原电池学案2

第一章 第3节 化学能转化为电能—电池

课型 新课 课时 第2课时 班级 小组 姓名 ◆学习目标 1、通过阅读课本p23-26页，了解常见的化学电源分类。

2、根据原电池的工作原理，能正确书写铅蓄电池的和氢氧燃料电池在不同介质中的电极反应式和总反应式。

3、能类比写出常见二次电源的电极反应式。 ◆重

难 点

重点：利用原电池原理分析电极反应并书写电极反应式。

难点：书写铅蓄电池、氢-氧燃料电池、甲醇燃料电池等的电极反应式。

◆课前预习

1．铜——锌原电池： Zn Cu 该装置是将 能转变为 能的 装置。

实验现象： 电池总反应：

CuSO4 原电池的负极发生 反应，电极反应式:

正极发生 反应，电极反应式：

2．铅蓄电池：

放电过程中电池总反应方程式为

负极电极反应为 正极电极反应为

3．氢——氧燃料电池：

a、b两个电极由多孔石墨制成，通入的气体由孔隙中逸出，在电极表面放电，电解液为KOH溶液。 （1）a是______极

（2）正极反应为：

负极反应为：

（3）电解质溶液中K+ 向_ __极移动，OH-向___ _极移动 (4)工作时，电子由__ __经外电路流向___

◆自学探究

探究一 通过对氢氧燃料电池在酸性介质和碱性介质时电极方程式的对比，分析电解质溶液的酸碱性对电极方程式书写的影响。 氢氧燃料电池：

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①酸性介质时，电极反应：

负极： 正极： 总反应： ②碱性介质时，电极反应：

负极： 正极： 总反应： 探究二 电解质溶液的性质对电极反应的影响

在下列两种情况下，镁、铝用导线连接后插入不同的电解质溶液组成原电池。分别写出它们的电极名称及电极反应式

探究三 对可充电池充电和放电过程的分析

高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为 放电

3Zn + 2KFeO + 8HO 3Zn(OH)2 + 2Fe(OH)3 + 4KOH 242 充电

下列叙述不正确的是（ ） ．．．A．放电时每转移3 mol电子，正极有1mol K2FeO4被氧化 B．充电时阳极反应为：Fe(OH)3 —3e+ 5 OH= FeO4 + 4H2O

--C．放电时负极反应为：Zn—2e+2OH= Zn(OH)2 D．放电时正极附近溶液的碱性增强 ◆典例分析

例1. 有人设计出利用CH4和O2的反应，用铂电极在KOH溶液中构成原电池。电池的总反应类似于CH4在O2中燃烧，则下列说法正确的是（ ）

- ①每消耗1molCH4可以向外电路提供8mole

-②负极上CH4失去电子，电极反应式CH4+10OH-－8e-=CO32+7H2O

--③负极上是O2获得电子，电极反应式为 O2+2H2O+4e=4OH ④电池放电后，溶液PH不断升高

A.①② B.①③ C.①④ D.③④

[点拨]：本题是考查原电池原理在燃料电池中的具体应用，首先要判断出电池的正负极，其方法是确定在该电极上发生的是失电子还是得电子反应，若发生的是失电子反应是原电池的负极，反之是正极。CH4在铂电极上发生类似于CH4在O2燃烧反应，即CH4 →CO2严格讲生成的CO2还与KOH反

---应生成K2CO3，化合价升高，失去电子，是电池的负极，电极反应式为CH4-8e+10OH=CO32+7H2O，

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--

2?

1molCH4参加反应有8mole-发生转移，O2在正极上发生反应，获得电子，电极反应式为

----O2+2H2O+4e=4OH。虽然正极产生OH，负极消耗OH，但从总反应CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O可看出是消耗KOH，所以电池放电时溶液的PH值不断下降，故①②正确，③④错误。 答案：A

◆方法规律

1．原电池电极反应的书写原则：如果题目给定的是图示装置，先分析正、负极，再根据正、负极反应规律去写电极反应式；如果题目给定的是总反应式，可分析此反应中的氧化反应或还原反应(即分析有关元素的化合价变化情况)，再结合电解质溶液的实际情况去写电极反应式，另一电极反应式可直接写或将各反应式看作数学中的代数式，用总反应式减去易写出的电极反应式，即得结果。 2．判断电极时，不能简单的比较金属的活性，要看反应的具体情况，特别指出的是： ⑴Al在强碱性溶液中比Mg更易失电子，Al作负极，Mg作正极；

⑵Fe、Al在浓HNO3中钝化，比Cu等金属更难失电子，所以在浓HNO3中，Cu等金属作负极，Fe、Al作正极。

3.可充电电池的反应规律

(1)可充电电池有充电和放电两个过程，放电时是原电池，充电时是电解池。

(2)放电时的负极反应和充电时的阴极反应，放电时的正极反应和充电时的阳极反应在形式上可逆。即将正(负)极反应改变方向即得阳(阴)极反应式。

(3)放电总反应和充电总反应在形式上互逆，但不是可逆反应。 ◆课后训练

A级：

1．下列有关电池的说法不正确的是 ( ) A．手机上用的锂离子电池属于二次电池

B．铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极 C．甲醇燃料电池可把化学能转化为电能 D．锌锰干电池中，锌电极是负极

2．已知空气－锌电池的电极反应为：锌片：Zn+2OH--2e-＝ZnO＋H2O，

--石墨：O2＋2H2O＋4e＝4OH 据此判断，锌片是（ ）

A．负极，并被氧化 B．负极，并被还原 C．正极，并被氧化 D．正极，并被还原 3．科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池，利用细菌将有机酸转化为氢气，氢气进入以磷酸为电解质的燃料电池发电。电池负极反应为（ ）

---A．H2＋2OH-2e＝2H2O B．O2＋4H+＋4e＝2H2O

--C．H2-2e＝2H+ D．O2＋2H2O＋4e-＝4OH 4．将两个铂电极插入KOH溶液中，向两极分别通入CH4和O2，即构成CH4燃料电池。已知通入CH4

---的一极电极反应式是：CH4＋10OH－8e===CO32＋7H2O；通入O2的另一极电极反应是：O2＋2H2O

--＋4e===4OH，下列叙述不正确的是 ( )

A．通入CH4的电极为负极 B．正极发生氧化反应

C．燃料电池工作时溶液中的阴离子向负极移动 D．该电池使用一段时间后应补充KOH 5．氢氧燃料电池是将H2和O2分别通入电池，穿过浸入20%~40%的KOH溶液的多孔碳电极，其电极反应式为：H2+2OH-2e=2H2O和1/2O2+H2O+2e=2OH，则下列叙述正确的是（ ） A．通H2的一极是正极，通O2的一极是负极 B．通O2的一极是正极，通H2的一极是负极

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----

C．工作一段时间后电解质溶液OH-数目增大 D．工作时负极区附近H+数目减小

-

-

6．扣式银锌电池的电极反应如下：锌极：Zn + 2OH－2e= Zn(OH)2 氧化银极：Ag2O + H2O + 2e= 2Ag + 2OHA．锌是正极,被氧化

--

下列说法正确的是（ ）

B．Ag2O是正极,发生氧化反应

C．电子从锌极流向Ag2O极 D．锌是负极,被还原

7．实验室用铅蓄电池作电源电解饱和食盐水制取Cl2，已知铅蓄电池放电时发生如下反应：

----负极：Pb＋SO42→PbSO4＋2e 正极：PbO2＋4H+＋SO42＋2e→PbSO4＋2H2O 今欲制得Cl2 0.050 mol，这时电池内消耗的H2SO4的物质的量至少是 ( ) A．0.025 mol B．0.050 mol C．0.10 mol D．0.20 mol

8．Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取.Cu2O的电解池示意图如下， 电解总反应：2Cu+H2O==Cu2O+H2O?。下列说法正确的是 ( )

A. 石墨电极上产生氢气 B. 铜电极发生还原反应 C. 铜电极接直流电源的负极 D. 当有0.1mol电子转移时，有0.1molCu2O生成。

9．一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．CH3OH(g)＋O2(g)－2e===H2O(l)＋CO2(g)＋2H+(aq)

-B．O2(g)＋4H+(aq)＋4e===2H2O(l)

-C．CH3OH(g)＋H2O(l)－6e===CO2(g)＋6H+(aq)

-D．O2(g)＋2H2O(l)＋4e===4OH- B级 :

10．按要求填空：

（1）以二甲醚（CH3OCH3）、空气为主要原料，H2SO4溶液为电解质溶液，铂为电极构成燃料电池。

请写出该电池中负极的电极反应式： （2）熔融金属氧化物燃料电池是以熔融金属氧化物为电解质，CH4为燃料，空气为氧化剂，石墨为电极。则正极的电极反应式为： （3）熔融盐燃料电池是以熔融碳酸盐为电解质，乙醇为燃料，空气为氧化剂，石墨材料为电极。则正极的电极反应式为： ★11．可用于电动汽车的铝-空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为点解液，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 ★12．科学家成功开发出便携式固体氧化物燃料电池，它以丙烷气体为燃料。电池中的一极通入空气，

-另一极通入丙烷气体，电解质是固态氧化物，在熔融状态下能传导O2。下列对该燃料电池的说法不正确的是 ( )

A．在熔融电解质中，O2-由负极移向正极

B．该电池的总反应是C3H8＋5O2===3CO2＋4H2O

C．电路中每通过5 mol电子，约有5.6 L标准状况下的丙烷被完全氧化

--D．通入丙烷的电极为电池负极，发生的电极反应为C3H8－20e＋10O2===3CO2＋4H2O

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