原电池
一、知识回顾：
原电池
1、概念：化学能转化为电能的装置叫做原电池。
2、组成条件：①两个活泼性不同的电极②电解质溶液③电极用导线相连并插入电解液构成闭合回路
④存在自发进行的氧化还原反应
3、电子流向：外电路：负极——导线——正极
内电路：盐桥中阴离子移向负极的电解质溶液，盐桥中阳离子移向正极的电解质溶液。
4、电极反应：以锌铜原电池为例：
负极：氧化反应Zn－2e＝Zn2＋（较活泼金属）
正极：还原反应2H＋＋2e＝H2↑（较不活泼金属）
总反应式：Zn+2H+=Zn2++H2↑
5、正、负极的判断：
（1）从电极材料：一般较活泼金属为负极；或金属为负极，非金属为正极。
（2）从电子的流动方向负极流入正极
（3）从电流方向正极流入负极
（4）根据电解质溶液内离子的移动方向阳离子流向正极，阴离子流向负极
（5）根据实验现象①电极溶解的一极为负极②电极增重或有气泡一极为正极
燃料电池
1、燃料电池：是使燃料与氧化剂反应直接产生电流的一种原电池
2、电极反应：一般燃料电池发生的电化学反应的最终产物与燃烧产物相同，可根据燃烧反应写出总的电池反应，但不注明反应的条件。，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，不过要注意一般电解质溶液要参与电极反应。以氢氧燃料电池为例，铂为正、负极，介质分为酸性、碱性和中性。
当电解质溶液呈酸性时：
负极：2H2－4e- =4H+ 正极：O2＋4e- +4H+ =2H2O
当电解质溶液呈碱性时：
负极：2H2＋4OH-－4e-＝4H2O正极：O2＋2H2O＋4 e- ＝4OH
另一种燃料电池是用金属铂片插入KOH溶液作电极，又在两极上分别通甲烷燃料和氧气作氧化剂。电极反应式为：
负极：CH4＋10OH－－8e-＝CO32-＋7H2O；
正极：4H2O＋2O2＋8 e-＝8OH-。
电池总反应式为：CH4＋2O2＋2KOH＝K2CO3＋3H2O
3、燃料电池的优点：能量转换率高、废弃物少、运行噪音低
二、教学过程：
例1．有关右图所示原电池的叙述不正确的是（）
A．电子沿导线由Cu片流向Ag片
B．正极的电极反应是Ag++e－=Ag
C．Cu片上发生氧化反应，Ag片上发生还原反应
D．盐桥中盛装的是含琼脂的饱和氯化钾溶液，钾离子流向银半电池
变式1关于如图所示的原电池，下列说法正确的是()
A．电子从铜电极通过检流计流向锌电极
B．盐桥中的阳离子向硫酸铜溶液中迁移
C．锌电极发生还原反应，铜电极发生氧化反应
D．铜电极上发生的电极反应是2H＋＋2e－===H2↑
变式2关于原电池的说法，正确的是()
A．在正极上发生氧化反应B．某电极上有氢气产生，则此电极为正极
C．在外电路电子流出的为正极D．在负极上发生还原反应
例2．X、Y、Z、W四块金属分别用导线两两相连浸入稀硫酸中组成原电池。X、Y相连时，X为负极；Z、W 相连时，电流方向是W→Z；X、Z相连时，Z极上产生大量气泡，W、Y相连时，W极发生氧化反应。据此判断四种金属的活动顺序是（）
A．X>Z>W>Y B．Z>X>Y>W C．X>Y>Z>W D．Y>W>Z>X
例3.利用反应Zn＋2FeCl3===ZnCl2＋2FeCl2设计一个原电池。画出实验装置图，并指出正极材料为__________，电极反应式为_______________________；负极材料为________，电极反应式为___________________________。
例4．写出CH4燃料电池分别在酸性、碱性条件下各电极反应式
变式分别写出酒精燃料电池、N2H4燃料电池在酸性与碱性条件下的电极反应式
三、综合小结
1、如何判断原电池的正负极和电流、电子的流向；
2、燃料电池的电极反应式的书写步骤
3、原电池的应用与计算
四、课后练习
1．暖宝宝(如图所示)采用的是铁的“氧化放热”原理，使其发生原电池反应，铁粉在原电池中充当()
A．负极B．正极C．阴极D．阳极
2．可以将反应Zn＋Br2===ZnBr2设计成原电池，下列4个电极反应：
①Br2＋2e－===2Br－，②2Br－－2e－===Br2，③Zn－2e－===Zn2＋，④Zn2＋＋2e－===Zn，
其中表示放电时负极和正极反应的分别是()
A．②和③B．②和①C．③和①D．④和①
3．将铁片和银片用导线连接置于同一稀盐酸溶液中，并经过一段时间后，下列叙述中正确的是()
A．负极有Cl2逸出，正极有H2逸出B．负极附近Cl－的浓度减小
C．正极附近Cl－的浓度逐渐增大D．溶液中Cl－的浓度基本不变
4．下列叙述正确的是()
A．反应AlCl3＋4NaOH===NaAlO2＋3NaCl＋2H2O，可以设计成原电池
B．Zn和稀硫酸反应时，加入少量CuSO4溶液能加快产生H2的速率
C．把Fe片和Cu片放入稀硫酸中，并用导线把二者相连，观察到Cu片上产生大量气泡，说明Cu与H2SO4能发生反应而Fe被钝化
D．Zn－Cu原电池工作过程中，溶液中H＋向负极作定向移动
5．[双选题]铜锌原电池工作时，下列叙述正确的是()
A．正极反应为：Zn－2e－===Zn2＋B．电池反应为：Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu
C．在外电路中，电子从负极流向正极D．盐桥中的K＋移向ZnSO4溶液
6．以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如下图所示。关于该电池的叙述正确的是
A．该电池能够在高温下工作
B．电池的负极反应为：C6H12O6＋6H2O－24e－==6CO2↑＋24H＋
C．放电过程中，H＋从正极区向负极区迁移
D．在电池反应中，每消耗1 mol氧气，理论上能生成CO2气体22.4 L
7．可用于电动汽车的铝－空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液，铝合金为负极，空气电极为正极。下列说法正确的是
A．以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时，正极反应都为：O2＋2H2O＋4e－= 4OH－
B．以NaOH溶液为电解液时，负极反应为：Al＋3OH－－3e－= Al(OH)3↓
C．以NaOH溶液为电解液时，电池在工作过程中电解液的pH保持不变
D．电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极
8．一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极能通入丁烷气体，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－．下列对该燃料电池说法正确的是
A．在熔融电解质中，O2－由负极移向正极
B．这种电池是一种将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置
C．通入空气的一极是正极，电极反应为：O2＋4e－＝2O2－
D．通丁烷的一极是正极，电极反应式为：C4H10＋26e－＋13O2－＝4CO2＋5H2O
9．燃料电池的突出优点是将化学能直接转变为电能，而不经过热能这一中间环节，能量利用率高，已应用于宇宙飞船、航空站及潜水中。氢氧燃料电池可同时供应电和水蒸气，所用燃料为H2，电解质为熔融的K2CO3。已知该电池的正极反应为：O2 + 2CO2 + 4e——==2CO32-。下列叙述正确的是（）
A．放电时CO32-向正极移动B．放电时OH—向负极移动
C．负极反应为H2 + CO32-－2e-==H2O + CO2
D．当该电池产生的水蒸气折算成标准状况下的体积为22.4L时，转移电子4mol
10．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。该电池负极反应为
A．H2＋2OH－＝2H2O＋2e－B．O2＋4H＋＋4e－＝2H2O
C．H2＝2H＋＋2e－D．O2＋2H2O＋4e－＝4OH－
11．氢氧燃料电池以氢气作还原剂，氧气作氧化剂，电极为多孔镍，电解质溶液为30%的氢氧化钾溶液。
以下几种说法，正确的组合是（）
①正极反应为O2＋4e－＋4H＋===2H2O②负极反应为2H2＋4OH－－4e－===4H2O
③电池工作时正极区pH升高，负极区pH下降④电池工作时溶液中的阴离子移向正极
A．①②③B．②③C．②④D．①④
12．依据氧化还原反应：2Ag＋(aq)＋Cu(s)===Cu2＋(a q)＋2Ag(s)
设计的原电池，如图所示。请回答下列问题：
(1)电极X的材料是________；电解质溶液Y是________。
(2)银电极为电池的________极，发生的电极反应为
____________________________；X电极上发生的电极反应为
____________________________。
(3)外电路中的电子是从________极流向______极。
13．由A、B
装置
现象二价金属A不断溶解C的质量增加A上有气体产生
根据实验现象回答下列问题：
(1)装置甲中负极的电极反应式是____________________________________________。
(2)装置乙中正极的电极反应式是_____________________________________________。
(3)装置丙中溶液的pH________(填“变大”、“变小”或“不变”)。
(4)四种金属活泼性由强到弱的顺序是________________________________________。
14．将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池，两电极间连接一个电流计。
（1）锌片上发生的电极反应：______________________________________________；
银片上发生的电极反应：_______________________________________________。
(2)若该电池中两电极的总质量为60 g，工作一段时间后，取出锌片和银片洗净干燥后称重，总质量为47 g，试计算：
①产生氢气的体积(标准状况)为_____________________________________________；
②线路中转移电子的物质的量为_____________________________________________。
15．(1)氢氧燃料电池有酸式和碱式两种，它们放电时的电池总反应式均为2H2＋O2＝2H2O．
①酸式氢氧燃料电池中的电解质是酸，其正极反应式可表示为：；
②碱式氢氧燃料电池中的电解质是碱，其负极反应式可表示为：。
(2)将铂丝插入KOH溶液作电极，然后向两个电极上分别通入甲烷和氧气，可以形成原电池。
①通入甲烷的一极为，电极反应式为；
②通入氧气的一极为，电极反应式为，
③总反应式为。
16．航天飞机常采用新型燃料电池作为电能来源，燃料电池一般指采用H2、CH4、CO、C2H5OH等可燃物质与O2一起构成的电池装置，它可直接将化学能转化为电能。我国发射的“神舟五号”载人飞船是采用先进的甲烷电池为电能来源的，该电池以KOH溶液为电解质，其总反应的化学方程式为：CH4＋2O2＋2OH－===CO32－＋3H2O。
(1) 电极反应正极__________ _________负极____________ __________。
(2) 消耗标准状况下的5.6 L O2时，有________mol电子发生转移。
(3) 开始放电时，正极附近溶液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。
17．阿波罗宇宙飞船上使用的是氢氧燃料电池，其电池总反应为：2H2＋O2===2H2O.试回答下列问题：
(1) 若电解质溶液为KOH溶液，构成燃料电池，则：
①负极反应式为________________，
②工作一段时间后，溶液pH________(填“增大”或“减小”或“不变”)．
(2) 如把KOH改为稀H2SO4作电解质，则：
①正极反应式为________________，
②工作一段时间后，溶液pH________(填“增大”或“减小”或“不变”)．
(3 )如把H2改为甲烷，KOH作电解质，则正极反应为_______________________________。