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本文题目：高二化学教案：原电池的工作原理

原电池的工作原理

一.知识再现

1.原电池定义：

2.原电池构成条件：1)

2)

3)

4)

3.按你的理解画出一个原电池，写出电极反应和总反应

4.完成课本13页、14也活动与探究

二、讨论完成例1. 银器皿日久表面逐渐变黑色，这是由于生成硫代银，有人设计用原电池原理加以除去，其处理方法为：将一定浓度的食盐溶液放入一铝制容器中，再将变黑的银器浸入溶液中，放置一段时间后，黑色会褪去而银不会损失。

试回答：在此原电池反应中，负极发生的反应为 ;正极发生的反应为 ;

反应过程中产生臭鸡蛋气味的气体，原电池总反应方程式为

三、自我检测

1. 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

C.工作一段时间后电解质溶液pH增大

D.工作时负极区附近pH减小

2. 将锌片和银片接触放入相同物质的量浓度的下列溶液中，反应一段时间后，溶液质量减轻的是( )

A.氯化铝 B.硫酸铜 C.硝酸银 D.稀硫酸

3. 在空气中，钢铁与食盐水接触，发生电化腐蚀，在正极上发生的电极反应是( )

A.Fe-2e- === Fe2+ B.2H+2e- ==== H¬2↑

C.Na++e- === Na D.2H2O+O2+4e- ==== 4OH-

4. 锂电池是新型高能电池，它以质轻.容量大而受到重视。目前已经制成多种功能的锂电池。某种锂电池的总反应可表示为：Li+MnO2 LiMnO2。若该电池提供0.5C电量，则消耗正极材料的质量约为(其他损耗忽略不计)( )

A.3.5g B.7g C.4.52×10-4g D.43.5g

5.银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源，它的充电和放电过程可以表示为( )

2Ag+Zn(OH)2 Ag2O+Zn+H2O

在此电池放电时，负极上发生反应的物质是( )

A. Ag B. Zn(OH)2 C. Ag2O D. Zn

6.下图各容器中盛有海水，铁在其中腐蚀时由快到慢的顺序是( )

A.(4)>(2)>(1)>(3) B.(2)>(1)>(3)>(4)

C.(4)>(2)>(3)>(1) D.(3)>(2)>(4)>(1)

7.某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，通电时，为使Cl2被完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图的装置，则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是( )

A. a为正极，b为负极;NaClO和NaCl

B. a为负极，b为正极;NaClO和NaCl

C. a为阳极，b为阴极;HClO和NaCl

D. a为阴极，b为阳极;HClO和NaCl

8. 右图是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d为石墨电极。则下列有关的判断正确的是( )

A. a为负极、b为正极

B. a为阳极、b为阴极

C. 电解过程中，d电极质量增加

D. 电解过程中，氯离子浓度不变

9. 随着人们生活质量的不断提高，废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程，其首要原因是( )

A. 利用电池外壳的金属材料

B. 防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染

C. 不使电池中渗泄的电解液腐蚀其他物品

D. 收其中石墨电极

10. 钢铁发生电化学腐蚀时，负极发生的反应是( )

A. 2H++2e- H¬2¬ B. 2H2O+O2+4e- 4OH-

C. Fe-2e- Fe2+ D. 4OH--4e- 2H2O+O2

11.下列叙述正确的是( )

①锌跟稀硫酸反应制取氢气，加入少量硫酸铜溶液能加快反应速率

②镀层破损后，白铁(镀锌的铁)比马口铁(镀锡的铁)更易腐蚀

③电镀时，应把镀件置于电解槽的阴极

④冶炼铝时，把氧化铝加入液态冰晶石中成为熔融体后电解

⑤钢铁表面常易锈蚀生成Fe2O3•nH2O

A.①②③④⑤ B.①③④⑤ C.①③⑤ D.②④

12.燃料电池是燃料(例如CO，H2，CH4等)跟氧气或空气起反应，将此反应的化学能转变为电能的装置，电解质通常是KOH溶液。下列关于甲烷燃料电池的说法不正确的是( )

A. 负极反应式为CH4+10OH--8e=CO32-+7H2O

B. 正极反应式为O2+2H2O+4e=4OH-

C. 随着不断放电，电解质溶液碱性不变

D. 甲烷燃料电池的能量利用率比甲烷燃烧的能量利用率大

13. 如图所示，在大试管里放入一段光亮无锈的弯成螺旋状的铁丝，把试管倒插入水中，把这个装置这样放置

约一周后，观察到铁丝发生的变化是 ，

原因是 。试管里的水面会上升，

最终上升高约为 ，原因是 。

14. 从某铝镁合金上剪下一小片(其质量为2.0g)，立刻投入盛有20mL5mol•L-1氢氧化钠溶液的小烧杯中。

(1)由反应开始到反应结束，可能观察到烧杯中的现象依次为 。

(2)反应开始时，合金片表面产生气泡较慢，其原因是 ，一段时间后反应速率相当快，其原因是 。

(3)写出合金片与溶液反应时可能形成的微电池的负极材料是 正极的电极反应式： 。

(4)若要利用该反应来测定合金中铝的质量分数，还应测定哪些数据(如有多种可能，请逐一写出)?答：

15. 有人设计以铂和锌为电极材料，埋入人体作某种心脏病人的心脏起搏器的能源，它依靠人体血液中有一定浓度的O2和H2O进行工作。

(1)正极材料是 ，电极反应为 。

(2)负极材料是 ，电极反应为 。

16. 工业上处理含Cr2O72-的酸性工业废水用以下方法：①往工业废水中加入适量的NaCl，搅拌均匀;②用Fe为电极进行电解，经过一段时间有Cr(OH)3和Fe(OH)¬3沉淀生成，③过滤回收沉淀，废水达排放标准，试回答：

(1)电解时的电极反应，阳极 ，阴极 。

(2)写出Cr2O72-转变成Cr3+的离子反应

(3)电解过程中Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀是怎样产生的?

(4)能否将Fe电极改成石墨电极?为什么?

17. 碘缺乏症遍及全球，多发于山区，为控制该病的发生，我国政府规定在食盐中添加碘酸钾(KIO3)。据此回答下列问题。

(1)可用盐酸酸化的碘化钾淀粉溶液检验食盐中的碘酸钾，反应的化学方程式为 ，现象是 。

(2)可用电解方法制得碘酸钾。以石墨为阳极，不锈钢为阴极来电解KI溶液，总反应方程式为KI+3H2O====KIO3+3H2↑。若计划每分钟生产5.35g KIO3，电流强度应不低于 A。

(3)碘元素位于周期第 周期 主族。其最高价氧化物的水化物酸性比HClO4 (填强或弱)，其氢化物的还原性比HCl (填强或弱)。

18. 航天技术中使用的氢氧燃料电池具有高能、轻便、无污染等优点。氢氧燃料电池有酸式和碱式两种，它们放电时的总反应均可表示为：2H2+O2 2H2O。酸式燃料电池中的电解质是酸，其负极反应为：2H2-4e- 4H+。电池的电解质是碱，其正极反应为：O2+2H2O+4e- 4OH-，则负极反应为 。

19. 铅蓄电池放电时的总反应方程式为：PbO2+Pb+2H2SO4 2PbSO4+2H2O

据此判断其正极是 ，负极是 ，电解质溶液是 ，正极反应是 ，负极反应是 ，当转移0.5N¬A个电子时，蓄电池内消耗H2SO4的物质的量为 。

20. 由铜片、锌片和200mL稀H2SO4组成的原电池中，若锌片发生电化学腐蚀，则当铜片上放出3.36L(标态)气体时，硫酸恰好全部作用完。试计算：

(1)产生这些气体消耗了多少克锌

(2)有多少个电子通过了导线

(3)200mL稀H2SO4的物质的量浓度是多少。

五. 能力提高

1. 常用的钮扣式银锌电池，放电时的电极反应式分别为：

Zn极：Zn+2OH-+2e- Zn(OH)2

Ag2O极：Ag2O+H2O+2e- 2Ag+2OH-则下列说法中不正确的是( )

A.放电过程中[OH-]不变 B. Zn为负极而Ag2O为正极

C.电解质溶液呈碱性 D. 电子从Ag2O流出经用电器流入Zn极

2. 下图各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为( )

A.②①③④ B.④③①② C.④②①③ D.③②④①

3. 铁钉和碳棒用导线连接后，浸入0.01mol•L-1的食盐溶液中，可能发生( )

A.碳棒上放出Cl2 B.碳棒附近产生OH-

C.碳棒上放出O2 D.铁钉被氧化

4. 以下现象与电化腐蚀无关的是( )

A.黄铜(铜锌)制作的铜锣不易产生铜绿

B.生铁比纯铁易生锈

C.铁质器件附有铜质配件，在接触处易生铁锈

D.银质奖牌久置后表面变暗

5. 关于金属腐蚀的如下各叙述中，正确的是( )

A.金属被腐蚀的本质是：M+nH2O=M(OH)n+ H2↑

B.马口铁(锡铁)镀层破损后被腐蚀时，首先是镀层被氧化

C.金属在一般情况下发生的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀

D.常温下，置于空气中的金属主要发生化学腐蚀

6. 微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用。有一种银锌电池，其电极分别为Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH，电极反应为：Zn+2OH--2e- ==== ZnO+H2O，Ag2O+H2O+2e- ==== 2Ag+2OH-，总反应式为：Ag2O+Zn ==== 2Ag+ZnO。根据上述反应式，下列说法正确的是( )

A. 在使用过程中，电池负极区溶液的pH减小

B. 使用过程中，电子由Ag2O极经外电路流向Zn极

C.Z n是负极，Ag2O是正极

D. Zn电极发生还原反应，Ag2O电极发生氧化反应

7 有甲、乙、丙、丁四种金属。将甲、乙用导线相连放入稀H2SO4中可以看到乙慢慢地溶解，而甲的表面有气体逸出。把丁放到乙的硝酸盐溶液中后，丁的表面覆盖一层乙的单质。用石墨电极电解含相同物质的量浓度的甲和丙两种金属的盐溶液，丙的单质先析出。将甲放入稀盐酸中有H2析出。已知四种金属中有一种是铜。根据以上实验判断铜是( )

A.甲 B.乙 C.丙 D.丁

8.在25℃时，将两个铂电极插入一定量的饱和Na2SO4溶液中，进行电解，通电一段时间后，在阳极逸出amol气体，同时有WgNa2SO4•10H2O析出，若温度不变，则此时剩余硫酸钠溶液的质量百分比浓度为( )

A. B.

C. D.

9. 美国阿波罗宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池

是一种新型的化学电池，其构造如图所示;两个电极

均由多孔性碳制成，通入的气体由孔隙中逸出，并在

电极表面放电。

(1)a极是 极，b极是 极，电极

反应式分别为 ， 。

(2)飞船上宇航员的生活用水由燃料电池提供。已知这种电池发1度电时能生成350g水，试计算能量转化率。

[2H2(g)+O2(g) 2H2O(l)+572kJ]

(3)这种电池的输出电压为1.2V。要使标有1.2V，1.5W的小灯泡连续发光0.5h，应消耗标准状况下的H2多少升?

(4)氢气是燃料电池最简单的燃料，虽然使用方便，却受到价格和来源的限制。常用的燃料，往往是某些碳氢化合物，如甲烷(天然气)、汽油等。请写出将图中H2换成CH4时所构成的甲烷燃料电池中a极的电极反应式： 。此时电池内总的反应方程式为 。

10. 将含有KCl、CuBr2、Na2SO4三种物质的水溶液(分别为1mol/L)用铂电极电解，且电解足够长的时间。有以下结论：

①溶液中几乎没有Br-;②电解液变为无色;③最终溶液显碱性;④K+、Na+和SO42-的浓度几乎没有变化。其中正确的是( )

A.①②③ B.只有③ C.①④ D.①②③④

六、高考聚焦

1. 镍镉(Ni-Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用，它的充放电反应按下式进行：

Cd(OH)2+2Ni(OH)2 Cd+2NiO(OH)+2H2O由此可知，该电池放电时的负极材料是( )

A.Cd(OH)2 B.Ni(OH)¬2 C.Cd D.NiO(OH)

2. 熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物做电解质，CO为阳极燃气，空气与CO2的混合气为阴极助燃气，制得在650℃下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式：

阳极反应式：2CO+2CO32- 4CO2+4e-

阴极反应式：

总电池反应：

3. 下列关于铜电极的叙述不正确的是( )

A. 铜锌原电池中铜是正极 B. 用电解法精炼铜时铜作阳极

C. 在镀件上镀铜时可用铜作阳极 D. 电解稀H2SO4制H2、O2时铜做阳极

解析：由题意“黑色褪去而银不会损失”发生变化Ag2S→Ag，显然这是考察原电池的正极反应：Ag2S+2e-=2Ag+S2-，负极反应为活泼金属发生氧化反应：Al-3e-=Al3+。正极生成的S2-和负极生成的Al3+在溶液中发生双水解：2Al3++3S2-+6H2O=2Al(OH)3↓+3H2S↑。

答案：Al-2e-=Al3+ Ag2S+2e-=2Ag+S2-

3Ag2S+2Al+6H2O=6Ag+2Al(OH)3↓+3H2S↑

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