2022年高中化学第一章第节第课时原电池的工作原理化学电源导学案鲁科版选修.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀教案第 3 节 化学能转化为电能电池第 1 课时原电池的工作原理化学电源【课前学案导学】 精准定位教学目标展现（教案）学习目标导航（学案）1. 明白原电池的工作原理,能写出电极反应和电池反应方程式；2. 把握构成原电池的条件；3. 明白常见化学电源的种类、工作原理和用途； 自主梳理基础学问导航（教案、学案共有）一、原电池1. 原电池是 _ 的装置；2. 原电池的构成条件：（1）两个活泼性不同的电极 ; （2）_ ；（3）_; 4_ ；3. 电极负极：电子 _的一极,发生 _反应的一极,电流 _的一极；正极：电子 _的一极,发生 _

2、反应的一极,电流 _的一极4. 原电池的工作原理（以铜锌原电池为例,电解质是稀硫酸）负极：材料 Zn,发生氧化反应,电极反应为：_ 正极：材料 Cu,发生仍原反应,电极反应为：_ 电池的总反应为：_ 二、化学电源1作为化学电源的电池有_电池、 _电池、 _电池；其中可能造成环境污染的是 _电池；可反复充放电的是 _电池；2氢氧燃料电池1 电解质是 H2SO4溶液 负极： _ 正极： _ 2 电解质是 KOH溶液 负极： _ ；正极： _名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 3 电池的总反应：名师精编优秀教案_ 自主梳理参

3、考答案一、 1、化学能电能2、（2）两电极必需浸在电解质溶液中；（ 3）形成闭合回路；（4）能自发地进行氧化仍原反应；3、流出 氧化 流入 流入 仍原 流出4、Zn2e Zn 2H +2e H 2 Zn+2H +=Zn 2+H 2二、 1、一次、二次、燃料 一次 二次2、1负极： 2H 2 4e- + 4OH-= 4H 2O 正极： O2+ 4H +4e- = 2H 2O 2负极：2H2 4e- + 4OH- = 4H 2O；正极：O2 + 2H 2O + 4e- = 4OH-3 2H 2+ O2= 2H 2O 一次电池；可反复充放电的是二次电池；【课堂探究导学】 合作探究 - 名师保驾护航探

4、究一： 原电池正负极的判定依据构成原电池的电池材料判定：活泼金属做负极；依据电子流向或电流方向确定：电子流出的一极或电流流入的一极为负极依据氧化仍原反应确立：发生氧化反应（仍原剂）的一般为负极；特殊提示 原电池的电极类型不仅跟电极材料有关,仍与电解质溶液的性质有关；如镁铝电极在稀硫酸中构成原电池,原电池,铝为负极,镁为正极；探究二：原电池的设计镁为负极, 铝为正极； 而镁铝电极在氢氧化钠溶液中构成从理论上讲,任何一个自发进行的氧化仍原反应,都可以设计成原电池；基本依据： 构成原电池的基本条件,也是进行原电池设计的基本依据：（1）活泼程度不同的电极；（2）电解质溶液； （ 3）闭合回路；探究三：

5、电解质溶液及电极材料的挑选（1）电解质溶液的挑选电解质是使负极放电的物质；因此电解质溶液一般要能够与负极腐蚀反应,或者电解质溶液中溶解的其他物质与负极腐蚀反应；但是假如两个半反应分别在两个容器中进行,（中间连接盐桥） ,就左右两个容器中的电解质溶液挑选与电极材料相同的阳离子的盐溶液；如在铜锌硫酸盐构成的原电池中,负极金属锌浸泡在含有 金属铜浸泡在含有 Cu2+的电解质溶液中；（2）电极材料的挑选Zn2+的电解质溶液中,而正极在原电池中, 挑选仍原性强的金属做负极,易导电且比负极活动性弱的物质作正极,并且原电池的电极必需能导电；电池中的负极必需能够与电解质溶液反应,简单失去电子, 因此负极一般是

6、活泼的金属材料；正极和负极之间产生的电势差是电子（阴、阳离子）移动的动力；特殊提示设计燃料电池,其电极和电解质溶液的挑选和一般电池不同：名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀教案（1）燃料电池的电极反应物为外界不断通入的燃料和氧化剂,电极本身不参加反应,故其电极可使用相同的惰性电极；（2）燃料电池的电解液未必能与电极反应物直接反应,但一般为酸或碱,如氢氧燃料电池； 典例剖析 - 名师释疑助航【例 1】由铜、锌和稀硫酸组成的原电池工作时,电解质溶液的pH 怎样变化（）A.不变 B.先变小后变大 C.逐步变大

7、D.逐步变小答案 D 解析依据原电池工作的总反应：Zn + 2H = Zn 2+ + H 2 , 只要原电池不断工作,该反 +应就不断发生,溶液中的 CH + 逐步减小,溶液中的 pH 将不断增大；因此答答案D 【变式训练 1】“ 阿波罗号飞船” 所用的氢氧燃料电池的电极应为：负极： 2H24OH 4e 4H2O 正 极 O2 2H2O 4e 4OH该 电 池 工 作 时 , 下 列 叙 述 正 确 的是（）A氢气发生仍原反应 4 摩水 B 每转移 4 摩电子 , 电池内增加C负极邻近溶液的PH值降低 D正极邻近CH + 增大（）【例 2】在原电池和电解质的电极上所发生的反应,同属氧化反应或同

8、属仍原反应的是A.原电池的正极和电解池的阳极所发生的反应B.原电池的正极和电解池的阴极所发生的反应C.原电池的负极和电解池的阳极所发生的反应D.原电池的负极和电解池的阴极所发生的反应答案 B、 C 解析据原电池、电解池的基本学问,原电池的正极发生仍原反应,负极发生氧化反应；电解池的阳极发生氧化反应,阴极发生仍原反应；【变式训练2】在如下列图的装置中,a 的金属性比氢要强,b 为碳棒,关于此装置的各种表达不正确选项（）G A.碳棒上有气体放出,pH变大a 稀 H2SO4 b B .a 是正极, b 是负极C.导线中有电子流淌,电子从 a 极到 b 极D.a 极上发生了氧化反应【例 3】航天技术中

9、使用的氢氧燃料电池具有高能、轻巧和不污染环境等优点；氢氧燃名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀教案料电池酸式和碱式两种,它们放电时的电池总反应方程式都可表示为2H2 + O 2 = 2H2O,酸式氢氧燃料电池的电解质是酸,其负极反应可表示为：2H2 4e-= 4H +, 就其正极反应表示O2为_ ；碱式氢氧燃料电池的电解质是碱,其正极反应表示为+2H2O+4e- = 4OH- , 就其负极反应可表示为_；答案 O2 + 4H + + 4e = 2H2O -2H2 + 4OH- - 4e-= 4H2O 解析

10、原电池正极发生仍原反应：O2 +2H2O+4e- = 4OH- ,在酸性溶液中,4OH- + 4H + =4H2O,故正极反应式为 :O2 + 4H + + 4e = 2H2O;原电池负极发生仍原反应：2H2 4e = 4H +, 在碱-性溶液中, 4OH- + 4H + =4H2O,所以负极反应式为：2H2 + 4OH- - 4e-= 4H2O. 【变式训练 3】 一种燃料电池中发生的化学反应为：在酸性溶液中甲醇与氧作用生成水和二 氧 化 碳 . 该 电 池 负 极 发 生 的 反 应 是 A.CH3OHgO2g 2e =H2Ol CO2g2Haq B.O2g 4Haq 4e =2H2Ol

11、C.CH3OHgH2Ol 6e=CO2g6Haq D.O2g 2H2Ol 4e=4OH变式训练解析及答案【变式训练 1】答案： C 解析：氢气发生氧化反应,每转移 4 摩电子 , 电池内增加2 摩水,正极邻近CH + 减小；【变式训练2】答案： B 解析：明显,电极 a、 b 与电解质溶液稀 H2SO4组成原电池；因活泼性 ab（碳棒）,所以 a为电池的负极,b 为正极；电极反应式：a（负极）：a a n+ +ne- 氧化反应 b 正极 ：nH + + ne- n/2H 2 （仍原反应） ,由于正极 H +放电消耗 , 溶液中 CH + 减小 , pH变大 , 在外电路中 , 电子由 a 流出

12、经电流计流向 b极；【变式训练 3】答案： C 解析：该原电池的负极反应物为甲醇,负极反应式中不能显现氧化剂,而 A、B、D项中电极反应物中均显现氧化剂氧气,所以 A、 B、D不正确； 备选例题1. 某原电池总反应离子方程式为 2Fe 3+Fe=3Fe 2+,能实现该反应的原电池是（）A正极为 Cu,负极为 Fe,电解质溶液为 FeCl 3溶液B正极为 Cu,负极为 Fe,电解质溶液为 FeNO3 2 溶液C正极为 Fe,负极为 Cu,电解质溶液为 FeSO43 溶液D正极为 Ag,负极为 Zn,电解质溶液为 CuSO 4溶液答案： A 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共

13、6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 解析：该题考查原电池原理的应用,名师精编优秀教案依据总反应,原电池的设计必需坚固把握原电池原理；Fe 被氧化,必需为负极,Fe 3+被仍原,必需在正极上反应,但 Fe 3+并不是电极材料,电极材料必需失电子才能弱于 Fe、Cu、 Ag、石墨皆可,电解质溶液应当含有大量的铁离子,才能保证按题中总反应发生,A 选项符合题意,B 选项不符合原电池形成条件,C选项电极不合理, D选项 CuSO 4 溶液违反总反应；2以铁片和铜片为两极,以稀硫酸为电解质溶液组成原电池,当导线中通过 电子时,以下说法正确选项 A铁片溶解1 mol ,铜片上析出1 m

14、olH2 B 两极上溶解和析出的物质的质量相等C铁片溶解28 g ,通过导线的电子是2 mol D铁片溶解1 mol ,铜消耗 1 mol 答案： A 解析： 铁片和铜片为两极,以稀硫酸为电解质溶液组成原电池,铁片作负极,电极反应为Fe-2e-=Fe 2+,铜片作正极,电极反应为2H +2e-=H2；依据得失电子守恒,A 正确；3由 A、B、C、 D四种金属按下表中装置进行试验；依据试验现象回答以下问题：1 装 置 甲 中 负 极 的 电 极 反 应 式 是_ 装置_；现象二 价 金 属AC 的质量增A 上有气体2 装 置 乙 中 正 极 的 电 极 反 应 式 是不断溶解加产生_ ；3 装置

15、丙中溶液的pH_ 填“ 变大” 、“ 变小” 或“ 不变”；的顺序是4四种金属活泼性由强到弱_ ；答案： 1A 2e A22Cu2 2e Cu 3 变大 4DABC 解析：甲、乙、丙均为原电池装置；依据原电池原理,甲中 A 不断溶解,就 A 为负极、 B 为正极,活泼性 AB；乙中 C极增重,即析出 Cu,就 B 为负极,活泼性 BC；丙中 A 上有气体即 H2产生,就 A 为正极,活泼性 常用教学素材DA,随着 H的消耗, pH变大；世界第一艘燃料电池潜艇 U-31 20XX 年 4 月 7 日,德国基尔港升起了一颗世界级的明星；它是一艘奇妙的潜艇,名字叫 U31；国际主要媒体都往它这儿聚焦

16、,庆贺世界第一艘燃料电池潜艇下水及首次试航；全德国的人都为 U31 骄傲,由于它闯开了常规潜艇的一条进展新路,成为世界潜艇进展史上的一个新里程碑； 到 20XX年春服役后, 它就是“ 世界范畴内最先进的常规动力潜艇” ；传统的柴 - 电动力潜艇在水下潜航 2 3 天,就会耗尽电池能量,必需浮现水面给蓄电池充电；显然,这增加了潜艇暴露的危急性；而U31 就没有这种苦恼,由于它在水下就能自行充电,取得了“ 不依靠空气” 的技术突破；突破出在动力舱； 它采纳性能优越的混合动力系统,即燃料电池动力系统和柴- 电动力系统混合使用；但奇迹主要出在燃料电池动力系统；这个系统由 9 组聚四氟乙烯燃料电池、14

17、 吨液氧贮存柜和 1.7 吨气态氢贮存柜等 3 部分组成；它的燃料电池尺寸小,无腐蚀,功率密度大,使用寿命长；热交换器、排出泵、冷却水泵、催化名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀教案剂罐、 燃料电池电子设备、斩波器和逆变器等是燃料电池的主要部分；它不用空气,而是将名师归纳总结 氢燃料和氧化物放到特殊燃烧室内进行电化学反应,直接转换成电能, 输出的直流电直接驱第 6 页,共 6 页动电动机,电动机带动桨轴,推动潜艇航行；每组燃料电池的输出功率为34 千瓦, 9 组总功率 306 千瓦；用燃料电池供应的动力驱动,U31可在水下连续潜行3 周；- - - - - - -