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第四章 电化学原理 第一节 原电池(学案)一．学习目标：体验化学能与电能相互转化的过程二．学习重点：进一步认识原电池概念、原理、组成及应用。
三．学习难点：通过对原电池实验的研究，从电子转移角度理解化学能向电能转化的本质，以及这种转化的综合利用价值。
四．学习过程【温习旧知】1．基本概念：原电池：（1）定义：把 转换为 的装置。
（2）反应本质：一个 。
（3）如图所示：写出Zn 片和Cu 片上发生的电极反应和电池总反应 Zn ： Cu ： 电池反应（总化学方程式）：(4)闭合回路：外电路：电子由___极流向____极；内电路：阳离子向___极移动，阴离子向____极移动。
2．原电池的构成条件：a.___________ b.___________ c.__________ d.______________【练习】：判断下列装置能否形成原电池【探索新知】一．对锌铜原电池工作原理的进一步探究 【探究实验1】 观 察 记 录现 象 结 论电流计指针是否偏转 电流计指针是否偏转电流计指针若偏转，经过一段时间指针偏转角度的大小发生怎样变化【思考与交流】上图是我们在必修2中学习过的将锌片和铜片置于硫酸铜溶液的原电池，如果用它做电源，不但效率低，而且时间稍长电流就很快减弱，因此不适合实际应用。
这是什么原因造成的呢？有没有什么改进措施？H 2SO 4(aq) H 2SO 4(aq) H 2SO 4(aq) H 2SO 4(aq) H 2SO 4(aq) CuSO 4(aq) CuSO 4(aq)【探究实验2】 观 察 记 录现 象 结 论电流计指针是否偏转。
若偏转，偏转角度有无改变.【思考与交流】上述原电池装置是是怎样产生电流的？盐桥在此的作用是什么？提示：把氧化反应和还原反应分开在不同区域进行，再以适当方式连接，可以获得电流。
①在这类电池中，用 较强的物质作为负极，负极向外电路提供电子；用 较弱的物质作为正极，正极从外电路得到电子。
选修四第四章——电化学基础第二节 化学电源（第一课时）制作：田宇 审核：高二化学组【自主学习】化学电源是将 能转化为 能的装置，它包括 、 和 几大类。
1、一次电池（又称干电池）如：普通锌锰电池、碱性锌锰电池、锌银电池、锂电池等。
碱性锌锰电池 锌银电池 电池结构负极： ；正极： 电解质溶液： 溶液 负极： ；正极： 电解质溶液： 溶液 电极反应] 负极来 正极总反应式2、二次电池（又称充电电池或蓄电池），以铅蓄电池为例，填写下表放电过程 *充电过程 结构 负极发生 反应；正极发生 反应；电解液为 *阴极发生 反应 *阳极发生 反应电极反应负极：*阴极：PbSO 4+2e -=Pb+SO 42- 正极：*阳极： 总反应： *总反应： 充电反应和放电反应的关系：【学习目标】了解常见化学电源的分类、特点以及在生产生活中的应用。
掌握化学电源的工作原理和常见化学电源电极反应式的书写。
【重点难点】掌握化学电源的工作原理和常见化学电源电极反应式的书写。
【思考交流】1、判断一种电池的优劣标准是什么？*2、铅蓄电池充电时，如何与外电源相接？【随堂测试】1、写出下列原电池的电极反应式及总反应方程式。
原电池电极反应及总反应离子方程式负极：正极：总反应：负极：正极：总反应：负极：正极：总反应：2、锌银电池的负极是Zn，正极是Ag2O，电解质溶液是KOH溶液，关于该电池，下列叙述正确的是（）A. 电流由锌经导线流向Ag2OB.随着电极反应不断进行，电解质溶液的酸碱性不变C.Zn是正极，发生氧化反应，Ag2O是负极，发生还原反应D.Zn是负极，发生氧化反应，Ag2O是正极，发生还原反应3、与MnO2—Zn电池类似，K2FeO4—Zn也可以组成碱性电池，K2FeO4在电池中做正极材料，其电极反应式为，该电池总反应的离子方程式为（提示：有氢氧化铁生成）。
第四章电化学基础第一节原电池原电池及其工作原理1．概念和反应本质原电池是把化学能转化为电能的装置，其反应本质是氧化还原反应。
2．构成条件(1)一看反应：看是否有能自发进行的氧化还原反应发生(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)。
(2)二看两电极：一般是活泼性不同的两电极。
(3)三看是否形成闭合回路，形成闭合回路需三个条件：①电解质溶液；②两电极直接或间接接触；③两电极插入电解质溶液中。
3．工作原理(以铜—锌原电池为例)负极正极续表易错警示原电池工作原理中四个常见失分点的规避(1)只有放热的氧化还原反应才能设计成原电池，将化学能转化为电能。
(2)电解质溶液中阴、阳离子的定向移动，与导线中电子的定向移动共同组成了一个完整的闭合回路。
(3)无论在原电池还是在电解池中，电子均不能通过电解质溶液，溶液中的离子不能通过盐桥。
(4)原电池的负极失去电子的总数等于正极得到电子的总数。
原电池正负极的判断方法说明：(1)活泼性强的金属不一定作负极，但在负极的电极上一定发生氧化反应。
(2)溶液中的离子不能通过盐桥。
(3)负极本身不一定参加反应，如燃料电池中，作为负极的材料不参加反应，只起到了导电的作用。
原电池原理的四大应用1．比较金属活泼性强弱两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属比作正极的金属活泼。
2．加快氧化还原反应的速率一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率加快。
例如，在Zn与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液能使产生H2的反应速率加快。
3．设计制作化学电源(1)必须是能自发进行且放热的氧化还原反应。
(2)正、负极材料的选择：根据氧化还原关系找出正、负极材料，一般选择活泼性较强的金属作为负极；活泼性较弱的金属或可导电的非金属(如石墨等)作为正极。
(3)电解质溶液的选择：电解质溶液一般要能够与负极发生反应，或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反应(如溶解于溶液中的空气)。
但如果氧化反应和还原反应分别在两个容器中进行(中间连接盐桥)，则两个容器中的电解质溶液选择与电极材料相同的阳离子，这样可减少离子极化作用，便于电子和离子的移动，如在Cu－Zn构成的原电池中，负极Zn浸泡在含有Zn2＋的电解质溶液中，而正极Cu浸泡在含有Cu2＋的电解质溶液中。
第四章 电化学根底 知识点整理1．原电池和电解池的比拟：2、原电池正负电极的判断 1〕根据电极材料：较活泼一极为负，较不活泼的一极为正〔与电解质反响得失电子〕2〕根据两极发生的反响：发生氧化反响的一极为负，复原反响的一极为正3〕根据电极增重还是减重：溶解或减轻的一极为负，增加或放出气泡的一极为正4〕根据电子或电流流动方向：电流方向：正→负 电子流向：负→正 5〕根据溶液中离子运动方向：阴离子移向的一极为负，阳离子移向的一极为正装置 原电池电解池实例原理使氧化复原反响中电子定向移动，从而形成电流。
这种把化学能变为电能的装置叫做原电池。
使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化复原反响的过程叫做电解。
这种把电能转变为化学能的装置叫做电解池。
形成条件 ①电极：两种不同的导体相连；②电解质溶液：能与电极反响。
③能自发的发生氧化复原反响④形成闭合回路 ①电源； ②电极〔惰性或非惰性〕；③电解质〔水溶液或熔化态〕。
反响类型 自发的氧化复原反响 非自发的氧化复原反响电极名称由电极本身性质决定：正极：材料性质较不活泼的电极；负极：材料性质较活泼的电极。
由外电源决定：阳极：连电源的正极； 阴极：连电源的负极；电极反响 负极：Zn-2e -=Zn 2+〔氧化反响〕正极：2H ++2e -=H 2↑〔复原反响〕 阴极：Cu 2++2e -= Cu 得电子〔复原反响〕阳极：2Cl --2e -=Cl 2↑ 失电子〔氧化反响〕 电子流向 负极→正极 电源负极→阴极；阳极→电源正极 电流方向 正极→负极电源正极→阳极；阴极→电源负极 离子流向 阴离子流向负极 阳离子流向正极 阴离子流向阳极 阳离子流向阴极 能量转化 化学能→电能 电能→化学能应用①①抗金属的电化腐蚀；②实用电池。
①电解食盐水〔氯碱工业〕；②电镀〔镀铜〕；③电冶〔冶炼Na 、Mg 、Al 〕；④精炼〔精铜〕。
3．正确书写原电池电极反响式(1)列出正负电电极上的反响物质,在等式的两边分别写出反响物和生成物(2)在反响式左边写出得失电子数,使得失电子数目相等。
第四章第二节化学电源2Na(l)+外室熔融硫中添加石墨粉主要是为了增强导电性放电时向正极移动═该系统中只存在3种形式的能量转化置Y中负极的电极反应═M g____________ Zn·极：用下制取氢气。
写出）又称联氨，是一种可参考答案1.D 解析：由于硫是绝缘体，故在外室填充石墨粉以保证良好的导电性，A正确；在原电池中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，B正确；充电时阳极发生氧化反应，C正确；用该电池电解饱和食盐水时，O电离出的在阴极放电产生，同时也生成NaOH，D错。
2.C 解析：A项，该系统中存在太阳能与电能、电能与机械能、化学能与电能、电能与化学能4种形式的能量转化关系，故不正确；B项，装置Y是将化学能转化为电能的燃料电池装置，负极应该是发生氧化反应，故不正确；C项，装置X为电解水产生氢气和氧气，故正确；D项，装置X、Y形成的子系统可以实现物质的零排放，但不可能实现化学能与电能间的完全转化，能量总是有损失的，故不正确。
3.B解析：A.锂离子电池可以充电，再次使用，属于二次电池，故A正确；B.铜锌原电池中铜为正极，故电流从铜电极流向锌电极，而电子是由锌电极流向铜电极，故B错；C.电池的实质即是化学能转化成电能，故C正确；D.Zn失去电子生成Zn2+，作负极，故D正确。
应选B。
4.D解析：根据锂离子电池的总反应式：Li+2Li0.35NiO22Li0.85NiO2可知，放电时，Li的化合价升高，被氧化，为原电池的负极，电极反应式为Li-e-=Li+；充电时，反应逆向进行，反应物只有一种，故化合价既有升，又有降，Li0.85NiO2既发生氧化反应又发生还原反应；由于Li可以与水反应，故电解质应为非水材料；原电池工作时，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。
5.B解析：原电池可将化学能转化为电能，反应原理为氧化还原反应，工作时，负极发生氧化反应，正极发生还原反应。
6.B解析：A.红热的铁丝与冷水接触，发生Fe与水的化学反应，与电化学无关，故A不选；B.Zn比Fe 活泼，构成原电池，Fe作正极，所以Fe被保护，与电化学有关，故选B；C.在空气中铝表面迅速氧化形成保护层是因为Al被氧化为氧化铝，与电化学无关，故C不选；D.锌与稀硫酸反应时，加入醋酸钠溶液生成醋酸，醋酸为弱酸使反应减慢，与电化学无关，故D不选。
第四章 第二节 一、选择题(每小题有1个选项符合题意) 1．(2008·海南高考卷)关于铅蓄电池的说法正确的是 ( ) A．在放电时，正极发生的反应是Pb(s)＋SO2－4(aq)＝PbSO4(s)＋2e－ B．在放电时，该电池的负极材料是铅板 C．在充电时，电池中硫酸的浓度不断变小
D．在充电时，阳极发生的反应是PbSO4(s)＋2e－＝Pb(s)＋SO2－4(aq) 2．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甲烷，然后将甲烷通入以KOH为电解质的燃料电池发电。电池负极反应为 ( ) A．CH4－8e－＋8OH－＝CO2＋6H2O B．O2＋4H＋＋4e－＝2H2O C．CH4＋10OH－－8e－＝CO2－3＋7H2O D．O2＋2H2O＋4e－＝4OH－ 3．镍氢电池是近年开发出来的可充电电池，它可以取代会产生镉污染的镍镉电池。镍
氢电池的总反应式是12H2＋NiO(OH) Ni(OH)2。根据此反应式判断，下列叙述正确的是 ( ) A．电池放电时，电池负极周围溶液的碱性增强 B．电池放电时，镍元素被氧化 C．电池充电时，氢元素被还原 D．电池放电时，氢气是正极
4．(2008·江苏高考卷)镍镉(Ni－Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：Cd＋2NiO(OH)＋2H2O Cd(OH)2＋2Ni(OH)2。有关该电池的说法正确的是 ( ) A．充电时阳极反应：Ni(OH)2－e－＋OH－＝NiO(OH)＋H2O B．充电过程是化学能转化为电能的过程 C．放电时负极附近溶液的碱性不变 D．放电时电解质溶液中的OH－向正极移动 5．(2008·宁夏高考卷)一种燃料电池中发生的化学反应式：在酸性溶液中甲醇与氧气作用生成水和二氧化碳。该电池负极发生的反应是 ( ) A．CH3OH(g)＋O2(g)＝H2O(l)＋CO2(g)＋2H＋(aq)＋2e－ B．O2(g)＋4H＋(aq)＋4e－＝2H2O(l) C．CH3OH(g)＋H2O(l)＝CO2(g)＋6H＋(aq)＋6e－ D．O2(g)＋2H2O(l)＋4e－＝4OH－ 6．下列说法正确的是 ( ) A．镍镉电池、锂电池和锌锰电池都是二次电池 B．燃料电池是一种高效但是会污染环境的新型电池 C．化学电池的反应基础是氧化还原反应 D．铅蓄电池放电时正极是Pb，负极是PbO2
7．据报道，最近摩托罗拉公司研发了一种由甲醇和氧气以及强碱做电解质溶液的新型手机电池，电量可达现在使用的镍氢电池或锂电池的十倍，可连续使用一个月才充一次电。其电池反应为：2CH3OH＋3O2＋4OH－ 2CO2－3＋6H2O，则下列说法错误的是 ( ) A．放电时CH3OH参与反应的电极为正极 B．充电时电解质溶液的pH逐渐增大 C．放电时负极的电极反应为：CH3OH－6e－＋8OH－＝CO2－3＋6H2O D．充电时每生成1 mol CH3OH转移6 mol电子
8．锂电池是新一代高能电池，目前已研发出多种锂电池。某种锂电池的总反应式为：Li＋MnO2＝LiMnO2。下列说法中正确的是 ( ) A．Li是正极，MnO2是负极 B．放电时负极的反应：Li－e－＝Li＋ C．放电时正极的反应：MnO－2＋e－＝MnO2 D．电池放电时，产生高锰酸根离子 9．一种新型燃料电池，它以多孔镍板为电极插入KOH溶液中，然后分别向两极上通入乙烷和氧气，其电极反应式为：C2H6＋18OH－－14e－＝2CO2－3＋12H2O 7H2O＋7/2O2＋14e－＝14OH－，有关此电池的推断正确的是 ( ) A．通氧气的电极为负极 B．参加反应的氧气与C2H6的物质的量之比为7∶2 C．放电一段时间后，KOH的物质的量浓度不变 D．电解质溶液中，CO2－3向正极移动 10．已知蓄电池在充电时作电解池，放电时作原电池。铅蓄电池上有两个接线柱，一个接线柱旁标有“＋”，另一个接线柱旁标有“－”。关于标有“＋”的接线柱，下列说法中正确的是 ( ) A．充电时作阳极，放电时作正极 B．充电时作阳极，放电时作负极 C．充电时作阴极，放电时作负极 D．充电时作阴极，放电时作正极
11．常见镍氢电池的某极是储氢合金LaNi5H6(LaNi5H6中各元素化合价均为零)，电池反应通常表示为LaNi5H6＋6NiO(OH) LaNi5＋6Ni(OH)2。下列说法不正确的是 A．放电时储氢合金作负极 B．充电时储氢合金作阴极 C．充电时阴极周围c(OH－)减小 D．放电时负极反应：LaNi5H6＋6OH－－6e－＝LaNi5＋6H2O 12．据报道，美国正在研究的锌电池可能取代目前广泛使用的铅蓄电池，它具有容量大等优点，其电池反应为2Zn＋O2＝2ZnO，其原料为锌、电解液和空气，则下列叙述正确的是 ( ) A．锌为正极，空气进入负极反应 B．负极反应为Zn+2e－＝Zn2＋ C．正极发生氧化反应 D．电解液肯定不是强酸 13．银锌蓄电池是一种高能电池，它的两极材料分别为锌和氧化银，电解质溶液为KOH溶液，放电时它的正、负两极的电极反应式如下： Ag2O＋H2O＋2e－＝2Ag＋2OH－ Zn＋2OH－－2e－＝Zn(OH)2 下列判断正确的是 ( ) A．锌为正极，氧化银为负极 B．锌为正极，氧化银为负极 C．原电池工作时，负极区溶液pH增大 D．原电池反应的化学方程式为：Zn＋Ag2O＋H2O＝Zn(OH)2＋2Ag
14．(2008·广东高考卷)LiFePO4电池具有稳定性高、安全、对环境友好等优点，可用于电动汽车。电池反应为：FePO4＋Li LiFePO4，电池的正极材料是LiFePO4，负极材料是石墨，含Li＋导电固体为电解质。下列有关LiFePO4电池说法正确的是 ( ) A．可加入硫酸以提高电解质的导电性 B．放电时电池内部Li＋向负极移动 C．充电过程中，电池正极材料的质量减少 D．放电时电池正极反应为：FePO4＋Li＋—e－＝LiFePO4
15．(2009·无锡调研)液态锂离子电池是指Li＋嵌入化合物为正负电极的二次电池。正极采用锂化合物Li1－x CoO2，负极为锂原子嵌入石墨形成的复合材料LiC6，电解质为溶解有锂盐LiPF6、LiAsF6等的有机溶液，电池反应为：LiCoO2＋Li1－xC6 Li1－x CoO2＋LiC6下列有关说法不正确．．．的是 ( ) A．将LiCoO2改写成为氧化物的形式为Li2O·Co2O3 B．锂离子电池放电时电池内部Li＋向正极移动 C．电流充电时，LiCoO2发生还原反应 D．电池放电时，负极反应为：LiC6－xe－＝Li1－xC6＋xLi＋ 16．(2009·盐城模拟)最近，科学家研制出一种纸质电池，这种“软电池”采用薄层纸片作为载体和传导体，在一边附着锌，在另一边附着二氧化锰。电池总反应为：Zn＋2MnO2
＋H2O＝ZnO＋2MnOOH。下列说法不正确的是 ( )
A．该电池Zn为负极，MnO2为正极 B．该电池的正极反应为： MnO2＋e－＋H2O＝MnOOH＋OH－ C．导电时外电路电子由Zn流向MnO2，内电路电子由MnO2流向Zn D．电池工作时水分子和OH－都能通过薄层纸片 二、非选择题 17．某原电池中，电解质溶液为稀H2SO4，分别向负极通入CO(或H2S)，向正极通入
O2(或Cl2)，试完成下列问题。 (1)当分别通入CO和O2时： ①正极反应：____________________________________________________________； ②负极反应：___________________________________________________________； ③电解质溶液pH的变化：_______________________________________________。 (2)当分别通入H2S和Cl2时： ①正极反应：___________________________________________________________； ②负极反应：___________________________________________________________； ③电池总反应：________________________________________________________； ④电解质溶液pH的变化：_______________________________________________。 18．化学在能源开发与利用中起着十分关键的作用。 设计出燃料电池使液化石油气氧化直接产生电流是新世纪最富有挑战性的课题之一。最近有人制造了一种燃料电池，一个电极通入空气，另一个电极通入液化石油气(以C4H10表示)，电池的电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体，它在高温下能传导O2－。 (1)已知该电池的负极反应为C4H10＋13O2－－26e－＝4CO2＋5H2O，则该电池的正极反应式为__________________________，电池工作时，固体电解质里的O2－向____________移动。 (2)液化石油气燃料电池最大的障碍是氧化反应不完全而产生的____________(填写物质的名称)堵塞电极的气体通道。 19．将洁净的金属片A、B、C、D分别放置在浸有盐溶液的滤纸上面并压紧(如图所示)。在每次实验时，记录电压指针的移动方向和电压表的读数如下表如示：
金属 电子流动方向 电压/V A A―→Fe ＋0.76 B Fe―→B －0.18 C C―→Fe ＋1.32 D D―→Fe ＋0.28 已知构成原电池两电极的金属活动性相差越大，电压表读数越大。请判断： (1)A、B、C、D四种金属中活泼性最强的是____________(用字母表示)。 (2)若滤纸改用NaOH溶液浸润一段时间后，则在滤纸上能看到有白色物质析出，后迅速变为灰绿色，最后变成褐色。则滤纸上方的金属片为____________(用字母表示)，此时负极反应__________________________________。
第四章 第二节 1B2C3C4A5C6C7A8B9B10A11C12D13D14C15C16C 17(1)①O2＋4e－＋4H＋＝2H2O ②2CO－4e－＋2H2O＝2CO2＋4H＋ ③不变 (2)①Cl2＋2e－＝2Cl－ ②H2S－2e－＝2H＋＋S ③Cl2＋H2S＝2Cl－＋2H＋＋S ④变小 18(1)O2＋4e－＝2O2－ 负 (2)固体碳(或炭粒) 19(1)C (2)B 2Fe－4e－＝2Fe2＋
