高二化學(xué)教案：《原電池的工作原理》教學(xué)設(shè)計(jì)

　　本文題目：高二化學(xué)教案：原電池的工作原理

　　原電池的工作原理

　　一.知識(shí)再現(xiàn)

　　1.原電池定義：

　　2.原電池構(gòu)成條件：1)

　　2)

　　3)

　　4)

　　3.按你的理解畫出一個(gè)原電池，寫出電極反應(yīng)和總反應(yīng)

　　4.完成課本13頁(yè)、14也活動(dòng)與探究

　　二、討論完成例1. 銀器皿日久表面逐漸變黑色，這是由于生成硫代銀，有人設(shè)計(jì)用原電池原理加以除去，其處理方法為：將一定濃度的食鹽溶液放入一鋁制容器中，再將變黑的銀器浸入溶液中，放置一段時(shí)間后，黑色會(huì)褪去而銀不會(huì)損失。

　　試回答：在此原電池反應(yīng)中，負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)為 ;正極發(fā)生的反應(yīng)為 ;

　　反應(yīng)過程中產(chǎn)生臭雞蛋氣味的氣體，原電池總反應(yīng)方程式為

　　三、自我檢測(cè)

　　1. 氫氧燃料電池是將H2和O2分別通入電池，穿過浸入20%~40%的KOH溶液的多孔碳電極，其電極反應(yīng)式為：H2+2OH--2e-=2H2O和1/2O2+H2O+2e-=2OH-，則下列敘述正確的是( )

　　A.通H2的一極是正極，通O2的一極是負(fù)極

　　B.通O2的一極是正極，通H2的一極是負(fù)極

　　C.工作一段時(shí)間后電解質(zhì)溶液pH增大

　　D.工作時(shí)負(fù)極區(qū)附近pH減小

　　2. 將鋅片和銀片接觸放入相同物質(zhì)的量濃度的下列溶液中，反應(yīng)一段時(shí)間后，溶液質(zhì)量減輕的是( )

　　A.氯化鋁 B.硫酸銅 C.硝酸銀 D.稀硫酸

　　3. 在空氣中，鋼鐵與食鹽水接觸，發(fā)生電化腐蝕，在正極上發(fā)生的電極反應(yīng)是( )

　　A.Fe-2e- === Fe2+ B.2H+2e- ==== H?2↑

　　C.Na++e- === Na D.2H2O+O2+4e- ==== 4OH-

　　4. 鋰電池是新型高能電池，它以質(zhì)輕.容量大而受到重視。目前已經(jīng)制成多種功能的鋰電池。某種鋰電池的總反應(yīng)可表示為：Li+MnO2 LiMnO2。若該電池提供0.5C電量，則消耗正極材料的質(zhì)量約為(其他損耗忽略不計(jì))( )

　　A.3.5g B.7g C.4.52×10-4g D.43.5g

　　5.銀鋅電池廣泛用作各種電子儀器的電源，它的充電和放電過程可以表示為( )

　　2Ag+Zn(OH)2 Ag2O+Zn+H2O

　　在此電池放電時(shí)，負(fù)極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是( )

　　A. Ag B. Zn(OH)2 C. Ag2O D. Zn

　　6.下圖各容器中盛有海水，鐵在其中腐蝕時(shí)由快到慢的順序是( )

　　A.(4)>(2)>(1)>(3) B.(2)>(1)>(3)>(4)

　　C.(4)>(2)>(3)>(1) D.(3)>(2)>(4)>(1)

　　7.某學(xué)生想制作一種家用環(huán)保型消毒液發(fā)生器，用石墨作電極電解飽和氯化鈉溶液，通電時(shí)，為使Cl2被完全吸收，制得有較強(qiáng)殺菌能力的消毒液，設(shè)計(jì)了如圖的裝置，則對(duì)電源電極名稱和消毒液的主要成分判斷正確的是( )

　　A. a為正極，b為負(fù)極;NaClO和NaCl

　　B. a為負(fù)極，b為正極;NaClO和NaCl

　　C. a為陽(yáng)極，b為陰極;HClO和NaCl

　　D. a為陰極，b為陽(yáng)極;HClO和NaCl

　　8. 右圖是電解CuCl2溶液的裝置，其中c、d為石墨電極。則下列有關(guān)的判斷正確的是( )

　　A. a為負(fù)極、b為正極

　　B. a為陽(yáng)極、b為陰極

　　C. 電解過程中，d電極質(zhì)量增加

　　D. 電解過程中，氯離子濃度不變

　　9. 隨著人們生活質(zhì)量的不斷提高，廢電池必須進(jìn)行集中處理的問題被提到議事日程，其首要原因是( )

　　A. 利用電池外殼的金屬材料

　　B. 防止電池中汞、鎘和鉛等重金屬離子對(duì)土壤和水源的污染

　　C. 不使電池中滲泄的電解液腐蝕其他物品

　　D. 收其中石墨電極

　　10. 鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí)，負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)是( )

　　A. 2H++2e- H?2? B. 2H2O+O2+4e- 4OH-

　　C. Fe-2e- Fe2+ D. 4OH--4e- 2H2O+O2

　　11.下列敘述正確的是( )

　　①鋅跟稀硫酸反應(yīng)制取氫氣，加入少量硫酸銅溶液能加快反應(yīng)速率

　　②鍍層破損后，白鐵(鍍鋅的鐵)比馬口鐵(鍍錫的鐵)更易腐蝕

　�、垭婂儠r(shí)，應(yīng)把鍍件置于電解槽的陰極

　�、芤睙掍X時(shí)，把氧化鋁加入液態(tài)冰晶石中成為熔融體后電解

　�、蒌撹F表面常易銹蝕生成Fe2O3?nH2O

　　A.①②③④⑤ B.①③④⑤ C.①③⑤ D.②④

　　12.燃料電池是燃料(例如CO，H2，CH4等)跟氧氣或空氣起反應(yīng)，將此反應(yīng)的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置，電解質(zhì)通常是KOH溶液。下列關(guān)于甲烷燃料電池的說法不正確的是( )

　　A. 負(fù)極反應(yīng)式為CH4+10OH--8e=CO32-+7H2O

　　B. 正極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e=4OH-

　　C. 隨著不斷放電，電解質(zhì)溶液堿性不變

　　D. 甲烷燃料電池的能量利用率比甲烷燃燒的能量利用率大

　　13. 如圖所示，在大試管里放入一段光亮無銹的彎成螺旋狀的鐵絲，把試管倒插入水中，把這個(gè)裝置這樣放置

　　約一周后，觀察到鐵絲發(fā)生的變化是 ，

　　原因是 。試管里的水面會(huì)上升，

　　最終上升高約為 ，原因是 。

　　14. 從某鋁鎂合金上剪下一小片(其質(zhì)量為2.0g)，立刻投入盛有20mL5mol?L-1氫氧化鈉溶液的小燒杯中。

　　(1)由反應(yīng)開始到反應(yīng)結(jié)束，可能觀察到燒杯中的現(xiàn)象依次為 。

　　(2)反應(yīng)開始時(shí)，合金片表面產(chǎn)生氣泡較慢，其原因是 ，一段時(shí)間后反應(yīng)速率相當(dāng)快，其原因是 。

　　(3)寫出合金片與溶液反應(yīng)時(shí)可能形成的微電池的負(fù)極材料是 正極的電極反應(yīng)式： 。

　　(4)若要利用該反應(yīng)來測(cè)定合金中鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，還應(yīng)測(cè)定哪些數(shù)據(jù)(如有多種可能，請(qǐng)逐一寫出)?答：

　　15. 有人設(shè)計(jì)以鉑和鋅為電極材料，埋入人體作某種心臟病人的心臟起搏器的能源，它依靠人體血液中有一定濃度的O2和H2O進(jìn)行工作。

　　(1)正極材料是 ，電極反應(yīng)為 。

　　(2)負(fù)極材料是 ，電極反應(yīng)為 。

　　16. 工業(yè)上處理含Cr2O72-的酸性工業(yè)廢水用以下方法：①往工業(yè)廢水中加入適量的NaCl，攪拌均勻;②用Fe為電極進(jìn)行電解，經(jīng)過一段時(shí)間有Cr(OH)3和Fe(OH)?3沉淀生成，③過濾回收沉淀，廢水達(dá)排放標(biāo)準(zhǔn)，試回答：

　　(1)電解時(shí)的電極反應(yīng)，陽(yáng)極 ，陰極 。

　　(2)寫出Cr2O72-轉(zhuǎn)變成Cr3+的離子反應(yīng)

　　(3)電解過程中Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀是怎樣產(chǎn)生的?

　　(4)能否將Fe電極改成石墨電極?為什么?

　　17. 碘缺乏癥遍及全球，多發(fā)于山區(qū)，為控制該病的發(fā)生，我國(guó)政府規(guī)定在食鹽中添加碘酸鉀(KIO3)。據(jù)此回答下列問題。

　　(1)可用鹽酸酸化的碘化鉀淀粉溶液檢驗(yàn)食鹽中的碘酸鉀，反應(yīng)的化學(xué)方程式為 ，現(xiàn)象是 。

　　(2)可用電解方法制得碘酸鉀。以石墨為陽(yáng)極，不銹鋼為陰極來電解KI溶液，總反應(yīng)方程式為KI+3H2O====KIO3+3H2↑。若計(jì)劃每分鐘生產(chǎn)5.35g KIO3，電流強(qiáng)度應(yīng)不低于 A。

　　(3)碘元素位于周期第 周期 主族。其最高價(jià)氧化物的水化物酸性比HClO4 (填強(qiáng)或弱)，其氫化物的還原性比HCl (填強(qiáng)或弱)。

　　18. 航天技術(shù)中使用的氫氧燃料電池具有高能、輕便、無污染等優(yōu)點(diǎn)。氫氧燃料電池有酸式和堿式兩種，它們放電時(shí)的總反應(yīng)均可表示為：2H2+O2 2H2O。酸式燃料電池中的電解質(zhì)是酸，其負(fù)極反應(yīng)為：2H2-4e- 4H+。電池的電解質(zhì)是堿，其正極反應(yīng)為：O2+2H2O+4e- 4OH-，則負(fù)極反應(yīng)為 。

　　19. 鉛蓄電池放電時(shí)的總反應(yīng)方程式為：PbO2+Pb+2H2SO4 2PbSO4+2H2O

　　據(jù)此判斷其正極是 ，負(fù)極是 ，電解質(zhì)溶液是 ，正極反應(yīng)是 ，負(fù)極反應(yīng)是 ，當(dāng)轉(zhuǎn)移0.5N?A個(gè)電子時(shí)，蓄電池內(nèi)消耗H2SO4的物質(zhì)的量為 。

　　20. 由銅片、鋅片和200mL稀H2SO4組成的原電池中，若鋅片發(fā)生電化學(xué)腐蝕，則當(dāng)銅片上放出3.36L(標(biāo)態(tài))氣體時(shí)，硫酸恰好全部作用完。試計(jì)算：

　　(1)產(chǎn)生這些氣體消耗了多少克鋅

　　(2)有多少個(gè)電子通過了導(dǎo)線

　　(3)200mL稀H2SO4的物質(zhì)的量濃度是多少。

　　五. 能力提高

　　1. 常用的鈕扣式銀鋅電池，放電時(shí)的電極反應(yīng)式分別為：

　　Zn極：Zn+2OH-+2e- Zn(OH)2

　　Ag2O極：Ag2O+H2O+2e- 2Ag+2OH-則下列說法中不正確的是( )

　　A.放電過程中[OH-]不變 B. Zn為負(fù)極而Ag2O為正極

　　C.電解質(zhì)溶液呈堿性 D. 電子從Ag2O流出經(jīng)用電器流入Zn極

　　2. 下圖各燒杯中盛有海水，鐵在其中被腐蝕由快到慢的順序?yàn)? )

　　A.②①③④ B.④③①② C.④②①③ D.③②④①

　　3. 鐵釘和碳棒用導(dǎo)線連接后，浸入0.01mol?L-1的食鹽溶液中，可能發(fā)生( )

　　A.碳棒上放出Cl2 B.碳棒附近產(chǎn)生OH-

　　C.碳棒上放出O2 D.鐵釘被氧化

　　4. 以下現(xiàn)象與電化腐蝕無關(guān)的是( )

　　A.黃銅(銅鋅)制作的銅鑼不易產(chǎn)生銅綠

　　B.生鐵比純鐵易生銹

　　C.鐵質(zhì)器件附有銅質(zhì)配件，在接觸處易生鐵銹

　　D.銀質(zhì)獎(jiǎng)牌久置后表面變暗

　　5. 關(guān)于金屬腐蝕的如下各敘述中，正確的是( )

　　A.金屬被腐蝕的本質(zhì)是：M+nH2O=M(OH)n+ H2↑

　　B.馬口鐵(錫鐵)鍍層破損后被腐蝕時(shí)，首先是鍍層被氧化

　　C.金屬在一般情況下發(fā)生的電化學(xué)腐蝕主要是吸氧腐蝕

　　D.常溫下，置于空氣中的金屬主要發(fā)生化學(xué)腐蝕

　　6. 微型紐扣電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應(yīng)用。有一種銀鋅電池，其電極分別為Ag2O和Zn，電解質(zhì)溶液為KOH，電極反應(yīng)為：Zn+2OH--2e- ==== ZnO+H2O，Ag2O+H2O+2e- ==== 2Ag+2OH-，總反應(yīng)式為：Ag2O+Zn ==== 2Ag+ZnO。根據(jù)上述反應(yīng)式，下列說法正確的是( )

　　A. 在使用過程中，電池負(fù)極區(qū)溶液的pH減小

　　B. 使用過程中，電子由Ag2O極經(jīng)外電路流向Zn極

　　C.Z n是負(fù)極，Ag2O是正極

　　D. Zn電極發(fā)生還原反應(yīng)，Ag2O電極發(fā)生氧化反應(yīng)

　　7 有甲、乙、丙、丁四種金屬。將甲、乙用導(dǎo)線相連放入稀H2SO4中可以看到乙慢慢地溶解，而甲的表面有氣體逸出。把丁放到乙的硝酸鹽溶液中后，丁的表面覆蓋一層乙的單質(zhì)。用石墨電極電解含相同物質(zhì)的量濃度的甲和丙兩種金屬的鹽溶液，丙的單質(zhì)先析出。將甲放入稀鹽酸中有H2析出。已知四種金屬中有一種是銅。根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)判斷銅是( )

　　A.甲 B.乙 C.丙 D.丁

　　8.在25℃時(shí)，將兩個(gè)鉑電極插入一定量的飽和Na2SO4溶液中，進(jìn)行電解，通電一段時(shí)間后，在陽(yáng)極逸出amol氣體，同時(shí)有WgNa2SO4?10H2O析出，若溫度不變，則此時(shí)剩余硫酸鈉溶液的質(zhì)量百分比濃度為( )

　　A. B.

　　C. D.

　　9. 美國(guó)阿波羅宇宙飛船上使用的氫氧燃料電池

　　是一種新型的化學(xué)電池，其構(gòu)造如圖所示;兩個(gè)電極

　　均由多孔性碳制成，通入的氣體由孔隙中逸出，并在

　　電極表面放電。

　　(1)a極是 極，b極是 極，電極

　　反應(yīng)式分別為 ， 。

　　(2)飛船上宇航員的生活用水由燃料電池提供。已知這種電池發(fā)1度電時(shí)能生成350g水，試計(jì)算能量轉(zhuǎn)化率。

　　[2H2(g)+O2(g) 2H2O(l)+572kJ]

　　(3)這種電池的輸出電壓為1.2V。要使標(biāo)有1.2V，1.5W的小燈泡連續(xù)發(fā)光0.5h，應(yīng)消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下的H2多少升?

　　(4)氫氣是燃料電池最簡(jiǎn)單的燃料，雖然使用方便，卻受到價(jià)格和來源的限制。常用的燃料，往往是某些碳?xì)浠�合物，如甲�?天然氣)、汽油等。請(qǐng)寫出將圖中H2換成CH4時(shí)所構(gòu)成的甲烷燃料電池中a極的電極反應(yīng)式： 。此時(shí)電池內(nèi)總的反應(yīng)方程式為 。

　　10. 將含有KCl、CuBr2、Na2SO4三種物質(zhì)的水溶液(分別為1mol/L)用鉑電極電解，且電解足夠長(zhǎng)的時(shí)間。有以下結(jié)論：

　�、偃芤褐袔缀鯖]有Br-;②電解液變?yōu)闊o色;③最終溶液顯堿性;④K+、Na+和SO42-的濃度幾乎沒有變化。其中正確的是( )

　　A.①②③ B.只有③ C.①④ D.①②③④

　　六、高考聚焦

　　1. 鎳鎘(Ni-Cd)可充電電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應(yīng)用，它的充放電反應(yīng)按下式進(jìn)行：

　　Cd(OH)2+2Ni(OH)2 Cd+2NiO(OH)+2H2O由此可知，該電池放電時(shí)的負(fù)極材料是( )

　　A.Cd(OH)2 B.Ni(OH)?2 C.Cd D.NiO(OH)

　　2. 熔融鹽燃料電池具有高的發(fā)電效率，因而受到重視，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融鹽混合物做電解質(zhì)，CO為陽(yáng)極燃?xì)猓�空氣與CO2的混合氣為陰極助燃?xì)�，制得�?50℃下工作的燃料電池，完成有關(guān)的電池反應(yīng)式：

　　陽(yáng)極反應(yīng)式：2CO+2CO32- 4CO2+4e-

　　陰極反應(yīng)式：

　　總電池反應(yīng)：

　　3. 下列關(guān)于銅電極的敘述不正確的是( )

　　A. 銅鋅原電池中銅是正極 B. 用電解法精煉銅時(shí)銅作陽(yáng)極

　　C. 在鍍件上鍍銅時(shí)可用銅作陽(yáng)極 D. 電解稀H2SO4制H2、O2時(shí)銅做陽(yáng)極

　　解析：由題意“黑色褪去而銀不會(huì)損失”發(fā)生變化Ag2S→Ag，顯然這是考察原電池的正極反應(yīng)：Ag2S+2e-=2Ag+S2-，負(fù)極反應(yīng)為活潑金屬發(fā)生氧化反應(yīng)：Al-3e-=Al3+。正極生成的S2-和負(fù)極生成的Al3+在溶液中發(fā)生雙水解：2Al3++3S2-+6H2O=2Al(OH)3↓+3H2S↑。

　　答案：Al-2e-=Al3+ Ag2S+2e-=2Ag+S2-

　　3Ag2S+2Al+6H2O=6Ag+2Al(OH)3↓+3H2S↑