(l)4e=4OH(aq) 【解析】在酸性溶液中根據甲醇與氧氣作用生成水和二氧化碳設計的燃料電池中CH3OH在負極上發生氧化反應，即2CH3OH(g)2H2O(l)12e=2CO2(g)12H(aq)，而O2在正極上發生還原反應，即3O2(g)12H(aq)12e=6H2O(l)。 【答案】C 有關原電池的實驗設計案例探究 【案例4】依據氧化還原反應2Ag(aq)Cu(s)=Cu2(aq)2Ag(s)設計的原電池如下圖所示： 請回答下列問題： (1)電極X的材料是_；電解質溶液Y是_。 (2)銀電極為電池的_極，發生的電極反應為_；X電極上發生的電極反應為_。 (3)外電路中的電子是從_電極流向_電極。 【解析】本題主要考查對原電池原理的理解，著重考查知識遷移與運用能力。根據所給氧化還原反應方程式，結合原電池反應原理以及所給原電池裝置，Cu應做負極，AgNO3溶液為電解質溶液，從而推知X為銅，Y是AgNO3溶液。銀為原電池的正極，發生的電極反應式為Age=Ag。X電極上發生的電極反應式為Cu2e=Cu2。外電路中的電子從X(Cu)電極流向Y(Ag)電極。 【答案】(1)銅AgNO3溶液 (2)正Age=AgCu2e=Cu2