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1．理解并掌握原電池的構成條件以及工作原理。 2．學會如何判斷電源的正負極。 3．了解常用電池的種類、性能以及新型電池的發(fā)展趨勢。 4．學會利用原電池原理分析日常生活中的相關問題。,課題1 電池探秘,如何判斷電池的正負極？ 提示 在電池中，區(qū)分正負極可從氧化還原反應的角度，即正極發(fā)生還原反應，負極發(fā)生氧化反應，反應中失去電子，電流流入，溶液中陰離子移向負極，陽離子移向正極。,1.電池是把 轉化成 的裝置，其實質是發(fā)生了 反應。以銅、鋅原電池為例， 片失去電子，電子經導線流向 片，溶液中的H＋從 片上得到電子被 成氫原子，繼而結合成氫分子，在 片上放出，其中電子流出的極為 極，發(fā)生 反應，電子流入的極為 極，發(fā)生 反應，總的電池反應式為 。,化學能,電能,氧化還原,鋅,銅,銅,還原,銅,負,氧化,正,還原,Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑,(1) ，(2) ，(3) ，(4) 。,2．形成原電池的條件,活潑性不同的電極,電解質溶液,閉合回路,自發(fā)進行的氧化還原反應,PbO2,Pb,(1)原理：利用 和 間的 提供電能的電池。 (2)最大的特點是 。 (3)氫氧燃料電池：正極輸入 ，負極輸入 ，電解質 ，總反應為 。 (4)優(yōu)點：效率高，無污染，裝置可重復使用。,3．燃料電池,燃料,氧化劑,氧化還原反應,工作時不斷地從外界輸入燃料和,氧化劑,氧氣,氫氣,KOH,2H2＋O2===2H2O,4．化學電池的表示方法為：(－)負極(＋)|電解質|正極(＋)，請用這種方法表示下列原電池 鋅錳干電池： ， 鋅氧化汞電池： ， 鉛蓄電池： ， 氫氧燃料電池： ， 銅鋅原電池： ， 堿性鋅錳電池： 。,(－)Zn|NH4Cl，ZnCl2|MnO2，C(＋),(－)Zn|KOH|HgO，C(＋),(－)Pb|H2SO4|PbO2(＋),(－)Pt，H2|KOH|O2，Pt(＋),(－)Zn|H2SO4|Cu(＋),(－)Zn|KOH|MnO2，C(＋),【慎思1】 原電池兩極的判斷。 提示 規(guī)律：負氧正還。 一般是活潑金屬作負極，不活潑金屬或導電的非金屬作正極，但不一定是兩極材料發(fā)生反應。電池負極——電子流出的極——失電子的極——活潑金屬發(fā)生氧化反應。 電池正極——電子流入的極——得電子的極——還原反應。,【慎思2】 如何判斷某種裝置是否是原電池？ 提示 原電池的工作原理是要有電子的定向移動形成電流，所以看哪種裝置可以形成原電池，就要看這一裝置是否滿足下列四個條件： (1)能發(fā)生氧化還原反應。 (2)有活潑性不同的兩極材料。 (3)有電解質溶液。 (4)能構成閉合回路。,【例1】 氫氧燃料電池是符合綠色化學理念的新型發(fā)電裝置。如右圖為電池示意圖，該電池電極表面鍍一層細小的鉑粉，鉑吸附氣體的能力強，性質穩(wěn)定，請回答： (1)氫氧燃料電池的能量轉化主要形式是________，在導線中電子流動方向為________(用a、b表示)。 (2)負極反應式為_________________。 (3)電極表面鍍鉑粉的原因為_____。,解析 (1)原電池的工作原理是將化學能轉化成電能。由于燃料電池的電池反應式就是它燃燒的化學方程式，所以該燃料電池的電池反應式為：2H2＋O2===2H2O，其中氫元素從零價升至＋1價，失去電子，即電子從a流向b。(2)負極為失去電子的一極，即H2失電子生成H＋，由于溶液是堿性的，故電極反應式左右應各加上OH－。(3)鉑粉的接觸面積大，可以加快化學反應速率。(4)Ⅰ.Li從零價升至＋1價，作還原劑。Ⅱ.H2O中的H從＋1價降至H2中的零價，作氧化劑。,答案 (1)由化學能轉變?yōu)殡娔?由a到b (2)2H2＋4OH－－4e－===4H2O或 H2＋2OH－－2e－===2H2O (3)增大電極單位面積吸附H2、O2的分子數(shù)，加快電極反應速率 (4)Li H2O,【體驗1】 下列裝置能夠組成原電池的是 ( )。,解析 構成原電池要有四個基本條件：電解質溶液、兩個活潑性不同的電極并插入電解質溶液中構成閉合回路、可以自發(fā)進行的氧化還原反應。四個條件相互聯(lián)系，不能孤立。B項中電極均為Cu，D項中所用乙醇為非電解質，不可。 答案 AC,1．原電池正負極的判斷,原電池有兩個電極，一個是正極，一個是負極，判斷正極和負極的方法是： (1)由組成原電池兩極的電極材料判斷。一般是活潑性強的金屬為負極，活潑性較弱的金屬或能導電的非金屬為正極。 (2)根據(jù)外電路中電流方向或電子流動方向判斷。電流是由正極流向負極；電子流動方向是由負極流向正極。,(3)根據(jù)原電池里電解質溶液內離子的定向移動方向判斷。在原電池的電解質溶液內，陽離子移向的極是正極，陰離子移向的極是負極。 (4)根據(jù)原電池兩極發(fā)生的變化來判斷，原電池的負極總是失電子發(fā)生氧化反應，其正極總是得電子發(fā)生還原反應。 (5)依據(jù)現(xiàn)象判斷。溶解的一極為負極，增重或者有氣體放出的一極為正極。,原電池正、負極的判斷圖示：,(1)一般電極反應式的書寫,2．電極反應式的書寫,【例2】 ?關于如圖所示的原電池，下列說法正確的是 ( )。,A．電子從鋅電極通過電流表流向銅 電極 B．鹽橋中的陰離子向硫酸銅溶液中 遷移 C．鋅電極發(fā)生還原反應，銅電極發(fā) 生氧化反應 D．銅電極上發(fā)生的電極反應是2H＋ ＋2e－===H2↑,解析 由原電池裝置圖可知，負極為Zn，發(fā)生反應：Zn－2e－===Zn2＋；正極為Cu，發(fā)生反應：Cu2＋＋2e－===Cu。鹽橋中的陰離子向ZnSO4溶液中遷移；陽離子向CuSO4溶液中遷移。所以正確答案為A項。 答案 A,【體驗2】 根據(jù)下列氧化還原反應設計一個原電池：2FeCl3＋Fe===3FeCl2。 要求：(1)畫出此原電池的裝置圖，裝置可采用燒杯和鹽橋。,,(2)注明原電池的正、負極和外電路中電子的流向。 __________________________________________________ (3)寫出兩個電極上發(fā)生的電極反應。 _______________________________________________________________________________________________________________________________________________,思路點撥 根據(jù)原電池的構成條件——發(fā)生還原反應的一極作正極(或在正極上發(fā)生還原反應)，發(fā)生氧化反應的一極作負極(或在負極上發(fā)生氧化反應)。,解析 分析題目所給反應知，固體鐵中鐵元素的化合價升高，發(fā)生氧化反應，應作原電池的負極；FeCl3中鐵元素的化合價降低，發(fā)生還原反應，但因FeCl3易溶于水，不能直接作電極，所以要選用一種活動性比鐵弱且與FeCl3溶液不反應的固體作輔助電極，這里可以采用石墨棒或銀棒等。左、右兩個半電池中電解質溶液依次為FeCl2溶液、FeCl3溶液，兩個半電池要用裝有飽和KCl溶液的鹽橋溝通。,答案 (1)裝置圖如下： (2)電池的正負極及外電路中電子的流向如上圖所示。 (3)負極(Fe)：Fe－2e－===Fe2＋ 正極(C或Ag)：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋,1．鋅錳干電池,普通鋅—錳干電池的結構,負極：Zn－2e－===Zn2＋ 正極：2NH＋2e－===2NH3↑＋H2↑ 總反應式為：Zn＋2NH===Zn2＋＋2NH3↑＋H2↑ 2MnO2＋H2===2MnO(OH) ZnCl2＋4NH3===[Zn(NH3)4]Cl2 其他干電池：堿性鋅—錳干電池、銀—鋅紐扣電池等 優(yōu)點：攜帶方便 缺點：電量小，污染大,2．鉛酸蓄電池,蓄電池的結構,(1)燃料電池：把能源中的燃料燃燒反應的化學能直接轉化為電能的“能量轉換器”。 燃料電池中，氫氣、甲烷、煤氣等燃料作負極燃氣；氧氣、空氣、氯氣等氧化劑作正極助燃氣。,3．燃料電池,(2)氫氧燃料電池,氫氧燃料電池構造示意圖,用氫氣和氧氣作為電極燃氣，鉑或活性炭作電極，40%的氫氧化鉀溶液作電解質溶液。 負極反應式：2H2＋4OH－－4e－===4H2O 正極反應式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 總反應式：2H2＋O2===2H2O,【例3】 控制適合的條件，將反應2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2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(fā)生氧化反應 B．反應開始時，甲中石墨電極上Fe3＋被還原 C．電流計讀數(shù)為零時，反應達到化學平衡狀態(tài) D．電流計讀數(shù)為零后，在甲中溶入FeCl2固體，乙中石墨電極為負極,解析 反應開始后，乙中石墨電極上發(fā)生的反應為2I－－2e－===I2，為氧化反應，A說法正確；甲中石墨電極上發(fā)生的反應為2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋，F(xiàn)e3＋被還原，B正確；電流計讀數(shù)為零時，電極上得到和失去的電子數(shù)相等，反應達到化學平衡狀態(tài)，C正確；電流計讀數(shù)為零(反應達到化學平衡狀態(tài))后，在甲中溶入FeCl2固體，則平衡向逆反應方向移動，I2被還原，乙中的石墨電極為正極，D錯誤。 答案 D,【體驗3】 下圖是鋅、銅和稀硫酸形成的原電池，某實驗興趣小組同學做完實驗后，在讀書卡片上記錄如下：,序號：28 時間：2011.4.5 實驗后的記錄： ①Zn為正極，Cu為負極 ②H＋向負極移動 ③電子流動方向為Zn→Cu ④Cu極有H2產生 ⑤若有1 mol電子流過導線，則產生的H2為0.5 mol ⑥正極反應式：Zn－2e－===Zn2＋,,卡片上的描述合理的是 ( )。 A．①②③ B．③④⑤ C．①⑤⑥ D．②③④ 解析 構成原電池的正極是Cu，負極是Zn，故①錯誤；電子從負極Zn流出，流向正極Cu，H＋向正極移動，在Cu上得電子：2H＋＋2e－===H2↑，故②錯誤、③、④正確；此原電池負極上發(fā)生的反應是Zn－2e－===Zn2＋，⑥錯誤；總反應方程式：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑，當有1 mol e－通過時，產生H2為0.5 mol，故⑤正確。 答案 B,【體驗4】 燃料電池是使氣體燃料氧化直接產生電流的裝置，燃料電池的研究是本世紀最具挑戰(zhàn)性的課題之一。最近有人制造了一種燃料電池，一個電極通入空氣，另一電極通入丁烷，電池的電解質是摻雜了Y2O3(三氧化二釔)的ZrO2(二氧化鋯)晶體，它在高溫下能傳導O2－。試回答下列問題： (1)該電池放電時的化學反應方程式為：___________。,(2)該燃料電池的電極反應式為： 正極：13O2＋52e－===26O2－ 負極：2C4H10＋26O2－－52e－===8CO2＋10H2O 則固體電解質中的O2－向________極移動(填“正”或“負”)。 (3)某金屬的相對原子質量為52.00，用上述電池電解該金屬的一種含氧酸鹽的酸性水溶液時，陽極每放出3 360 mL(標準狀況)氧氣，陰極析出金屬10.4 g，在該含氧酸鹽中金屬的化合價為________，在該實驗中，若不考慮能量的損失，電池中消耗丁烷的質量最少是________g(結果精確至0.01 g)。,答案 (1)2C4H10＋13O2===8CO2＋10H2O (2)負 (3)＋3 1.34,【案例】 小強家的電線晚上出了問題，一處銅線和鋁線的接頭處“長滿了灰色、綠色的粉末”。只有鋁銅接頭處易生銹嗎？不同金屬的接頭處都易生銹嗎？,解析 通過設計對比實驗：在相同的條件下，比較同種金屬相接和不同種金屬相接，各自接口處銹蝕的程度即可回答。 答案 找來銅絲、鋁絲、鐵絲和鋅條，將四種不同金屬兩兩相連，同種金屬與同種金屬間也相連，共組合成10組導線接頭。把它們共同放置在室外某處，經過一段時間的風吹雨淋之后，再觀察它們生銹的情況。幾個月后出現(xiàn)的現(xiàn)象應是：不同種金屬的接口處銹蝕比較嚴重。,