选修四原电池学案

第四章 电化学基础
第一节 原 电 池学案（第一课时）
原电池（1）原电池定义：
（2）原电池的工作原理：
反应类型
电极反应
电极材料
总反应
电极负极 正极
电子流向：
① 极上还原性较强的物质 电子发生 反应，② 电子从 极经外电路流向 极，
③ 极上氧化性较强的物质
电子发生 反应。

【知识回顾】
讨论1：以下哪些装置可以形成原电池？
CuSO 4溶液
A 稀硫酸
B
NaOH 溶液
E
稀硫酸
稀硫酸
F
纯酒精
G
D
H 2
O 2
NaCl 溶液
C
（3）组成原电池的条件：
① 活动性有 的两种 （或一种是 导体）作电极； （金属和 ； 电极等） ② 两极均插入 溶液；（或 的介质） ③ 两极相连形成 。

④ 一个 氧化还原反应。

讨论：原电池的电极名称不仅与电极的性质有关，也与电解质溶液有关，下列说法中不正确的是 A ．由 Al 、Cu 、稀H 2SO 4组成原电池，其负极反应式为： Al-3e -= Al 3+ B ．由Mg 、Al 、NaOH 溶液组成原电池，其负极反应式为： Al-3e -= Al 3+ C ．由Fe 、Cu 、FeCl 3溶液组成原电池，其负极反应式为： Cu-2e -= Cu 2+ D ．由Al 、Cu 、浓硝酸组成原电池，其负极反应式为：Cu-2e -= Cu 2+ 思考与交流：
1、该装置不能提供持续稳定的电流，请讨论可能的原因是什么？
2、该原电池还有哪些缺点？
3、上述原电池该如何改进？ 讨论角度：
从Cu 2+得电子的路径分析 从能量转化的角度分析 从开关闭合前后的能耗分析
CuSO 4
ZnSO 4溶液CuSO 4溶液
？
Zn
A
盐桥中装有饱和的 溶液和 制成的 ，胶冻的作用是 。

第一节 原 电 池学案（第二课时）
科学探究
1、注意观察两电极的现象及电流表的变化，取出盐桥后会如何，盐桥的作用是什么？ 盐桥的作用：（1）形成闭合回路。

（2）平衡电荷。

改进后的原电池装置还有什么优点？
2、基于盐桥的作用，你知道上述原电池装置还可以怎么改进？
3、以硫酸溶液为电解质 溶液的氢氧燃料电池如图 所示，工作原理是什么， 如果没有中间的隔膜将
会如何？ 讨论1：（2011海南）根据下图，下列判断中正确的是（ ） A.烧杯a 中的溶液pH 升高 B.烧杯b 中发生氧化反应
C.烧杯a 中发生的反应为：2H ++2e -=H 2
D.烧杯b 中发生的反应为：2Cl --2e -=Cl 2 讨论2：(2009·福建)控制适合的条件，
将反应：2Fe 3＋＋2I －
2Fe 2＋
＋I 2设计成如图所示的原电池。

下列判断不正确的是( )
A ．反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反
应
B ．反应开始时，甲中石墨电极上Fe 3＋被还原
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FeCl 2固体， 乙中石墨电极为负极
学与问：
1、在日常生活和学习中，你用过哪些电池，你知道 电池的其它应用吗？
2、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？产生电能的基本原理是什么？ 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？
将化学能变成电能的装置
（2）分类:
①一次电池又称不可充电电池——如：干电池②二次电池又称充电电池——蓄电池
③燃料电池
（3）优点:
（4）电池优劣的判断标准:
①能量转换效率高，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 电池和电池组，使用方便。

③易维护，可在各种环境下工作。

①比能量［符号(W ·h/kg)，(W ·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
第二节 化学电源
（1）概念:
(一） 一次电池
1、干电池(普通锌锰电池）
练习：写出锌锰干电池的电极反应方程式。

负极：———————————————— 正极：———————————————— 总反应
通常我们可以通过干电池的外观上的哪些变化判断它已经不能正常供电了？_____________________________我们在使用干电池的过程中并没有发现有气体产生，请推测可能是干电池中的什么成分起了作用？
优点： 。

缺点： 。

2、碱性锌-锰干电池
电池反应：Zn+2MnO 2+2H 2O=2MnOOH+Zn(OH)2 ［思考］该电池的正负极材料和电解质．
负极： 正极： 电解质： 3、银-锌电池
电池反应：Ag 2O + Zn+H 2O = Zn(OH)2 + 2Ag
负极：
正极：
第一节 原 电 池学案（第三课时）
(二) 二次电池 1、铅蓄电池
正负极材料 正极： 负极： 电解质： ① 放电过程：Pb(s)+PbO 2(s)+2H 2SO 4=2PbSO 4(s)+2H 2O 负极： 正极： 铅蓄电池充电的反应则是上述反应的逆过程
②充电过程：总反应 阴极： 阳极： 铅蓄电池的充放电过程：
讨论：(2011全国)铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为：Fe+Ni 2O 3+3H 2O= Fe(OH)2+2Ni(OH)2下列有关该电池的说法不正确的是（ ） A. 电池的电解液为碱性溶液，正极为Ni 2O 3、负极为Fe B. 电池放电时，负极反应为Fe+2OH --2e-=Fe(OH)2 C. 电池充电过程中，阴极附近溶液的pH 降低
D. 电池充电时，阳极反应为2Ni(OH)2+2OH --2e-=Ni 2O 3+3H 2O 另：镉镍电池
负极材料：Cd ； 正极材料：涂有NiO2， 电解质：KOH 溶液。

总反应式：
NiO 2+Cd+2H 2O Ni(OH)2+ Cd(OH)2
放电
充电
试写出电池放电的电极反应式：负极： 正极： 2、锂电池 P43 特点：① “绿色”；② 容量大； ③ 电解液中不能有水 讨论：（2010浙江）Li-Al/FeS 电池是一种正在开发的车载电池，该电池中正极的电极反应式为： 2Li ++FeS+2e -＝Li 2S+Fe 有关该电池的下列中，正确的是（ ） A.Li-Al 在电池中作为负极材料，该材料中Li 的化合价为+1价 B.该电池的电池反应式为：2Li+FeS ＝Li 2S+Fe C.负极的电极反应式为Al-3e -=Al 3+
D.充电时，阴极发生的电极反应式为：Li 2S+Fe-2e -=2Li ++FeS 3、燃料电池：
燃 料 电 池
正极
正极正极负极碱性
负极中性负极酸性电池反应：
介质
固体燃料电池
正极
正极
负极负极电池反应： 介质
讨论:（2012·四川）一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为CH 3CH 2OH
－4e －+H 2O=CH 3COOH+4H ＋。

下列有关说法正确的是（ ） A.检测时，电解质溶液中的H ＋向负极移动
B.若有0.4mol 电子转移，则在标准状况下消耗4.48L 氧气
C.电池反应的化学方程式为：CH 3CHO+O 2=CH 3COOH+H 2O
D.正极上发生的反应是：O 2+4e －+2H 2O=4OH －
原电池电极反应式的书写注意事项
（1）负极发生氧化反应，正极发生还原反应（负氧正还）。

（2）要注意溶液的酸碱性，适当的在电极方程式两边添加H +、OH —
、H 2O ，以遵循电荷守恒和质量守恒。

（3）要注意电极反应产物是否与电解质溶液发生反应。

讨论：(11安徽)研究人员最近发现了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电，在海水中电池总反应可表示为：5MnO 2＋2Ag ＋2NaCl=Na 2Mn 5O 10＋2AgCl ，下列“水” 电池在海水中放电时的有关说法正确的是( )
A.正极反应式：Ag ＋Cl －－e －
=AgCl B.每生成 1 mol Na 2Mn 5O 10转移2 mol 电子
C.Na ＋不断向“水”电池的负极移动
D. AgCl 是还原产物 讨论：（2012·江苏） （3）铝电池性能优越，Al-AgO 电池可用作水下动力电源，
其原理如右下图所示。

该电池反应的化学方程式为： 。