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原电池 化学电源

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1 原电池 化学电源复习学案 【学习目标】 1、了解原电池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。 2、了解常见化学电源的种类及其工作原理。 【知识梳理】 一、原电池 1、 能转化为 能的装置。 2、工作原理 电极名称 负极 正极

电极材料 电极反应 反应类型 电子流向 由 沿导线流向 3、原电池构成条件 ⑴两个 的电极。⑵将电极插入 。⑶ 构成 。 二、常见电池的种类 1、碱性锌锰干电池——一次电池 负极反应：Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2 正极反应：2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH- 总反应：Zn+ 2MnO2+2H2O= 2MnOOH+ Zn(OH)2 2、铅蓄电池——二次电池 负极反应： 正极反应： 总反应：Pb+PbO2+2H2SO4放电充电2PbSO4+2H2O

3、氢氧燃料电池（碱性介质中） 负极反应 正极反应： 总反应：2H2+ O2=2H2O 【合作探究】 考点1、原电池原理 【例1】（08广东卷）用铜片、银片、Cu (NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥（装有琼脂-KNO3的U型管）构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是 （ ） 2

①在外电路中，电流由铜电极流向银电极 ②正极反应为：Ag++e-=Ag ③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作 ④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同 A. ①② B.②③ C.②④ D.③④

【例2】（2012河南实验中学）有a、b、c、d四个金属电极，有关的反应装置及部分反应现象如下：

序号 实验装置 部分实验现象 ① a极质量减小，b极质量增加

② d极溶解，c极有气体产生 ③ b极有气体产生，c极无变化 ④ 电流计指示在导线中电流从a极流向d极 由此可判断这四种金属的活动性顺序是 （ ） A．a＞b＞c＞d B．b＞c＞d＞a C．d＞a＞b＞c D．a＞b＞d＞c

【感悟】原电池的设计 ⑴首先将已知氧化还原反应拆分为两个半反应； ⑵根据原电池的电极反应特点，结合两个半反应找出正负极材料（负极就是失电子的物质，正极用比负极活泼性差的金属即可，也可以用石墨）及电解质溶液。 ①电解质溶液的选择 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（如空气中的氧气）。但如果两个半反应分别在两个容器中进行（中间连接盐桥），则左右两个容器中的电解质溶液选择与电极材料相同的阳离子。如在铜—锌—硫酸构成的原电池中，负极金属锌浸泡在含有Zn2+的电解质溶液中，而正极铜浸泡在含有Cu2+的溶液中。 ②电极材料的选择 在原电池中，选择还原性较强的物质作为负极；氧化性较强的物质作为正极。并且，原电池的电极必须能导电。电池中的负极一般能够与电解质溶液反应，容易失去电子，因此负极一般是活泼的金属材料（也可以是还原性较强的非金属材料如H2、CH4等）。 3

常见电池反应 电池 负极反应 正极反应 总反应式

一次电池

普通干电池 Zn-2e-=Zn2+ 2NH4++2e-=2NH3↑+H2↑ 2NH4++ Zn=2NH3↑+H2↑+ Zn2+

碱性锌锰电池 Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2 MnO2+H2O+e-=MnOOH+OH- Zn+ 2MnO2+2H2O= 2MnOOH+ Zn(OH)2 铝—空气—海水电池

银锌电池/OH-

二次电池 铅蓄电池

燃料电池

氢氧燃料电池（H+）

氢氧燃料电池（OH-）

CH4燃料电池（OH-）

甲醇燃料电池（OH-）

4

考点2、化学电源 【例3】（08北京卷）据报道，我国拥有完全自主产权的氢氧燃料电池车在北京奥运会期间为运动员提供服务。某种氢氧燃料电池的电解液为KOH溶液，下列有关该电池的叙述不正确．．．的是 （ ）

A.正极反应式为：O2+2H2O+4e－=4OH－ B.工作一段时间后，电解液中KOH的物质的量不变 C.该燃料电池的总反应方程式为：2H2+O2=2H2O D.用该电池电解CuCl2溶液，产生2.24 L Cl2(标准状况)时，有0.1 mol电子转移 【感悟】常见的化学电源 电池 负极反应 正极反应 总反应式

一次电池

普通干电池 Zn-2e-=Zn2+ 2NH4++2e-=2NH3↑+H2↑ 2NH4++ Zn=2NH3↑+H2↑+ Zn2+ 碱性锌锰电池 Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2 MnO2+H2O+e-=MnOOH+OH- Zn+ 2MnO2+2H2O= 2MnOOH+ Zn(OH)2 铝—空气—海水电池 4Al-12e-=4Al3+ 3O2+12e-+6H2O=12OH- 4Al+3O2+6H2O=

4Al(OH)3

银锌电池/OH- Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O Ag2O+H2O+2e-= 2Ag+2OH- Zn+ Ag2O=2Ag+ ZnO

二次电池

铅蓄电池 Pb-2e-+SO42-＝PbSO4 PbO2+SO42-+4H++2e-＝

PbSO4+2H2O Pb+PbO2+2H2SO4

放电

充电

2PbSO4+2H2O

燃料电池

氢氧燃料电池（H+） H2-2e-=2H+ O2+2H++4e-=2H2O 2H2+ O2=2H2O

氢氧燃料电池（OH-） H2-2e-+2OH-=2H2O O2+2H2O+4e-=4OH- 2H2+ O2=2H2O

CH4燃料电池（OH-） CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O O2+2H2O+4e-=4OH- CH4+2O2+2OH-= CO32-+3H2O

甲醇燃料电池（OH-） CH3OH-6e-+8OH-= CO32-+6H2O O2+2H2O+4e-=4OH- 2CH3OH+3O2+4OH-=

2CO32-+6H2O 5

思考：如何进行原电池正负极的判断与电极反应式的书写？ ⑴正负极的判断 ①根据电子流动方向判断。在原电池中，电子流出的一极是负极；电子流入的一极是正极。 ②根据两极材料判断。一般活泼性较强的金属为负极；活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极。 ③根据原电池里电解质溶液内离子的定向流动方向判断。阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。 ④根据原电池两极发生的变化来判断。负极发生氧化反应；正极发生还原反应。 ⑤根据现象判断。溶解的一极为负极，质量增加或放出气体的一极为正极。 ⑵电极反应式的书写 书写电极反应式时，按照负极发生氧化反应，正极发生还原反应，首先正确判断出电极反应产物，然后结合反应物及转移电子数量写出反应式，再结合质量守恒、电荷守恒配平各电极反应式。两电极反应式相加则得总反应式。 ①根据两个电极反应式，写出总反应式。使两个电极反应式得失电子数相等后，将两式相加，消去相同的化学式。 ②根据总反应式写电极反应式一般分四个步骤：列物质，标得失；选离子，配电荷；配个数，巧用水；两式加，验总式。

【课堂练习】 1．下列装置属于原电池的是 （ ）

2、（12海淀0模）．“天宫一号”飞行器在太空工作期间必须有源源不断的电源供应。其供电原理是：白天太阳能帆板发电，将一部分电量直接供给天宫一号，另一部分电量储存在镍氢电池里，供黑夜时使用。右图为镍氢电池构造示意图(氢化物电极为储氢金属，可看做H2直接参加反应)。下列说法正确的是 A．充电时阴极区电解质溶液pH降低 B．在使用过程中此电池要不断补充水 C．放电时NiOOH在电极上发生氧化反应 D．充电时阳极反应为：Ni(OH)2-e-+OH-＝NiOOH+H2O 3．锌和足量的稀HCl反应时，加入少量CuSO4固体，下列NiOOH H2 6

叙述正确的是 （ ） A.反应速率减慢，产生H2的量不变 B.反应速率加快，产生H2的量不变 C.反应速率不变，产生H2的量增加 D.反应速率加快，产生H2的量减少

4.（2010广东理综卷）铜锌原电池（如图9）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 5.（2010安徽卷）某固体酸燃料电池以CaHSO4固体为电解质传递H＋，其基本结构见下图，电池总反应可表示为：2H2＋O2＝2H2O，下列有关说法正确的是 A.电子通过外电路从b极流向a极 B.b极上的电极反应式为：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－ C.每转移0.1 mol电子，消耗1.12 L的H2 D.H＋由a极通过固体酸电解质传递到b极 6.（2010福建卷）铅蓄电池的工作原理为：

22442222PbPbOHSOPbSOHO 研读下图，下列判断不正确的是（ ） A．K 闭合时，d电极反应式： 24224224PbSOHOePbOHSO

B．当电路中转移0．2mol电子时，I中消耗的24HSO为0．2 mol C．K闭合时，II中24SO向c电极迁移 D．K闭合一段时间后，II可单独作为原电池，d电极为正极 7、固体氧化物燃料电池是以固体氧化锆——氧化钇为电解质，这种固体电解质在高温下允许氧离子（O－）在其间通过。该电池的工作原理如下图所示，其中多孔电极a、b均不参与电极反应。下列判断正确的是 （ ） ①有O2参加反应的a极为电池的负极 ②b极对应的电极反应为：H2－2e－十O2－=H2O ③a极对应的电极反应为：O2+2H2O+4e－=4OH－ ④该电池的总反应方程式为：2H2+O2 2H2O 高温

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重难点 原电池原理的应用与化学电源(解析版)

重难点 原电池原理的应用与化学电源(解析版)

原电池原理的应用与化学电源1(2021-2022高一下·江苏盐城·期末)如图所示装置中，观察到M棒变粗，N棒变细，由此判断下表中所列M、N、P物质，其中可以成立的是选项M N PA银锌硝酸银溶液B铜铁稀盐酸C锌铜稀硫酸溶液D锌铁硝酸铁溶液【答案】A【解析】该装置没有外接电源，所以是原电池，负极材料比正极材料活泼，且负极材料是随着反应的进行质量减少，正极材料质量增加，根据题意可知，N极是负极，M极是正极，N极材料比M极活泼，以此来解析；A．N为锌，M为银，N极材料比M极材料活泼，M极上有银析出，所以M质量增加，A符合题意；B．M极发生的反应为2H++2e-=H2↑，有气体生成，M质量不变，B不符合题意；C．M为锌，N为铜，M极材料比N极活泼，C不符合题意；D．M为锌，N为铁，M极材料比N极活泼，D不符合题意；故选A。

2(2022-2023高一下·黑龙江齐齐哈尔八校联考·期末)如图为某原电池，下列相关说法中不正确的是A.该原电池中Cu为正极B.Zn极发生氧化反应C.随着反应的进行n(SO2-4)始终保持不变D.若有1mol电子流过导线，则产生的H2体积为22.4L【答案】D【分析】该装置为原电池，Zn为负极，电极反应为Zn-2e-=Zn2+，Cu为正极，电极反应为2H++2e-=H2↑。

【解析】A．根据分析，Cu为原电池的正极，A正确；B．根据分析，Zn为负极，负极失电子发生氧化反应，B正确；C．原电池的总反应为Zn+2H+=Zn2++H2↑，没有消耗SO2-4，因此n(SO2-4)始终保持不变，C正确；D．若有1mol电子流过导线，根据转移电子守恒，生成H2的物质的量为0.5mol，选项中未说明标况，因此无法计算H2体积，D错误；故选D。

3(2022-2023高一下·四川省成都·期末)关于如图所示装置的叙述确的是A.两装置均能将化学能转化为电能B.两装置中锌片均发生还原反应C.图2溶液中SO2-4向铜片迁移D.图2中溶解6.5g锌时转移电子0.2mol【答案】D【解析】A．图2装置形成原电池，能将化学能转化为电能，但图1装置没有形成原电池，不能化学能转化为电能，A错误；B．锌比铜活泼，两装置中锌片均发生氧化反应生成硫酸锌，B错误；C．图2装置形成原电池，锌作负极，铜作正极，原电池工作时，阴离子移向负极，即溶液中SO2-4向锌片迁移，C错误；D．图2装置形成原电池，锌作负极，负极反应式为Zn-2e-=Zn2+，n(e-)=2n(Zn)=2×6.5g65g/mol=0.2mol，D正确；故选D。

《原电池与化学电源》

《原电池与化学电源》

2020-2021 年新高三化学一轮复习讲解《原电池与化学电源》【知识梳理】一、原电池负极正极2原理的应用一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率增大。

如在 Zn 与稀硫酸反应时 加入少量CuSO 4 溶液能使产生H 2 的反应速率加快两种金属分别作原电池的两极，一般作负极的金属比作正极的金属活泼使被保护的金属制品作原电池正极而得到保护。

如要保护一个铁制的输水管道或钢铁桥梁等，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极设计制作化学电源，设计原电池时，负极材料确定之后，正极材料的选择范围较广，只要合理都可以，电解质溶液一般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(如空气中的氧气)例题1、下列说法正确的是。

①电池工作时，负极失去的电子均通过溶液转移到正极上 ②在原电池中失去电子的一极是阴极，发生的是还原反应③原电池的两极一定是由活动性不同的两种金属组成④铝比铁活泼，但铝制品比铁制品在空气中耐腐蚀⑤将铝片和镁片用导线连接后，插入盛有 NaOH 溶液，铝作负极 ⑥电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极 ⑦原电池工作时，正极和负极上发生的都是氧化还原反应⑧锌、铜和盐酸构成的原电池工作时，锌片上有 6.5 g 锌溶解，正极上就有 0.1 g 氢气生成 ⑨原电池工作时，溶液中的阳离子向负极移动，盐桥中的阳离子向正极移动⑩锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加⑪盐桥中装有含氯化钾的琼脂，其作用是传递电子⑫原电池装置 中，电极Ⅰ上发生还原反应作原电池的负极[指点迷津]原电池基础知识的易错点：(1) 负极本身不一定都参加反应，如燃料电池中，作为负极的材料本身并不参加反应。

(2) 忽视电极材料与电解质溶液的反应关系，容易误写电极反应式，如Al 负极，在酸性溶液中生成Al 3＋，在碱性溶液中生成 AlO －。

原电池 化学电源

原电池 化学电源

负极： 正极： 8Li – 8e– = 8Li+ 3SOCl2 + 8e– = SO32– + 2S + 6Cl–
解密高考 次 池 2．二 电
(可充电电池)
高三 ·人教版 ·化学
铅电是见二电，极料 蓄池常的次池负材是 是
Pb ， 极 料 正材
PbO2
。
充电时如何连接外接电源？
2 Pb＋SO4 －2e ===PbSO4
宜小电流连续放电，常制成纽扣式 电池，广泛用于电
子手表、照相机、计算器和其他微 型电子仪器。
镉镍电池与氢镍电池：
放电 Cd+ 2NiO(OH) +2 H2O 2NiO(OH)2 + Cd(OH)2 充电
OH)
课后思考：
放电
充电
Ni(OH)2
根据上面所给的总方程式，你能写出各极发生的 反应方程式吗？
共存问题
中性或碱性：O2 + 2H20 + 4e- == 4OH-；
可传导O2-的固体或熔融盐：O2+4e-==2O2-. 再用总反应式减去正极反应式消去O2即得负极反应
基础自主梳理 热点互动探究 限时训练
解密高考
2 复电反式书 ( 杂极应的写 )
高三 ·人教版 ·化学
配平：电荷守恒
如 CH4 酸性燃 电 中 负 反 式 ： 料池，极应为 CH4＋2O2===O 2＋2H2O„„总 应 C 反式
－ －
1 放时反 ( 电的应 ) 负反： 极应 正反： 极应
PbO2＋4H＋＋SO2－＋2e－===PbSO4＋2H2O 4
Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O 电反： 池应 (2)充电时的反应
人教版高中化学必修第2册 《设计原电池 化学电源》教学设计

人教版高中化学必修第2册 《设计原电池 化学电源》教学设计

《设计原电池化学电源》教学设计一、教材分析“化学能与电能”是高中化学必修课程中化学反应规律的内容，与元素化合物的知识相比，“化学能与电能”概念的建构过程具有丰富的化学学科核心素养的发展价值，是高中一年级全体学生都要重点学习的内容。

该内容可以安排2课时。

第1课时的教学重点是：理解氧化还原反应与原电池原理之间的关系，了解原电池的形成条件，分析简单原电池的工作原理；第2课时设计原电池与常见的化学电源。

新课标的内容要求：知道化学反应可以实现化学能与其他能量形式的转化，以原电池为例认识化学能可以转化为电能，从氧化还原反应的角度初步认识原电池的工作原理。

学业要求：能举出化学能转化为电能的实例，能辨识简单原电池的构成要素，并能分析简单原电池的工作原理。

因此，该节内容重点是要让学生体验作为不同角色的工作者，思考问题的不同角度，在不断解决问题的过程中，建构理论知识，增强实际分析、解决问题的能力和创新精神。

二、学情分析初中化学已经从燃烧的角度初步学习了“化学与能源”的一些知识，《化学能与电能》的第一课时学习了原电池的概念、原理、组成原电池的条件。

由于学生之前没有电化学的基础，理解原电池原理有一定的难度。

所以本课时设计：通过简单原电池装置的设计，增强学生的创新精神；然后了解生活中的各种化学电源的原理，电极材料，电子流向等，既增强了学生的分析、综合、应变能力，同时又促进了对原电池原理的进一步理解。

三、素养目标【教学目标】1.会设计简单的原电池。

2.知道干电池、充电电池、燃料电池等化学电源的特点。

3.掌握构成电池的要素，了解不同电极材料对电池性能的影响。

【评价目标】1、科学探究：认识构成原电池的条件及其原理，判断原电池的正负极。

2、创新意识：利用原电池原理能设计原电池。

3、宏观辨识与微观探析：会分析物质化学变化中的能量变化与物质微观结构的关系。

四、教学重点、难点1．教学重点：简易原电池装置的设计2．教学难点：简易原电池装置的设计五、教学方法情境引入法、任务驱动法、实验探究法、归纳总结法、查阅资料法六、教学设计思路化学电源与学生的生活息息相关，通过换位思考，让学生担任不同的角色，导出生活中同学们熟悉的各种电池的发展过程，增强学生的创新精神；然后依次的分析，各种化学电源的原理，电极材料，电子流向，电池的缺陷，既增强了学生的分析，综合，应变能力，同时又促进了对原电池原理的进一步理解。