04、原电池原理及应用blank

1 第1课时 《原电池原理》教案 【引言】我们已经知道，锌是比较活泼的金属，能溶解于稀硫酸，而铜是不活泼的金属，不能溶解于稀硫酸。下面我们来观察两组实验。 【实验1】在盛有稀硫酸的烧杯中分别插入一根锌片和 铜片，观察实验现象。 【实验2】在【实验1】的烧杯中将锌片和铜片用导线连 接起来，再观察实验现象。 引导学生分析，铜片上发生了如下反应：2H++2e-=H2↑，铜片上的电子来自何方？ 【实验3】在【实验2】的基础上，将灵敏电流表连接在锌片和铜片之间，引导学生观察电流表指针的偏转。 【过渡】看来【实验2】的装置已经组成了一个小电池。我们把这样的装置称为原电池。今天，我们学习原电池的原理及其应用。 一、原电池

我们知道，物质发生化学反应时，常伴有化学能与热能、光能的相互转化。例如：氢气在氯气中燃烧，不仅能放热，还伴有发光现象。上述【实验2】的装置中已经实现了化学能转化为电能，这样的装置就是原电池。 1、原电池定义：将化学能转变为电能的装置叫原电池。 引导学生分析上述装置产生电流的原理，并结合电子流向分析原电池的正、负极。 2、原电池原理 负极—铁片：Fe-2e-=Fe2+ 发生氧化反应； 正极—铜片：2H++2e-=H2↑ 发生还原反应 3、电子和离子流向 电子流向（外电路）：负极(较活泼电极)→导线→正极（较不活泼电极） 离子流向（内电路）：阳离子→正极，阴离子→负极 引导学生讨论原电池的形成条件，在学生讨论的基础上，教师小结如下。 【思考1】该原电池总反应的离子方程式是什么？ 如果分别用稀盐酸替换稀硫酸，总反应的离子方程式是否有变化？ 如果分别用银片、铝片替换铜片，总反应的离子方程式是否有变化？ 【思考2】形成原电池的化学反应是否必须是氧化还原反应？为什么？化学反应NaCl+ AgNO3=AgCl↓+NaNO3可否形成原电池？ 4、原电池形成条件 （1）两个活泼性不同的电极（至少有一极为金属电极）；（2）两电极接触（导线连接或直接接触）；（3）电极插入电解质溶液中。 5、电解质溶液的变化 （1）质量变化：铁溶解，氢气放出，溶液质量增加； （2）pH变化：C（H+）不断下降，pH逐渐增大（3）浓度变化：C（H2SO4）下降，C（FeSO4）上升。 2

第2课时 《原电池原理》训练案 1、【08年重庆理综卷第12题】如题12图所示，将紧紧缠绕不同金属的铁钉放入培养皿中，再加入含有适量酚酞和NaCl的琼脂热溶液，冷却后形成琼胶（离子在琼胶内可以移动），下列叙述正确的是 （ ） A.a中铁钉附近呈现红色B.b中铁钉上发生还原反应 C.a中铜丝上发生氧化反应D.b中铝条附近有气泡产生 2、【07年广东化学卷第9题】科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池，利用细菌将有机物转化为氢气，氢气进入以磷酸为电解质的燃料电池发电。电池负极反应为 （ ） A.H2 + 2OH=2H2O+2eB.O2 + 4H+ + 4e = 2H2O C.H2 = 2H+ + 2eD.O2 + 2H2O + 4e = 4OH 3、【07年全国理综Ⅱ第10题】在盛有稀 H2SO4 的烧杯中放入用导线连接锌片和铜片，下列叙述正确的是（） A.正极附近的 SO4 2－ 离子浓度逐渐增大 B.电子通过导线由铜片流向锌片 C.正极有 O2 逸出 D.铜片上有 H2 逸出 4、【05年上海化学卷第10题】关于如图所示装置的叙述，正确的是（） A.铜是阳极，铜片上有气泡产生 B.铜片质量逐渐减少 C.电流从锌片经导线流向铜片 D.氢离子在铜片表面被还原 5、由铜、锌和稀硫酸组成的原电池中，下列叙述中正确的是（ ） A.溶液中的pH由大变小 B.负极附近C（Zn2+）逐渐增大 C.Zn、Cu两极上同时有气泡产生，则说明Zn片不纯D.溶液中硫酸的浓度不变 6、下列关于原电池的叙述正确的是（ ） A．原电池是化学能转变为电能的装置 B．构成原电池的正极和负极必须是两种不同的金属 C．原电池工作时，溶液中的阳离子向负极移动 D．原电池放电时，电流的方向是从负极到正极 7、铜、锌用导线连接插入硫酸铜溶液中，当导线中有0.2mol电子通过时，负极质量变化是（ ） A.增加6.5g B.减少6.5g C.减少5.6g D.增加5.6g 8、将铁片和铜片用导线连接置于同一浓硝酸溶液中，下列各叙述正确的是（ ） A．铁片上发生氧化反应Fe–3e－= Fe3+B．铜片上发生还原反应 2H++2e-=H2 C．铜片上发生氧化反应 Cu–2e- = Cu2+D．溶液中NO3-的浓度基本不变

9、把a、b、c、d四块金属浸泡在稀硫酸中，用导线两两相连可组成各种原电池，若a、b相连时a为负极；c、d相连时导线中电流方向为由d到c；a、c相连时c为正极；d放入b的硫酸盐溶液中d的表面有b析出。则这四种金属的活动顺序由强到弱为 （ ） A.abcd B.acdb C.cabd D.bdca 3

第3课时 《原电池的设计和电极方程式的书写》教案 【教学思路】（1）采用提问的方式复习原电池的相关知识：原电池的定义、原电池原理、原电池的构成条件；（2）采用学生上讲台板书的形式复习电子和离子流向、电解质溶液质量和pH的变化；（3）由浅入深根据给定的化学方程式设计对应的原电池装置，并写出有关电极方程式。 【导入】前面我们学习了《原电池》的有关知识，今天是《原电池》的复习课，我们首先简要回顾原电池的基本概念和原理，然后重点研究原电池的设计和电极方程式的书写问题。 一、原电池概念及原理复习

1、定义、原理、构成条件 【提问1】什么是原电池？从氧化还原反应的角度分析，原电池的负极和正极上各发生什么反应？构成原电池的条件是什么？

2、电子和离子流向、溶液的变化 【练习1】以Zn-Cu（电解质溶液为稀硫酸）原电池为例书写电极方程式，并标出电子和溶液中离子的流向，判断溶液质量、pH和溶质浓度的变化情况。

【过渡】在原电池的学习中，根据给定化学方程式设计原电池和电极方程式的书写是普遍的难点，本节课我们就重点学习这个内容。 二、原电池的设计和电极方程式的书写

【练习2】根据下列给定的化学方程式设计对应的原电池装置，并写出有关电极方程式：①Fe+CuSO4=FeSO4+Cu ②Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2

【提问2】根据给定化学方程式设计原电池并书写电极方程式的时候，你的思考过程是怎样的？请简要描述。 4

1、类型Ⅰ：原电池中仅负极材料参与电极反应（例如：练习2中的①和②） 【练习3】根据下列给定的化学方程式设计对应的原电池装置，并写出有关电极方程式：③Fe+NiO2+2H2O=Fe(OH)2+Ni(OH)2 （电解质溶液KOH溶液） ④Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O

2、类型Ⅱ：原电池中正、负极材料均参与电极反应（例如：练习3中的③和④） 【练习4】根据下列给定的化学方程式设计对应的原电池装置，并写出有关电极方程式： 原电池条件 原电池条件 ⑤2H2+O2=======2H2O（电解质溶液为KOH溶液） ⑥CH4+2O2+2KOH======K2CO3+3HQO

3、类型Ⅲ：原电池中正、负极材料均未参与电极反应（例如：练习4中的⑤和⑥） 【提问3】根据上述系列练习，请归纳书写原电池电极方程式的一般步骤 【小结】书写电极方程式的一般步骤： ①根据化合价的升降，判断正、负极材料及正、负极上发生反应的物质； ②同一电极上的反应要遵循电荷守恒； ③正、负极上得失电子总数应保证相等； ④电极上生成的新物质注意是否与电解质溶液反应。 【提问4】通过上述练习，我们再回头思考构成原电池的条件是否有需要修改的内容？

【巩固练习】根据下列给定的化学方程式设计对应的原电池装置，并写出有关电极方程式：⑦4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3（电解质溶液：海水） ⑧2Zn+O2+2H2SO4=2ZnSO4+2H2O

⑨Al-Mg在不同的电解质溶液中分别构成原电池甲、乙， 如下图所示。要求：指出各原电池中的负极材料并写出其 电极方程式。 甲池：负极材料； 负极电极方程式； 乙池：负极材料； 负极电极方程式。 5

第4课时 《原电池的设计和电极方程式的书写》训练案 1、【07年广东化学卷第9题】科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池，利用细菌将有机酸转化成氢气，氢气进入以磷酸为电解质的燃料电池发电。电池负极反应为（） A.H2+2OH-= 2H2O+2e-B.O2+4H++4e-= 2H2O C.H2=2H++2e-D.O2+2H2O+4e- = 4OH-

2、【06年天津理综卷第12题】我国首创的海洋电池以铝板为负极，铂网为正极，海水为电解质溶液，空气中的氧气与铝反应产生电流。电池总反应为：4A1+3O2+6H2O== 4A1(OH)3，下列说法不正确．．．的是（） A.正极反应式为：O2+2H2O+4e-=40H-B.电池工作时，电流由铝电极沿导线流向铂电极 C.以网状的铂为正极，可增大与氧气的接触面积 D.该电池通常只需更换铝板就可继续使用

3、【05年广东化学卷第15题】一种新燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇（Y2O3）的氧化锆（ZrO2）晶体，在熔融状态下能传导O2-。下列对该燃料说法正确的是 （ ） A.在熔融电解质中，O2－由负极移向正极 B.电池的总反应是：2C4H10+13O2→8CO2+10H2O C.通入空气的一极是正极，电极反应为：O2+4e-=2O2- D.通入丁烷的一极是正极，电极反应为：C4H10-26e-+13O2-=4CO2+5H2O

4、【05年江苏化学卷第14题】高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为：3Zn+2K2FeO4+8H2O 3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH。下列叙述不正确．．．的是（ ） A．放电时负极反应为：Zn－2e－+2OH－====Zn(OH)2 B．充电时阳极反应为：Fe(OH)3－3e－+5OH－====FeO42－+4H2O C．放电时每转移3mol电子，正极有1molK2FeO4被氧化 D．放电时正极附近溶液的碱性增强

5、【05年天津理综第12题】我国首创的海洋电池以铝板为负极，铂网为正极，海水为电解质溶液，空气中的氧气与铝反应产生电流。电池总反应为：4A1＋3O2＋6H2O＝4A1(OH)3，下列说法不正确的是（ ） A.正极反应式为：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－B.电池工作时，电流由铝电极沿导线流向铂电极 C.以网状的铂为正极，可增大与氧气的接触面积 D.该电池通常只需更换铝板就可继续使用