原电池及化学电源教学案
选修四 原电池及化学电源
1．概念
原电池是把化学能转化为电能的装置。 2．构成条件
3如图是Cu-Zn 原电池，请填空：
(1)反应原理
(2)①电子方向：从负极流出沿导线流入正极； ②电流方向：从正极沿导线流向负极；
③离子的迁移方向：电解质溶液中，阴离子向负极迁移，阳离子向正极迁移。 (3)盐桥作用
①连接内电路，形成闭合回路；②平衡电荷(盐桥中阴离子移向负极，阳离子移向正极)，使原电池不断产生电流。
[深度归纳] (1)两种装置的比较
图Ⅰ中Zn 在CuSO 4溶液中直接接触Cu 2＋
，会有一部分Zn 与Cu 2＋
直接反应，该装置中既有化学能和电能的转化，又有一部分化学能转化成了热能，装置的温度会升高，电能效率低。
图Ⅱ中Zn和CuSO4溶液分别在两个池中，Zn与Cu2＋不直接接触，不存在Zn与Cu2＋直接反应的过程，所以仅是化学能转化成了电能，电流稳定，且持续时间长，电能效率高。
(2)原电池正、负极的判断
注意：原电池的正极和负极与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关，不要形成活泼电极一定作负极的思维定式。如在Mg－NaOH(aq)－Al原电池中Al为负极；在Cu－浓硝酸－Fe(Al)原电池中Cu为负极。
4．原电池原理的两个应用
(1)比较金属活动性强弱
两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属比作正极的金属活泼。
(2)加快氧化还原反应的速率
一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率加快。例如，在Zn与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液能使产生H2的反应速率加快。
[应用体验]
1．正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)在化学反应中，所有自发的放热反应均可以设计成原电池。( )
(2)在Mg－NaOH(aq)－Al电池中负极反应为Al－3e－＋4OH－===AlO－2＋2H2O。( )
(3)相同情况下，带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池电流持续时间长。 ( )
(4)原电池反应时，电子从负极流出经导线流入正极，然后通过溶液流回负极。( )
答案：(1)×(2)√(3)√(4)×
2．在如图所示的5个装置中，不能形成原电池的是____________(填序号)。
③装置发生的电极反应式为________________________________
_______________________________________________________。
答案：②④负极：Fe－2e－===Fe2＋，正极：2H＋＋2e－===H2↑
考法1 原电池的原理
1．(2018·潍坊一模)根据光合作用原理，设计如图原电池装置。下列说法正确的是( )
A．a电极为原电池的正极
B．外电路电流方向是a→b
C．b电极的电极反应式为O2＋2e－＋2H＋===H2O2
D．a电极上每生成1 mol O2，通过质子交换膜的H＋为2 mol
C [根据图示可知，a电极上H2O转化为H＋和O2，发生氧化反应，则a电极为原电池的负极，A项错误；a电极为负极，b电极为正极，外电路电流方向应从正极到负极，即b→a，B项错误；根据图示可知，b电极上O2得电子转化为H2O2，电极反应式为O2＋2e－＋2H＋===H2O2，C项正确；a电极上每生成1 mol O2，转移4 mol电子，则通过质子交换膜的
H＋为4 mol，D项错误。]
2．(2019·厦门模拟)将反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I 2设计成如图所示的原电池。
下列说法不正确的是 ( )
A．盐桥中的K＋移向FeCl3溶液
B．反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应
C．电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态
D．电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中石墨电极为负极
D [A项，甲池中石墨电极为正极，乙池中石墨电极为负极，盐桥中阳离子向正极移动，所以向FeCl3溶液迁移，正确；B项，反应开始时，乙中I－失去电子，发生氧化反应，正确；C项，当电流计读数为零时，说明没有电子发生转移，反应达到平衡，正确；D项，当加入
Fe2＋，导致平衡逆向移动，则Fe2＋失去电子生成Fe3＋，作为负极，而乙中石墨成为正极，错误。] [思维建模] 原电池的工作原理简图
考法2 原电池原理的应用
3．M、N、P、E四种金属，已知：①M＋N2＋===N＋M2＋；②M、P用导线连接放入NaHSO4溶液中，M表面有大量气泡逸出；③N、E用导线连接放入E的硫酸盐溶液中，电极反应为E2＋＋2e－===E，N－2e－===N2＋。则这四种金属的还原性由强到弱的顺序是 ( )
A．P>M>N>E B．E>N>M>P
C．P>N>M>E D．E>P>M>N
A [由①知，金属活动性：M>N；M、P用导线连接放入NaHSO4溶液中，M表面有大量气泡逸出，说明M 作原电池的正极，故金属活动性：P>M；N、E构成的原电池中，N作负极，故金属活动性：N>E。] 4．设计原电池装置证明Fe3＋的氧化性比Cu2＋强。
(1)负极反应式：_________________________________________。
(2)正极反应式：_________________________________________。
(3)电池总反应方程式：___________________________________。
(4)在框中画出装置图，指出电极材料和电解质溶液：
①不含盐桥
(2)2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋
(3)2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋
(4)①②
[思维建模] 原电池设计的思维模板
(1)正、负极材料的选择：根据氧化还原关系找出正、负极材料，一般选择活泼性较强的金属作为负极；活泼性较弱的金属或可导电的非金属（如石墨等）作为正极。
(2)电解质溶液的选择：电解质溶液一般要能够与负极发生反应，或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反应（如溶解于溶液中的空气）。但如果氧化反应和还原反应分别在两个容器中进行（中间连接盐桥），则两个容器中的电解质溶液选择与电极材料相同的阳离子。
(3)画装置图：注明电极材料与电解质溶液。但应注意盐桥不能画成导线，要形成闭合回路。
考点二| 常见化学电源的分类及其工作原理
1．银锌钮扣电池
银锌钮扣电池的负极是Zn，正极是Ag2O，电解质是KOH，其电极反应如下：
负极：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2
正极：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－
总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。
2．碱性锌锰电池
碱性锌锰电池的负极是Zn，正极是MnO2，电解质是KOH，其电极反应如下：
负极：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2
正极：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－
总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2。
3.铅蓄电池
总反应式为
放电
Pb＋PbO 2＋2H2SO4
2PbSO4＋2H2O
充电
提醒：(1)二次电池充电时的电极连接
即正极接正极，负极接负极。
(2)充电时的电极反应与放电时的电极反应过程相反，充电时的阳极反应与放电时的正极反应相反，充电时的阴极反应与放电时的负极反应相反。
燃料电池中的常见燃料有氢气、烃(CH 4、C 2H 6)、烃的衍生物(甲醇、乙醇)、CO 、金属(Al 、Li 等)，燃料在电池中的负极发生反应。
1．氢氧燃料电池
2②书写电极反应式时，注意介质参与的反应。 [深度归纳] 化学电源中电极反应书写的一般方法思路 (1)明确两极的反应物；
(2)明确直接产物：根据负极氧化、正极还原，明确两极的直接产物；
(3)确定最终产物：根据介质环境和共存原则，找出参与的介质粒子，确定最终产物； (4)配平：根据电荷守恒、原子守恒配平电极反应式。
注意：①H ＋
在碱性环境中不存在；②O 2－
在水溶液中不存在，在酸性环境中结合H ＋
，生成H 2O ，在中性或碱性环境结合H 2O ，生成OH －
；③若已知总反应式时，可先写出较易书写的一极的电极反应式，然后在电子守恒的基础上，总反应式减去较易写出的一极的电极反应式，即得到较难写出的另一极的电极反应式。
2．以甲醇为燃料，写出下列介质中的电极反应和总反应
酸性溶液
???
??
正极：32
O 2＋6e －＋6H ＋
===3H 2O
负极：CH 3
OH －6e －
＋H 2
O===CO 2
＋6H ＋
总反应：CH 3
OH ＋3
2
O 2
===CO 2
＋2H 2
O
碱性溶液
?????
正极：32
O 2＋6e －＋3H 2O===6OH
－
负极：CH 3
OH －6e －
＋8OH －
===CO 2－
3
＋6H
2
总反应：CH 3
OH ＋32
O 2
＋2OH －
===CO 2－3
＋3H 2
O
(3)固体氧化物(O 2－
可移动
???
??
正极：32
O 2＋6e －===3O
2－负极：CH 3
OH －6e －
＋3O 2－
===CO 2
＋2H 2
O 总反应：CH 3
OH ＋3
2
O 2
===CO 2
＋2H 2
O
熔融碳酸盐
正极通入CO 2
?????
正极：32
O 2＋6e －＋3CO 2===3CO 2
－
3
负极：CH 3
OH －6e －
＋3CO 2－
3
===4CO 2＋2H 2
O
总反应：CH 3
OH ＋3
2
O 2
===CO 2
＋2H 2
O
[应用体验]
1．正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)太阳能电池不属于原电池。( )
(2)碱性锌锰电池的负极附近的介质的碱性增强。( ) (3)铅蓄电池的两极在电池工作时质量均增加。( )
(4)氢氧燃料电池的正极反应式均为O 2＋4e －
＋4H ＋
===2H 2O 。( ) 答案：(1)√ (2)× (3)√ (4)×
2．CO 为燃料，O 2为氧化剂，碱性溶液作电解质溶液，电池工作时负极反应式为________________，正极反应式为________________，总反应式为___________________________________________________。
答案：CO －2e －＋4OH －===CO 2－3＋2H 2O 12O 2＋2e －
＋H 2O===
2OH －
2CO ＋O 2＋4OH －
===2CO 2
－
3＋2H 2O
考法1 一次电池与二次电极
1．(2019·兰州模拟)被称为“软电池”的纸质电池，采用一个薄层纸片(在其一边镀锌，在其另一边镀二氧化锰)作为传导体。在纸内的离子“流过”水和氧化锌组成的电解液。电池总反应为Zn ＋2MnO 2＋H 2O===ZnO ＋2MnOOH 。下列说法正确的是( )
A ．该电池的正极为锌
B ．该电池反应中二氧化锰起催化剂作用
C．当0.1 mol Zn完全溶解时，流经电解液的电子个数约为
1.204×1023
D．电池正极反应式为MnO2＋e－＋H2O===MnOOH＋OH－
D [A项，由电池反应知，Zn元素化合价由0变为＋2，Zn失电子作负极，错误；B项，该电池中二氧化锰参加反应且作氧化剂，错误；C项，电子不进入电解质溶液，电解质溶液导电是通过离子定向移动形成电流，错误；D项，正极上二氧化锰得电子发生还原反应，电极反应式为MnO2＋e－＋H2O===MnOOH＋OH －，正确。]
2．(2019·湖南湘东五校联考)高铁电池具有比能量高、无污染的特点，用如图装置模拟其工作原理(放电时两电极均有稳定的金属氢氧化物生成)，下列有关说法中正确的是( )
A．放电时，电子由正极通过外电路流向负极
B．放电时，负极上的电极反应式为Zn－2e－＋2H2O===Zn(OH)2＋2H＋
C．充电时，电源的正极连接高铁电池的Zn极
D．充电时，阳极上的电极反应式为Fe(OH)3－3e－＋5OH－===FeO2－4＋4H2O
D [放电时，电子由负极通过外电路流向正极，A项错误；放电时，负极反应为Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2，B项错误；充电时，电源的正极应连接石墨电极，C项错误；充电时，阳极上Fe(OH)3转化为FeO2－4，发生氧化反应：Fe(OH)3－3e－＋5OH－===FeO2－4＋4H2O，D项正确。]
3．(2019·郑州模拟)如图是一种正投入生产的大型蓄电系统。放电前被膜隔开的电解质为Na2S2和NaBr3，放电后分别变为Na2S4和NaBr。下列叙述正确的是( )
A．放电时，负极反应为3NaBr－2e－===NaBr3＋2Na＋
B．充电时，阳极反应为2Na2S2－2e－===Na2S4＋2Na＋
C．放电时，Na＋经过离子交换膜，由b池移向a池
D．用该电池电解饱和食盐水，产生2.24 L H2时，b池生成17.40 g Na2S4
C [根据放电后Na2S2转化为Na2S4，S元素化合价升高，知Na2S2被氧化，故负极反应为2Na2S2－2e－===Na2S4＋2Na＋，A项错误；充电时阳极上发生氧化反应，NaBr转化为NaBr3，电极反应为3NaBr－2e－===NaBr3＋2Na＋，B项错误；放电时，阳离子向正极移动，故Na＋经过离子交换膜，由b池移向a池，C项正确；放电时b池为负极区域，发生氧化反应：2Na2S2－2e－===Na2S4＋2Na＋，用该电池电解饱和食盐水，产生标准状况下2.24 L H2时转移0.2 mol电子，生成0.1 mol Na2S4，其质量为17.40 g，D项错误。]
考法2 形形色色的燃料电池
4．(2019·哈尔滨模拟)新型NaBH 4/H 2O 2燃料电池(DBFC)的结构如图所示，(已知硼氢化钠中氢为－1价)，有关该电池的说法正确的是( )
A ．电极
B 材料中含MnO 2层，MnO 2可增强导电性
B ．电池负极区的电极反应：BH －
4＋8OH －
－8e －
===BO －
2＋6H 2O C ．放电过程中，Na ＋
从正极区向负极区迁移
D ．在电池反应中，每消耗1 L 6 mol·L －1
H 2O 2溶液，理论上流过电路中的电子数为6N A
B [A 项，电极B 采用MnO 2，为正极，H 2O 2发生还原反应，得到电子被还原生成OH －
，MnO 2既作电极材料又有催化作用，错误；B 项，负极发生氧化反应，电极反应式为BH －
4＋8OH －
－8e －
===BO －2＋6H 2O ，正确；C 项，放电时，Na ＋
向正极移动，错误；D 项，在电池反应中，每消耗1 L 6 mol·L －1
H 2O 2溶液，理论上流过电路中的电子数为
6 mol·L －1
×1 L×2×N A /mol ＝12N A ，错误。]
5．(2019·西安八校联考)微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微生物燃料电池的工作原理如图所示，下列说法正确的是( )
A ．HS －
在硫氧化菌作用下转化为SO 2－
4的反应为HS －
＋4H 2O －8e －
===SO 2－
4＋9H ＋
B ．电子从电极b 流出，经外电路流向电极a
C ．如果将反应物直接燃烧，能量的利用率不会变化
D ．若该电池电路中有0.4 mol 电子发生转移，则有0.5 mol H ＋
通过质子交换膜 A [本题中微生物燃料电池的工作原理包括两个阶段：①引发反应，有机物＋SO 2－
4
――→硫酸盐还原菌
CO 2↑
＋HS －
；②电池反应，负极反应为HS －
＋4H 2O －8e －
===SO 2－
4＋9H ＋
，正极反应为2O 2＋8H ＋
＋8e －
===4 H 2O 。根据题图知，在硫氧化菌作用下HS －
转化为SO 2－
4，发生氧化反应：HS －
＋4H 2O －8e －
===SO 2－
4＋9H ＋
，A 项正确；电子从电极a 流出，经外电路流向电极b ，B 项错误；如果将反应物直接燃烧，有部分化学能转化为热能和光能，能量的利用率降低，C 项错误；若该电池电路中有0.4 mol 电子发生转移，则有0.4 mol H ＋
通过质子交换膜，D 项错误。]
6．(2019·贵阳模拟)一种以液态肼(N 2H 4)为燃料的电池装置如图所示，该电池用空气中的氧气作为氧
化剂，KOH溶液作为电解质溶液。下列关于该电池的叙述正确的是(
)
A．b电极是负极
B．a电极的电极反应式：N2H4＋4OH－＋4e－===N2↑＋4H2O
C．放电时，电子从a电极经过负载流向b电极
D．电池工作时，K＋从正极移向负极
C [燃料电池中正极上通入空气，故b电极为正极，A项错误；a电极为负极，负极上N2H4发生氧化反应：N2H4－4e－＋4OH－===N2↑＋4H2O，B项错误；放电时，电子从负极(a电极)经过负载流向正极(b电极)，C项正确；该装置交换膜为阴离子交换膜，电池工作时，OH－从正极移向负极，D项错误。] [思维建模] 燃料电池电极反应式书写模板
(1)首先写出正极反应式
①酸性电解质溶液环境下电极反应式：
O2＋4H＋＋4e－===2H2O；
②碱性电解质溶液环境下电极反应式：
O2＋2H2O＋4e－===4OH－；
③固体氧化物电解质（高温下能传导O2－）环境下电极反应式：O2＋4e－===2O2－；
④熔融碳酸盐（如熔融K2CO3）环境下电极反应式：
O2＋2CO2＋4e－===2CO2－3。
(2)根据总反应式减去正极反应式确定负极反应式。
专项突破(十三) 新型化学电源试题的解答突破
1．命题分析
命题人常常根据新型化学电池的装置特点，以新介质、新燃料、轻金属为背景，涉及下列命题角度。
(1)电极的判断及其电极反应式的书写或判断。
(2)两极产物及两极反应类型的判断。
(3)两极附近溶液的pH变化或计算。
(4)电子、电流、离子移动方向，交换膜的判断。
(5)电子守恒的相关计算。
2．常考新型电源的原理分析
(1)镍氢电池(KOH溶液)：NiOOH＋MH
放电
充电
Ni(OH)2＋M
负极反应式：MH －e －
＋OH －
===M ＋H 2O ；
正极反应式：NiOOH ＋e －
＋H 2O===Ni(OH)2＋OH －
。 (2)锂离子电池总反应式为x Li ＋Li 1－x Mn 2O 4
放电充电
LiMn 2O 4
负极反应式：x Li －x e －
===x Li ＋
；
正极反应式：Li 1－x Mn 2O 4＋x e －
＋x Li ＋
===LiMn 2O 4。
(3)研究人员研制出一种可快速充放电的超性能铝离子电池，Al 、C n 为电极，有机阳离子与阴离子(AlCl －
4、Al 2Cl －
7)组成的离子液体为电解质，如图为该电池放电过程示意图。
负极反应式：Al －3e －
＋7AlCl －
4===4Al 2Cl －
7； 正极反应式：3C n [AlCl 4]＋3e －
===3C n ＋3AlCl －
4。 [典例导航]
(2017·全国卷Ⅲ，T 11)全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极a 常用掺有石墨烯的S 8材料，电池反应为16Li ＋x S 8===8Li 2S x (2≤x ≤8)。下列说法错误的是(
)
A ．电池工作时，正极可发生反应：2Li 2S 6＋2Li ＋
＋2e －
===3Li 2S 4 B ．电池工作时，外电路中流过0.02 mol 电子，负极材料减重0.14 g C ．石墨烯的作用主要是提高电极a 的导电性 D ．电池充电时间越长，电池中Li 2S 2的量越多 [思路点拨] (1)16Li ＋x S 8===8Li 2S x (2≤x ≤8) ?
Li 作负极，电极反应式为16Li －16e －
===16Li ＋ S 8作正极，电极反应式为x S 8＋16e －
＋16Li ＋
===8Li 2S x
?放电时
电极a 作正极，放电时间越长，Li 2S x 中x 越小
?充电时
电极a 作阳极，充电时间越长，Li 2S x 中x 越大
(2)负极Li 生成Li ＋移向正极，减重0.02 mol 1×7 g·mol －1
＝0.14 g
答案：D
(1)放电时负极反应式为______________，正极反应式(当x ＝6时)为___________，放电过程中Li 2S 8―→Li 2S 6的正极反应式为__________。
(2)充电时，阳极反应式(Li 2S 2―→Li 2S 4)____________________。
答案：(1)Li －e －
===Li ＋
6S 8＋16e －
＋16Li ＋
===8Li 2S 6 3Li 2S 8＋2e －
＋2Li ＋
===4Li 2S 6 (2)2Li 2S 2－2e －
===Li 2S 4＋2Li ＋
[综合体验]
1．(2019·山西八校联考)硼化钒(VB 2)—空气电池是目前储电能力最高的电池，电池示意图如图，该电池工作时发生的反应为4VB 2＋11O 2===4B 2O 3＋2V 2O 5。下列说法不正确的是( )
A ．电极a 为电池正极
B ．图中选择性透过膜为阴离子透过膜
C ．电池工作过程中，电极a 附近区域pH 减小
D ．VB 2极发生的电极反应为2VB 2＋22OH －
－22e －
===V 2O 5＋2B 2O 3＋11H 2O
C [根据电池反应，O 2发生还原反应，故通入空气的电极a 为正极，电极反应式为O 2＋2H 2O ＋4e －
===4OH
－
，A 项正确；根据电池反应，VB 2发生氧化反应转化为V 2O 5、B 2O 3，VB 2极的电极反应式为2VB 2＋22OH －
－22e －
===V 2O 5＋2B 2O 3＋11H 2O ，D 项正确；根据负极反应和正极反应可知，正极上生成OH －
，负极上消耗OH －
，故
该选择性透过膜为阴离子透过膜，B 项正确；由正极反应式可知，电池工作过程中，电极a 附近c (OH －
)增大，pH 增大，C 项错误。]
2．(2019·石家庄联考)某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池。放电时电池的总反应式为Li 1－
x
CoO 2＋Li x C 6
===LiCoO 2＋C 6(x <1)。下列关于该电池的说法不正确的是( ) A ．放电时，Co 元素的化合价升高
B ．放电时，正极的电极反应式为Li 1－x CoO 2＋x e －
＋x Li ＋
===LiCoO 2 C ．充电时，Li ＋
在电解液中由阳极向阴极迁移
D ．充电时，阴极的电极反应式为C 6＋x Li ＋
＋x e －
===Li x C 6
A [由放电时电池的总反应式可知，放电时Co的化合价降低，A项错误；放电时正极的电极反应式为Li1－x CoO2＋x e－＋x Li＋===LiCoO2，B项正确；充电时阳离子由阳极向阴极迁移，C项正确；充电时阴极反应与放电时负极反应互为逆反应，阴极反应式为C6＋x Li＋＋x e－===Li x C6，D项正确。]
3．(2019·日照质检)一种突破传统电池设计理念的镁－锑液态金属储能电池的工作原理如图所示，该电池所用液体密度不同，在重力作用下分为三层，工作时中间层熔融盐的组成及浓度不变。
下列说法不正确的是( )
A．放电时，Mg(液)层的质量减小
B．放电时，正极反应为Mg2＋＋2e－===Mg
C．该电池充电时，Mg－Sb(液)层发生还原反应
D．该电池充电时，Cl－向下层移动
C [根据电流方向(由正极流向负极)可知，镁(液)层为原电池的负极，放电时，Mg(液)层的质量减小，A项正确；根据题意知，正极反应为熔融的Mg2＋得电子发生还原反应，电极反应式为Mg2＋＋2e－===
Mg，B项正确；充电时镁(液)层为阴极，Mg－Sb(液)层为阳极，则Mg－Sb(液)层发生氧化反应，C项错误；充电时阴离子向阳极移动，即Cl－向下层移动，D项正确。]
课堂反馈真题体验
1．(2018·全国卷Ⅱ，T12)我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na-CO2二次电池。将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料，电池的总反应为3CO2＋
4Na2Na 2CO3＋C。下列说法错误的是 ( )
A．放电时，ClO－4向负极移动
B．充电时释放CO2，放电时吸收CO2
C．放电时，正极反应为3CO2＋4e－===2CO2－3＋C
D．充电时，正极反应为Na＋＋e－===Na
D [结合总反应式和题图可知，该电池放电时Na为负极，Ni为正极。Na-CO2二次电池放电时为原电池，充电时为电解池。
电池放电时，ClO－4向负极移动，A项正确；结合总反应可知放电时需吸收CO2，而充电时释放出CO2，B 项正确；放电时，正极CO2得电子被还原生成单质C，即电极反应式为3CO2＋4e－===2CO2－3＋C，C项正确；
充电时阳极发生氧化反应，即C 被氧化生成CO 2，D 项错误。]
2．(2018·全国卷Ⅲ，T 11)一种可充电锂—空气电池如图所示。当电池放电时，O 2与Li ＋
在多孔碳材料电极处生成Li 2O 2－x (x ＝0或1)。下列说法正确的是( )
A ．放电时，多孔碳材料电极为负极
B ．放电时，外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极
C ．充电时，电解质溶液中Li ＋
向多孔碳材料区迁移 D ．充电时，电池总反应为Li 2O 2－x ===2Li ＋? ?
?
??
1－x 2O 2
D [根据电池工作原理，多孔碳材料吸附O 2，O 2在此获得电子，所以多孔碳材料电极为电池的正极，A 项错误；放电时电子从负极(锂电极)流出，通过外电路流向正极(多孔碳材料电极)，B 项错误；Li ＋
带正
电荷，充电时，应该向电解池的阴极(锂电极)迁移，C 项错误；充电时，电池总反应为Li 2O 2－x ===2Li ＋? ??
??1－x
2O 2，D 项正确。]
3．(2016·全国卷Ⅱ，T 11)Mg-AgCl 电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误的是( )
A ．负极反应式为Mg －2e －
===Mg 2＋
B ．正极反应式为Ag ＋
＋e －===Ag C ．电池放电时Cl －
由正极向负极迁移
D ．负极会发生副反应Mg ＋2H 2O===Mg(OH)2＋H 2↑
B [根据题意，Mg-海水-AgCl 电池总反应式为Mg ＋2AgCl===MgCl 2＋2Ag 。A 项，负极反应式为Mg －2e
－
===Mg 2＋，正确；B 项，正极反应式为2AgCl ＋2e －===2Cl －
＋ 2Ag ，错误；C
项，对原电池来说，阴离子由正极移向负极，正确；D 项，由于镁是活泼金属，则负极会发生副反应Mg ＋2H 2O===Mg(OH)2＋H 2↑，正确。]
4．(2015·全国卷Ⅰ，T 11)微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误．．
的是( )
A．正极反应中有CO2生成
B．微生物促进了反应中电子的转移
C．质子通过交换膜从负极区移向正极区
D．电池总反应为C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O
A [图示所给出的是原电池装置。A．有氧气反应的一极为正极，发生还原反应，因为有质子通过，故正极电极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，C6H12O6在微生物的作用下发生氧化反应，电极反应式为C6H12O6－24e－＋6H2O===6CO2＋24H＋，负极上有CO2产生，故A不正确。B.微生物电池是指在微生物作用下将化学能转化为电能的装置，所以微生物促进了反应中电子的转移，故B正确。C．质子是阳离子，阳离子由负极区移向正极区，故C正确。D.正极的电极反应式为6O2＋24e－＋24H＋===12H2O，负极的电极反应式为C6H12O6
－24e－＋6H2O===6CO2＋24H＋，两式相加得电池总反应为C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O，故D正确。]
高一化学必修二《原电池》
新苏教版高一化学必修二《原电池》教学设计 一、设计思想 本节课的教材依据是苏教版高一年级必修二专题二第三单元《化学能与电能的转化》。原电池是把电能转化为化学能的一种装置，也是化学与能源相联系的很关键的内容，这些知识不但能让学生大开眼界，而且还能为环境、能源与可持续发展提供良好的教学内涵，所以这部分知识是应该以全新的教学理念进行这部分知识的学习。在设计本节课教学时遵循新课改的理念，引导学生从一个水果电池引入电池的内容，这样能激起学生对本节课的好奇心，可以达到教学创设情境的需要。在上课过程中，注重与学生的沟通和交流，让课堂成为学生自主设计和自主学习、自主探究的环境。本节课主体采用“搜集相关知识—实验操作—分析讨论—得出结论”的学习方法，在实验探究中学习原电池的概念及构成条件。让学生在“做中学”。 二、教学目标 1.知识与能力：了解能源与化学能之间的关系；能设计简单的原电池。 2.过程与方法：利用实验探究方法学习原电池的原理；结合生产、生活实际，学习原电池原理在生产、生活中的实际运用。 3.情感态度与价值观：让学生能够感觉到能源危机，能认识到自己的行为对环境的作用。 三、教学重点 原电池的工作原理。 四、教学难点 原电池的形成条件及电极反应； 电子流向和电流方向。 五、教学手段 讲授、演示实验、学生分组实验、多媒体辅助教学 六、课前准备 教师制作课件、准备实验 学生做好适当预习准备
1、实验探究，体现自主研究性学习 本节课采用实验探究式教学,既符合化学的学科特点,也符合学生的心理和思维的发展特点。在探究活动中引导学生逐步突破由认识，形成新认识，这样得出的结论学生才能真正理解和牢固掌握。实验探究是让学生在具体实验事实的基础上分析问题得出结论,符合学生的思维特点,有利于在形象思维的基础上发展学生的抽象思维。但学生的抽象思维和探索能力毕竟还处于初级阶段,尚不成熟,这就决定了他们还不能成为完全独立的探索主体,探索活动需要在教师的组织引导下,有目的有计划地进行。教师的作用是“引导和启发”,即引导学生独立思考,主动探索,当学生的思考和探索遇到困难时,及时给予启发,提示,点拨,以帮助学生顺利地开展实验探索活动,既不是灌输也不能放任自流，而是放手、放开。 2、精心准备，在磨练中不断提高自身的素质 由于本节课采取讨论式和学生实验探究的教学模式,课堂组织尤为重要。要求教师对学生有较准确的了解和把握，在课堂上教师要根据学生的回答随时调整课堂的节奏，这样才能得到好的效果。因此，要求教师在课前要精心准备，多方听取意见，不断磨合，这样才能上好一节课，同时也使我深刻体会到提高课堂教学的有效性重在积极思考和平时的积累。
化学电源教案
化学电源 一、促进观念建构的教学分析 1.教材及课标相关内容分析 前一节已经学习了电池是利用氧化还原反应将化学能转化成电能的装置。本课时主要是让学生了解几种常见的化学电源在社会生产中的应用；通过碱性锌锰电池、蓄电池和燃料电池进一步理解原电池的概念和原理；了解化学电源的发展以及电池对环境造成的污染，增强环保意识。 2.学生分析： 前的第一课时学习了：原电池的概念、原理、组成原电池的条件。由于学生之前没有电化学的基础，理解原电池原理有一定的难度。 3.我的思考： 通过视频、学生讨论、交流等方式导出生活中同学们熟悉的各种电池的发展过程，增强学生的创新精神；然后依次的分析，各种化学电源的原理，电池的缺陷，既增强了学生的分析，综合，应变能力，同时又促进了对原电池原理的进一步理解。 二、体现观念建构的教学目标 1.知识与技能： 了解一次电池，二次电池，燃料电池的反应原理，性能及其应用；会判断电池的优劣。 2.过程与方法： 本设计以开放式教学为指导思想，辅助以视频、讨论、归纳等手段，让学生在不断解决问题的过程中，建构理论知识，增强实际分析、解决问题的能力和创新精神。 3.情感态度价值观： 认识化学电源在人类生产、生活中的重要地位；了解环境保护在生产生活中的重要作用。培养学生的自主学习能力，信息搜集处理能力及团队合作精神。 三、教学重、难点及处理策略 一次电池，二次电池，燃料电池的反应原理，性能及其应用是教学重点，化学电池的反应原理是教学难点。本节课主要通过学生参与收集有关一次电池、二次电池、燃料电池的材料，视频展示、课堂讨论交流以及联系前面所学知识，将各类电池的结构特点、反应原理、性能、以及适用范围进行归纳总结，让学生主动对化学电池的反应原理进行建构。 四、促进观念建构的教学整体思路与教学结构图 教师活动学生活动
苏教版高中化学必修二《化学电源》学案-新版
《第三节化学能与电能的转化》学案 第二课时化学电源 【学习目标】 1. 认识化学电源的分类及常见的化学电源； 2. 了解废旧电池的处理，培养可持续发展的环保意识。 【知识梳理】 化学电源 一、化学电源的分类 特点及应用 思考：如何根据电池反应判断电极性质？ 总结：判断原电池电极的方法 方法一：根据电极反应的本身确定。 失电子的反应→氧化反应→_____极；得电子的反应→还原反应→______极。方法二：电子方向或电流方向 方法三：根据电极材料的性质确定。通常是 （1）对于金属——金属电极，活泼金属是________，不活泼金属是_______；
（2）对于金属——非金属电极，金属是_____，非金属是_______，如干电池等；（3）对于金属——化合物电极，金属是_____，化合物是________。 二、几种化学电源的简单介绍 1. 锌锰干电池（如右图） 优点：制作简单、价格便宜。 缺点：放电时间短，电压下降快。 2. 银锌钮扣电池 放电平稳，电流大 3.铅蓄电池 优点：可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉 缺点：比能量低、笨重、废弃电池污染环境 4.燃料电池 燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。（氢气、烃、肼、甲醇、氨、煤气燃料电池……） 联想与启迪; 有资料显示，一节一号电池烂在地里，能使大片的土壤永远失去利用价值；一粒纽扣电池可使600吨水受到污染，相当于一个人一生的饮水量。若将旧电池混入生活垃圾一起填埋或随手丢弃，渗出的汞及重金属物质会渗透于土壤，污染地下水，进而进入鱼类、农作物中，破坏人类的生存环境。人体吸收到这些重金属后，汞会破坏人体中枢神经，铬易引起人体慢性中毒，主要病症有肺气肿、骨质钙化、贫血甚至造成人体瘫痪；而铅进入人体最难排泄，它会干扰肾功能、生殖功能等。 1. 看了以上资料，你有何感想？ 2. 废旧电池应当如何处理？______________________________
原电池化学电源复习导学案
专题强化复习-----原电池 化学电源 知识点一、 原电池： 1．概念：把 能转化为 能的装置。 2．工作原理：(以铜—锌原电池为例) 3.构成条件： 、 知识点二、 常见的化学电源 1．一次电池(以碱性锌锰电池为例) 总反应为Zn ＋2MnO 2＋2H 2O===2MnOOH ＋Zn(OH)2。 负极： 正极： 。 2．二次电池 铅蓄电池是最常见的二次电池，总反应为 Pb(s)＋PbO 2(s)＋2H 2SO 4(aq) 2PbSO 4(s)＋2H 2O(l)
负极： 正极：。 阳极： 阴极：。 3．燃料电池氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分酸性和碱性两种。 【基础落实】1．易误诊断(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)原电池是将化学能转化为电能的装置() (2)任何氧化还原反应均可设计成原电池() (3)原电池的负极发生氧化反应，正极发生还原反应() (4)原电池工作时，溶液中的阳离子向负极移动() (5)盐桥中的阳离子向正极移动()(6)燃料电池工作时燃料在电池中燃烧() 2．(1)下列装置可以形成原电池的是________，并写出形成原电池的电极材料及电极反应式：负极：______、_____ __；正极：、_____ ______；。 (2) 根据下列氧化还原反应设计一个原电池：2FeCl3＋Fe===3FeCl2。 要求：①画出此原电池的装置图，装置采用烧杯和盐桥。 ②注明原电池的正、负极和外电路中电子的流向。 3．Li-SOCl2电池常应用于医学上。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4-SOCl2。电池的总反应可表示为：4Li＋2SOCl2===4LiCl＋S＋SO2。
化学电源》教学设计
《化学电源》教学设计 宝安区龙华中学邓丽瑛 一、教学设想 动手实践、自主探索与合作交流是新课程标准强调学生学习的重要方式。在教学过程中，为了更好的指导学生自主学习、合作学习、自主探索，在实践中获得知识，从而体现建构主义“以学生为中心”的教育思想，我将教材内容与研究性学习结合在一起，根据学生的年龄特征及认知规律，设计了“由实践到理论，理论指导实践”的教学思路。 二、教材分析 1．教材的地位和作用 《化学电源》选自普通高中课程标准实验教科书（山东科技版）《化学反应原理》（选修）第一章第三节。在学习了原电池的工作原理后，通过对化学电源的学习，可以使学生了解原电池的实际应用，加深学生对原电池原理的理解，使学生的认识上升。 2．教学目标 根据课程标准、教材内容的特点，结合学生的实际情况，确定如下教学目标。 （1）知识与技能 ①通过查阅资料，了解电池的发明发展史，认识电池的分类、构造、主要用途及对环境的危 害，培养获取、分析、加工、利用信息的技能。 ②了解三种常见化学电源的构造、工作原理及应用，并能设计一些简单的原电池装置。 ③通过实验探究巩固学生实验操作的基本理论与技能。 （2）过程与方法 ①通过查阅资料，使学生感悟求知过程，拓展所学的知识，培养学生收集处理信息，分析归纳的能力。 ②通过用Flash展示三类化学电源的工作原理、探究过程的体验与交流，培养学生实验设计的能力、发散式思维能力、创新能力、表达能力、与人沟通交流、合作的能力，锻炼学生的思维品质，
培养创新精神。 ③使学生体会由实践到理论、再由理论指导实践的科学方法。 （3）情感态度与价值观 ①通过资料的查找，激发学生探索化学科学奥秘的兴趣，使学生保持对科学的求知欲。 ②通过实验探究，让学生尝试获得成功的体验，培养他们的创新精神和一丝不苟的科 学态度，激发了学生对生活的热爱和憧憬 ③通过关注废旧电池的污染，渗透“绿色化学”意识教育，增强学生的环保意识，激 发学生的社会责任感。 3．教学重点、难点 重点：三种常见化学电源的基本构造及工作原理、设计化学电池的探究。 难点：三种常见化学电源的基本构造及工作原理。 三、教学方法 本节内容较为新颖，但课程标准对化学电源的要求较低，故主要运用了如下教学方法： 1．发现学习：美国教育家布鲁纳认为，学生学习的基本结构是通过学生的发现去构造的。因此，课前教师先提出关于化学电源的课题知识（见实验报告表1），学生自由选择一主题利用信息源进行收集资料，教师从 旁引导学生自己进行分析整合，帮助学生沿着知识框架不断攀升，使学生对化学电源的理解产生一个新的飞跃。 2．协作式教学法：本节课的教学过程始终贯穿着协作教学法，体现了皮亚杰建构主义理论，例如：课前收集资料、调查结果的汇报交流、实验探究过程等。 3．实验探究法：美国教育家杜威认为，知识绝对不是固定、永恒不变的，它是作为探究 过程的结果，同时也是作为另一个探究过程的起点。实验探究过程让学生获得知识，体验成功的喜悦，同时激发他们向更高目标发出挑战。 4．形象教学法：教学中运用实物、视频、生动的动画课件，强调重点、分散难点，将具 体感知和理论思维相结合，提高理论教学和实验教学的直观性、生动性和趣味性。 四、学习方法 “教是为了不教，学是为了会学” ，教学的落脚点就是为了让学生“会学”即让学生自
高中化学 原电池原理
原电池原理 一．原电池 1.能量转化：原电池是__________________________________________________的装置。 2.原电池构成条件：（1）金属活泼性不同的两个电极 （2）电解质溶液 （3）电极、电解质溶液构成闭合回路 3.结构：内电路——电解质溶液、电极 导电微粒：自由移动离子（阳离子往正极移动，阴离子往负极移动） 外电路——电极（与导线） 导电微粒：自由移动电子（电子由负极经过导线流向正极，电流由正极流向负极）电极：根据活泼性的不同，分为负极（金属活泼性强） 正极（金属活泼性弱）。 正极：通常是活泼性较弱的金属或非金属导体，电子流____（填“出”或“入”）的一极，电极上发生________（填“氧化”或“还原”反应）。 负极：通常是活泼性较强的金属，电子流_____（填“出”或“入”）的一极，电极被________（填“氧化”或“还原”），电极发生________（填“氧化”或“还原”反应）。 4.反应特点：自发的氧化还原反应 5.工作原理：负极失电子经导线流向正极形成电流，内电路自由移动的离子定向运动传递电荷 【例题】下列关于原电池的叙述中正确的是（） Ａ．原电池能将化学能转变为电能 Ｂ．原电池负极发生的电极反应是还原反应 Ｃ．原电池在工作时其正极不断产生电子并经外电路流向负极 Ｄ．原电池的电极只能由两种不同的金属构成 【练习题1】在如图所示的装置中，a的金属性比氢要强， b为碳棒，关于此装置的各种叙述不正确的是（） A．碳棒上有气体放出，溶液pH变大 B．a是正极，b是负极 C．导线中有电子流动，电子流从a极到b极 D．a极上发生了氧化反应 【练习题2】人造地球卫星用到的一种高能电池——银锌蓄电池，它在放电时的电极反 应为：Zn + 2OH––2e–＝ZnO + H2O Ag2O + H2O + 2e–＝2Ag + 2OH– 据此判断氧化银是（） Ａ．负极，并被氧化Ｂ．正极，并被还原
化学电源 优秀教案
化学电源 一、考点、热点回顾 1.了解电池的一般分类, 2.了解常见的化学电源的种类及其原理，知道它们在生产生活和国防中的应用 3.掌握几种典型化学电池的电极反应 重点：掌握几种典型电池的用途和特点。 难点：掌握几种典型化学电池的电极反应。 二、典型例题 【知识网络】 常见化学电源的原理及电极反应式的书写 1．一次电池(以碱性锌锰电池为例) 总反应为Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2。 负极：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2； 正极：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－。 2．二次电池 (1)铅蓄电池是最常见的二次电池，总反应为 Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)放电 2PbSO4(s)＋2H2O(l) 充电
(2)二次电池充电时的电极连接 3．燃料电池 氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性两种。 O2发生正极反应。 ②书写电极反应时，注意介质的参与反应。 【知识要点】 几种常见的电池（化学电源） 1、一次电池（干电池）放电之后不能充电，内部的氧化还原反应是不可逆的。碱性锌锰电池构成：负极是锌，正极是MnO2，电解质是KOH 负极：Zn+2OH－－2e－=Zn(OH)2；正极：2MnO2+2H2O+2e－=2MnOOH+2OH－总反应式：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2 2、二次电池 ①铅蓄电池 放电电极反应： 负极：Pb(s)+SO42－(aq)－2e－＝PbSO4(s)；
正极：PbO2(s)+4H+(aq)+SO42－(aq)+2e－＝PbSO4(s)+2H2O(l) 总反应式：Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)＝2PbSO4(s)+2H2O(l) 充电电极反应： 阳极：PbSO4(s)+2H2O(l)－2e－=PbO2(s)+4H+(aq)+SO42－(aq)； 阴极：PbSO4(s)+2e－=Pb(s)+SO42－(aq) 总反应：2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq) (aq) 2PbSO4(s) +2H2O(l) 总反应方程式：Pb (s)+ PbO2(s) +2H2SO4 ②镍一镉碱性蓄电池 负极：Cd+2OH－－2e－=Cd(OH)2； 正极：2NiO(OH)+2H2O+2e－=2Ni(OH)2+2OH－ 总反应式：Cd +2NiO(OH)+2H2 O2Ni(OH)2+ Cd(OH)2 3、燃料电池
《化学电源》学案
放电 充电 第二节 化学电源 【知识要点】 化学电源是将化学能转化为电能的装置，它包括一次电池、二次电池和燃料 电池等几大类。 1、一次电池（又称干电池） 如：普通锌锰电池、碱性锌锰电池、锌银电池、锂电池等。 （1）碱性锌锰电池，电解质是KOH ，其电极反应： 负极（Zn ）： 正极（MnO 2）： 总反应： （2）锌银电池的负极是Zn ，正极是Ag 2O ，电解质是KOH ，其电极总反应如下： Zn + Ag 2O = ZnO + 2Ag 则：负极( )： 正极( )： 2、二次电池（又称充电电池或蓄电池） 如：铅蓄电池。反应方程式如下式： Pb (s)+ PbO 2(s) +2H 2SO 4(aq) 2PbSO 4(s) +2H 2O(l) ①其放电电极反应： 负极( )： 正极( )： ②其充电反应是上述反应的逆过程，则电极反应： （电化学上规定：发生氧化反应的电极为阳极，发生还原反应的电极为阴极） 阴极： 阳极： 3、燃料电池 燃料电池是一种持续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电 池。它与一般的化学电源不同，一般化学电池的活性物质储存在电池内部，故而限制了电池的容量，而燃料电池的电极本身不包括活性物质，只是一个催化转化元件。
如：氢氧燃料电池。 ①酸性介质时，电极反应： 负极： 正极： 总反应： ②碱性介质时，电极反应： 负极： 正极： 总反应： 除H2外，烃、肼、甲醇、氨、煤气等液体或气体，均可作燃料电池的燃料； 除纯氧气外，空气中的氧气也可作氧化剂。 4. 书写电极反应式应注意以下几点： ①电极反应是一种离子反应，遵循书写离子反应的所有规则（如“拆”、“平”）； ②将两极反应的电子得失数配平后，相加得到总反应，总反应减去一极反应即 得到另一极反应； ③负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得还原产物，与溶液的酸碱性有关（如＋4价的C在酸性溶液中以CO2形式存在，在碱性溶液中以CO32－形式存在）。 5. 废弃电池中含有重金属和酸碱等有害物质.随意丢弃,对生态环境和人体健康有很大的危害.如果把他当成一种资源,加以回收利用,既可以减少环境污染,又可节约资源.因此,应当重视废弃电池的回收. 【练习】新型燃料电池，甲烷、氧气及KOH电解质溶液，用Pt作两个电极，写出两个电极的电极反应式和总反应式。 【巩固练习】 1．废电池的污染引起人们的广泛重视，废电池中对环境形成污染的主要物质是（） A．锌B．汞C．石墨D．二氧化锰2．将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是（）
化学电源教学设计复习课程
化学电源教学设计 课标解读重点难点 1.了解电池的分类、特点及适用范围。 2.了解几类化学电池的构造、原理。 3.了解化学电源的广泛应用及废旧电池的危害。1.一次、二次、燃料电池的构造及工作原理。(重点) 2.原电池电极反应式的书写。(重难点) 化学电源 1.概念：是将化学能直接转化为电能的装置。化学电池的主要部分是电解质溶液和浸在溶液中的正极和负极，使用时将两极用导线接通，就有电流产生，因而获得电能。 2．类型①一次电池如普通锌锰电池——干电池 ②二次电池如铅蓄电池 ③燃料电池如氢氧燃料电池 常见的几种化学电池 1.一次电池(碱性锌锰电池) (1)构成：负极Zn，正极MnO2，电解质KOH。 (2)电极反应：负极：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2 正极：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－ 总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2 2．二次电池(蓄电池) (1)构成：负极Pb、正极PbO2，电解质H2SO4溶液 (2)工作原理 ①放电：负极：Pb(s)＋SO2－ 4(aq)－2e－===PbSO4(s) 正极：PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO2－ 4(aq)＋2e－===PbSO4(s)＋2H2O(l) 总反应：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)===2PbSO4(s)＋2H2O(l) ②充电时 铅蓄电池的充电反应是放电反应的逆过程。 阴极：PbSO4(s)＋2e－===Pb(s)＋SO2－ 4(aq)； 阳极：PbSO4(s)＋2H2O(l)－2e－===PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO2－ 4(aq)； 总反应：2PbSO4(s)＋2H2O(l)===Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)。 上述充放电反应可写成一个可逆反应方程式：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq) 放电 充电2PbSO4(s)＋2H2O(l)。 3．燃料电池 (1)工作原理 ①连续地将燃料(如氢气、烃、肼、甲醇、氨、煤气等液体或气体)和氧化剂的化学能直接转换成电能。
第六章化学反应与能量第二节原电池化学电源讲述
第六章化学反应与能量 第二节原电池化学电源 考点一| 原电池原理 [教材知识层面] 1．概念 把化学能转化为电能的装置。 2．构成条件 (1)有两个活泼性不同的电极(常见为金属或石墨)。 (2)将电极插入电解质溶液中。 (3)两电极间构成闭合回路(两电极接触或用导线连接)。 (4)能自发发生氧化还原反应。 3．工作原理 如图是Cu-Zn原电池，请填空： (1)反应原理： (2)原电池中的三个方向： ①电子方向：从负极流出沿导线流入正极； ②电流方向：从正极沿导线流向负极； ③离子的迁移方向：电解质溶液中，阴离子向负极迁移，阳离子向正极迁移。 (3)两种装置的比较：
装置Ⅰ中还原剂Zn与氧化剂Cu2＋直接接触，易造成能量损耗；装置Ⅱ能避免能量损耗；装置Ⅱ中盐桥的作用是提供离子迁移通路，导电。 [高考考查层面] 命题点1 与原电池原理有关的辨析 理解原电池的工作原理要注意的四点 (1)只有放热的氧化还原反应才能通过设计成原电池将化学能转化为电能。 (2)电解质溶液中阴、阳离子的定向移动，与导线中电子的定向移动共同形成了一个完整的闭合回路。 (3)不论在原电池还是在电解池中，电子均不能通过电解质溶液。 (4)原电池负极失去电子的总数等于正极得到电子的总数。 [典题示例] 1．在如图所示的8个装置中，属于原电池的是( ) A．①④B．③④⑤ C．④⑧ D．②④⑥⑦ 解析：选D 根据原电池的构成条件可知：①中只有一个电极，③中两电极材料相同， ⑤中酒精不是电解质，⑧中两电极材料相同且无闭合回路，故①③⑤⑧不能构成原电池。 2.如图，在盛有稀H2SO4的烧杯中放入用导线连接的电极X、Y，外电路中 电子流向如图所示，关于该装置的下列说法正确的是( ) A．外电路的电流方向为：X→外电路→Y B．若两电极分别为铁和碳棒，则X为碳棒，Y为铁 C．X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应 D．若两电极都是金属，则它们的活动性强弱为X＞Y 解析：选D 外电路电子流向为X→外电路→Y，电流方向与其相反，X极失电子，作负极，Y极发生的是还原反应，X极发生的是氧化反应。若两电极分别为铁和碳棒，则Y为碳棒，X为铁。
(人教版)高中化学选修四：4.4.2《化学电源》学案(1)
第二节化学电源 [目标要求] 1.了解依据原电池原理开发的技术产品——化学电池。2.了解一次电池、二次电池、燃料电池的基本构造、工作原理、性能和适用范围。3.正确书写原电池的电极反应式和电池反应方程式。 一、化学电池 化学电池是利用原电池原理，将化学能转化为电能的装置。 二、常用电池 碱性锌锰电池锌银电池电池结构 负极：Zn 正极：MnO2 电解质溶液：KOH溶液 负极：Zn 正极：Ag2O 电解质溶液：KOH溶液电 极 反 应 正极 2MnO2＋2e－＋ 2H2O===2MnOOH＋2OH－ Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋ 2OH－ 负极Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2总反应式 Zn＋2MnO2＋ 2H2O===2MnOOH＋ Zn(OH)2 Zn＋Ag2O＋ H2O===Zn(OH)2＋2Ag 2.二次电池 铅蓄电池氢氧燃料电池电池结构 负极：Pb 正极：PbO2 电解质溶液：H2SO4溶液 负极：H2 正极：O2 电解质：酸性电解质 电 极 反 应 正极 PbO2(s)＋SO2－4(aq)＋4H＋ (aq)＋2e－===PbSO4(s)＋ 2H2O(l) O2＋4H＋＋4e－===2H2O 负极 Pb(s)＋SO2－4(aq)－2e－ ===PbSO4(s) 2H2－4e－===4H＋总反应式 Pb(s)＋PbO2(s)＋ 2H2SO4(aq)===2PbSO4(s)＋ 2H2O(l) 2H2＋O2===2H2O 知识点一化学电池 1．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。碱性 锌锰电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为Zn＋MnO2＋ H2O===ZnO＋Mn(OH)2 下列说法中，错误的是()
4.2化学电源导学案
第四章第二节化学电源导学案 【学习目标】 1.了解电池的一般分类, 2.掌握几种典型电池的用途和特点. 3.掌握几种典型化学电池的电极反应 【学习重难点】1、掌握几种典型电池的用途和特点. 2、掌握几种典型化学电池的电极反应。 【指导阅读】阅读教材74-78页，思考下列问题 1、目前化学电池主要分为哪几个大类？在性能等方面它们各有什么特点？ 2、化学电池与其他能源相比有哪些优点？ 3、判断电池的优劣标准主要是什么？ 一、化学电池的种类 化学电池是将________能变成_____能的装置,它包括_____电池,____电池和_____电池等几类. 电池优劣的判断标准: ①比能量［符号(A·h/kg)，(A·h/L)］指电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少 ②比功率 [符号是W/kg，W/L)]指电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小 ③电池的储存时间的长短 二典型电池的介绍 1．碱性锌—锰干电池： 负极：__________________________________ 正极：__________________________________ 电解质：KOH 电池反应:________________________________ 碱性锌—锰干电池的特点:________________________________________________________ 2．银锌钮扣电池 负极：______________________________________________ 正极：______________________________________________ 总反应式：__________________________________ 一粒钮扣电池的电压达1.59 V，安装在电子表里可使用两年之久 3．铅蓄电池： 放电的电极反应为： 负极： 正极： 充电，其电极反应为： 阳极：PbSO4＋2H2O－2e-＝PbO2＋4H+＋SO 4 2- 阴极：PbSO4＋2e-＝Pb＋SO 4 2- 蓄电池放电和充电的总反应式：PbO2＋Pb＋2H2SO4 4↓＋2H2O 蓄电池的优点:_______________________________________________ 不足:_______________________________________________ 4.燃料电池： （1）氢氧燃料电池（碱性） 电极反应式为：负极 ___________________________ 正极 ___________________________ 电池总反应式为：_____________________________ 燃料电池的优点:________________________________________________________________ 三. 书写电极反应式应注意以下几点： 1．电极反应是一种离子反应，遵循书写离子反应的所有规则（如“拆”、“平”）； 2．将两极反应的电子得失数配平后，相加得到总反应，总反应减去一极反应即得到另一极反应；3．负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得还原产物，与溶液的酸碱性有关 （如＋4价的C在酸性溶液中以CO2形式存在，在碱性溶液中以CO32－形式存在）； 四.废弃电池中含有重金属和酸碱等有害物质.随意丢弃,对生态环境和人体健康有很大的危害.如果把他当成一种资源,加以回收利用,既可以减少环境污染,又可节约资源.因此,应当重视废弃电池的回收.
化学与社会发展教学案教案优选稿
化学与社会发展教学案 教案 Coca-cola standardization office【ZZ5AB-ZZSYT-ZZ2C-ZZ682T-ZZT18】
第九章第1节化学与能源 学习目标 1、了解常见的能源，知道能源对人类社会发展的重要作用，培养节能的好习惯。 2、比较常见的化学能源，认识提高能源的利用率，开发利用新能源的重大意义。 3、学会制备氢气的原理、装置、收集方法。 教学过程 [引入] [讨论交流]：逾演逾烈的“电荒”严重影响了人民群众的生活，制约着工农业的可持续发展。讨论“电荒”产生的深层原因，感悟能源、材料、环境对于人类社会的重要意义。 [思考]：生活中有哪些能源，它们有哪些应用，存在哪些问题。 一、化学能转化为电能 [讨论交流]： 化学电源的优点：电池是把转化成的一种装置，电池是一种低污染高效率的能源。 [思考]： 生活中常用的几种不同类型的电池。它们有什么相同之处。 [探究实验]：铜锌原电池实验 [观察与思考]： 1、电流计的指针是否发生了偏转，为什么会偏转，实验中能转变成 能。 2、电池的缺点：，应该如何处理。 二、氢能 [自学] 书232 [讨论交流]：目前氢能源开发利用还存在的问题 中考链接： 1、你认为在中最理想的燃料是（） A．氢气 B．甲烷（沼气、天然气） C．煤气 D．汽油 2、一种新型绿色电池－－燃料电池，是把H 2、CO、CH 4 等燃料和空气不断输入直接氧化，使化学 能转化为电能，被称为21世纪的“绿色”发电站。这三种气体可以作为燃料的原因是（） A、都是无毒、无害的气体。 B、都可燃烧并放出大量的热。 C、燃烧产物均为二氧化碳和水。 D、均在自然界中大量存在。 第九章第2节化学与材料 学习目标 1、了解常见的材料，知道材料对人类社会发展的重要贡献。 2、了解使用合成材料对人类和环境的影响。 3、认识开发环境友好的新材料与社会发展的密切关系。 教学过程 [交流讨论]： 家庭中常见的材料种类、性能、应用。 [讨论交流]
原电池及化学电源教案
原电池 1、进一步了解原电池的工作原理； 2、能够写出原电池的电极反应式和原电池的总反应方程式。 要点一、原电池 1、概念：将化学能转化为电能的装置叫原电池。 2、原电池的构成条件 ①两个活泼性不同的电极(材料可以是金属或导电的非金属)，分别发生氧化和还原反应。 负极：活泼性强，失去电子发生氧化反应。 正极：活泼性弱，溶液中阳离子得到电子发生还原反应。 ②电解质溶液，电解质中阴离子向负极方向移动，阳离子向正极方向移动，阴阳离子定向移动形成内电路。 ③导线将两电极连接，形成闭合回路。 ④有能自发进行的氧化还原反应。 要点诠释：a．原电池中，电极材料可能与电解质反应，也可能与电解质不反应。如图： b．形成闭合回路的方式有多种，可以是用导线连接两个电极，也可以是两电极直接接触。如图： 要点二、原电池工作原理的实验探究 1、实验设计 ①按照图示装置进行实验。请观察两个金属片插入溶液后电流表指针位置的变化、金属电极表面的变化以及溶液温度的变化，分析是否有电流产生。 ②按照下图组装实验装置，注意最后将盐桥插入两种电解质溶液中。请观察反应过程中电流表指针位置的变化，判断是否有电流产生，并观察电极表面以及溶液温度的变化情况。
要点诠释：盐桥的作用及优点 a．组成：将热的饱和KCl或NH4NO3琼胶溶液倒入U形管中(不能产生裂隙)，即可得到盐桥。将冷却后的U形管浸泡在KCl饱和溶液或NH4NO3饱和溶液中备用。 b．作用：使两个半电池中的溶液连成一个通路。 c．优点：使原电池中的氧化剂和还原剂近乎完全隔离，并在不同区域之间实现了电子的定向移动，使原电池能持续、稳定地产生电流。 电流产生情况电极表面变化情况温度变化情况能量变化情况 (Ⅰ) 有电流产生锌片质量减小，同时铜片上有红色 物质析出，铜片质量增加溶液温度升高化学能转化为电能、 热能 (Ⅱ) 有电流产生锌片质量减小，铜片上有红色物质 析出，铜片质量增加 溶液温度不变化学能转化为电能 ①对于图甲装置 Zn片：Zn－2e－＝Zn2+ Cu片：Cu2++2e－＝Cu 同时在Zn片上，Zn可直接与CuSO4溶液反应，生成Cu与ZnSO4，因此该装置中既有化学能转化为电能，同时也有化学能转化为热能。 ②对于图乙所示原电池 锌片：负极，Zn－2e－＝Zn2+(氧化反应) 铜片：正极，Cu2++2e－＝Cu(还原反应) 总化学方程式：Zn+Cu2+＝Cu+Zn2+ 4、实验原理分析：(如图所示)
(新课标)2015届高考化学大一轮复习讲义 第六章 第2讲 原电池 化学电源导学案
第2讲原电池化学电源 [考纲要求] 1.了解原电池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。2.了解常见化学电源的种类及其工作原理。 考点一原电池及其工作原理 1.概念和反应本质 原电池是把化学能转化为电能的装置，其反应本质是氧化还原反应。 2.工作原理 以铜锌原电池为例 3. (1)一看反应：看是否有能自发进行的氧化还原反应发生(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)。 (2)二看两电极：一般是活泼性不同的两电极。 (3)三看是否形成闭合回路，形成闭合回路需三个条件：①电解质溶液；②两电极直接或间接接触；③两电极插入电解质溶液。 深度思考 1.在下列原电池图示中依据电子流向和离子移动方向画出形成闭合回路的原理。
2.判断正误，正确的划“√”，错误的划“×” (1)在原电池中，发生氧化反应的一极一定是负极() (2)在原电池中，负极材料的活泼性一定比正极材料强() (3)在原电池中，正极本身一定不参与电极反应，负极本身一定要发生氧化反应() (4)带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池电流持续时间长() 答案(1)√(2)×(3)×(4)√ 题组一原电池正、负极的判断 1.下列有关原电池的说法中正确的是() A.在内电路中，电子由正极流向负极 B.在原电池中，相对较活泼的金属作负极，不活泼的金属作正极 C.原电池工作时，正极表面一定有气泡产生 D.原电池工作时，可能会伴随着热能变化 答案 D 解析A项，内电路中不存在电子的移动；B项，若是由铝、镁、氢氧化钠溶液构成的原电池，则负极是铝；C项，若是由锌、铜、硫酸铜溶液构成的原电池，则正极表面析出铜，没有气泡产生。 2.分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是() A.①②中Mg作负极，③④中Fe作负极 B.②中Mg作正极，电极反应式为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑ C.③中Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋
化学原电池和化学电源 教案
化学原电池和化学电源教案 要点一原电池原理 1．原电池概念：利用________反应原理将________能转化为________能的装置。 2 ______ ，铜片上有② ______ 电极Cu ______ ⑤ 电子⑦____ 3.原电池形成的条件 (1)两个活泼性不同的电极： 相对活泼的金属作________， 较不活泼的金属或能导电的非金属作________； (2)________溶液； (3)形成________回路； (4)能自发发生氧化还原反应。 盐桥的作用是什么？ 1．(双选题)下列装置不可以组成原电池的是() 2．(2014·潮州市高二期末考)用铜片、银片设计成如图所示的原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是() A．电子通过盐桥从乙池流向甲池 B．铜导线替换盐桥，原电池将不能继续工作 C．开始时，银片上发生的反应是：Ag－e－===Ag＋ D．将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池总反应相同
3．下列反应可用于设计原电池的是() A．H2SO4＋2NaOH===Na2SO4＋2H2O B．2FeCl3＋Fe===3FeCl2 C．Mg3N2＋6H2O===3Mg(OH)2↓＋2NH3↑ D．NaCl＋AgNO3===NaNO3＋AgCl↓ 例2如右图装置，电流表G发生偏转，同时a极逐渐变粗，b极逐渐变细，c为电解质溶液，则a、b、c可以是下列各组中的() A．a是Zn，b是Cu，c为稀H2SO4 B．a是Cu，b是Zn，c为稀H2SO4 C．a是Fe，b是Ag，c为AgNO3溶液 D．a是Ag，b是Fe，c为AgNO3溶液 4．将Al片和Cu片用导线连接，一组插入浓硝酸中，一组插入稀氢氧化钠溶液中，分别形成原电池。在这两个原电池中，负极分别为() A．Al片、Cu片B．Cu片、Al片 C．Al片、Al片D．Cu片、Cu片 例3利用反应Zn＋2FeCl3===ZnCl2＋2FeCl2设计一个原电池。在下图方格内画出实验装置图，并指出正极材料为________，电极反应式为____________________；负极材料为________，电极反应式为________________________________________________________________________。 5．选择适宜的材料和试剂设计一个原电池，以便完成下列反应：2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2。画出原电池的示意图并写出电极反应。 要点一化学电池 化学电池是将________能变成________能的装置。 1．化学电池的分类 化学电池 2．优点 (1)化学电池的______________较高，供能稳定可靠。 (2)可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的电池及电池组。 例1碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因此得到广泛应用。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．电池负极的电极反应式为Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2 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0.2 mol电子，锌的质量理论上减小6.5 g 1．(2013·海南卷)Mg—AgCl电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池，电池反应方程式为：2AgCl＋Mg===Mg2＋＋2Ag＋2Cl－。有关该电池的说法正确的是() A．Mg为电池的正极 B．负极反应为AgCl＋e－===Ag＋Cl－ C．不能被KCl溶液激活 D．可用于海上应急照明供电 要点二一次电池 一次电池的电解质溶液制成________，不流动，也叫做干电池。 1．特点 一次电池不能充电，不能反复使用。
高中化学电化学基础化学电源学案新人教版选修
高中化学电化学基础化学电源学案新人教版选 修 Coca-cola standardization office【ZZ5AB-ZZSYT-ZZ2C-ZZ682T-ZZT18】
第二节 化学电源 [目标要求] 1.了解依据原电池原理开发的技术产品——化学电池。2.了解一次电池、二次电池、燃料电池的基本构造、工作原理、性能和适用范围。3.正确书写原电池的电极反应式和电池反应方程式。 一、化学电池 化学电池是利用原电池原理，将化学能转化为电能的装置。 二、常用电池 碱性锌锰电池锌银电池 电池结构 负极：Zn 正极：MnO2 电解质溶液：KOH溶液 负极：Zn 正极：Ag2O 电解质溶液：KOH溶液 电极反应 正极 2MnO2＋2e－＋2H2O===2MnOOH＋2OH － Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－负极Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2 总反应式 Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋ Zn(OH)2 Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag 铅蓄电池氢氧燃料电池 电池结构 负极：Pb 正极：PbO2 电解质溶液：H2SO4溶液 负极：H2 正极：O2 电解质：酸性电解质 电极反应 正极 PbO2(s)＋SO2－4(aq)＋4H＋(aq)＋ 2e－===PbSO4(s)＋2H2O(l) O2＋4H＋＋4e－===2H2O 负极 Pb(s)＋SO2－4(aq)－2e－ ===PbSO4(s) 2H2－4e－===4H＋ 总反应式 Pb(s)＋PbO2(s)＋ 2H2SO4(aq)===2PbSO4(s)＋2H2O(l) 2H2＋O2===2H2O 知识点一化学电池 1．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。碱性锌锰电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为Zn＋MnO2＋H2O===ZnO＋Mn(OH)2 下列说法中，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 MnO2＋2H2O＋2e－===Mn(OH)2＋2OH－ 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 mol电子，锌的质量理论上减少 g 答案 C 解析本题要求利用原电池的原理，分析碱性锌锰电池：锌为负极，在反应中失去电子，故A正确；电池工作时，电流由正极通过外电路流向负极，而电子定向移动方向与电流方向相反，故C错误；由电子守恒知D项正确；由该电池反应的总反应式和原电池的原理写
化学电源教学设计
“化学电源”教学设计 宿迁市马陵中学杜梅 一、学习目标 1.通过实验探究，认识化学能可以转化为电能；理解科学探究的意义、过程与方法。 2．了解常见的化学电源及其应用。认识研制新型电池的重要性，形成科学技术的发展观；感悟研制新型电池的重要性以及化学电源可能会引起的环境问题，形成较为客观、正确的能源观，提高开发高能清洁燃料的意识。 二、教学重点及难点 教学重点：原电池的概念、原理、组成及应用。 教学难点：从电子转移角度理解化学能向电能转化的本质、原电池的构成条件。 三、设计思路 本课从日常生活中常见的水果电池入手，提出疑问：这些电池是如何产生电流的？学生根据物理对电流的认识，提出假设：有电子的流动，因此可能在电池里发生了有电子转移的氧化还原反应。认识到可以利用自发进行的氧化还原反应中的电子转移设计原电池，将化学能转化为电能，为人类的生产、生活所用。在此基础上介绍一些常见的化学电源，以拓宽学生的知识面。 四、教学过程 【复习回顾】 1、什么是原电池？ 2、原电池的工作原理是怎样的？ 3、构成条件的原电池有哪些？ 【过渡】原电池原理的应用： 1、研制分析化学电源； 2、促进某些氧化还原反应的进行，加快反应速率。 3、寻找钢铁防腐蚀的方法。 4、原电池的设计。 【思考】你能利用原电池反应原理，动手制作简易电池吗？ 【实践活动】水果电池的制作 实验准备：水果（柠檬、番茄、桔子、葡萄或其它水果）、金属（铁丝、铜丝、锌片或铝片）、石墨电极、微安电流计、导线若干、小刀 鼓励学生利用各种自备的水果、金属片制作电池，用微安电流计或耳机测试是否能产生电流，比较电流的大小。 【交流展示】学生制作的各种水果电池 【思考】这些电池是如何产生电流的？ 【学生讨论】有电子的流动，因此可能在电池里发生了有电子转移的氧化还原反应。 【引导】利用自发进行的氧化还原反应中的电子转移设计原电池，将化学能转化为电能，为人类的生产、生活所用。 【问题情景】播放神舟飞船上的燃料电池，呈现以下问题，激发学生的学习兴趣。 飞船上的燃料电池有什么样的作用？