考点39原电池原理及应用--高考化学知识点全程讲解

考点39原电池原理及应用

1．复习重点

1．原电池的电极名称及电极反应式，

2．对几种化学电源的电极反应式的认识和书写， 3．原电池原理的应用。

4．其中原电池原理及有关计算是高考的命题热点。 2．难点聚焦 [复习提问]氧化还原反应的特征是什么？ 氧化还原反应的本质是什么？ （答）元素化合价发生升降 复习旧知识，引入新知识。温故而知 新 （答）电子的转移 从教材中吸取信息，重视教材、阅读教材，培养学生紧扣教材的思想 提出课题 [多媒体展示]原电池在当今生产、观看屏幕 生活和科技发展中广泛的用途 [讲述]尽管这些电池大小、用途、功效各有不同，但设计原理是相同 的 第四节 原电池原理及其应用 一、原电池原理 [设问]Mg条在空气中燃烧现象如何？过程中发生的能量变化有哪些？ （答）发出耀眼的强光，同时放出大量的热 帮助学生树立能量转化观点 （答）化学能转变为光能、化学能转变为热能 [讲述]这是一个氧化还原反应，Mg直接失电子给氧，设想如果把Mg失去的电子通过导线递给氧，在导线中不就有电流产生吗？该过程就是化学能转变成电能了。那么到底通过何种途径、何种装置来实现这种转变呢？ 原电池装置是将化学能转变为电能的装置 [分组实验] [1]锌粒放入稀硫酸中 [2]铜片放入稀硫酸中 [3]锌粒放在铜片上一起浸入稀硫酸中 [4]锌粒、铜片用导线连在灵敏电流计上 [5]用干电池证明[4]的正负极 学生思考 提出设想，激发学生学习的兴趣和求知欲 原电池装置就是帮助我们来实现这种转变的装置 动手实验 描述现象 分析讨论 现象解释 培养学生的动手能力、敏锐的观察力，提高学生分析、解决问题的能力，严密的逻辑推理能力 [多媒体动画模拟] 锌、铜原电池原理 学生观察、分析、填表 变微观现象为直观生动，便于学生掌握 [多媒体动画模拟]原电池组成实验装置的改变： a、 溶液相同，电极变化： 思考：原电池装置构成必须具备哪些条件？ 培养学生类比，归纳、总结的自主学习的能力 b、 电极相同，溶液变化： c、 断路： [板书]原电池组成条件： （-）较活泼的金属 （a）电极 （+）较不活泼的金属或非金属 （b）电解质溶液 （c）闭合回路 从以上讨论的原电池装置中我们来总结一下：原电池原理 原电池原理： 电子 负极 正极 （导线） 流出电子 流入电子 发生氧化反应 发生还原反应 [设问]那么电极上的反应如何写？书写时要注意什么？ [讲述]以Zn-Cu原电池为例 电极反应：（-）Zn-2e=Zn++2+ 培养学生分析问题的能力 培养学生分析、归纳能力 强调注意点，作业规范化。 练电极反应式和电池总反应 （+）2H+2e=H2↑ 电池总反应：Zn+2H=H2↑+Zn 2+练：Zn-Ag-CuSO4 训练基本功，培养学生良好的学习习惯。 宏观上我们看到了两极上的变化，从微观上我们再来探讨一下 [多媒体动画模拟]原电池中的微粒运动 微粒流向： 外电路： 电子：负极 导线 正极 内电路： 离子：阳离子向正极移动 [小结] 原电池是一种负极流出电子，发生氧化反应，正极流入电子，发生还原反应，从而实现化学能转换为电能的装置。 [投影练习]结合原电池条件，将Fe+Cu=C+Fe设计成一个原电池 2+2+学生分析 透过现象看本质 总结本节课内容，起到突出重点，首尾呼应作用。 巩固和应用，培养学生的知识迁移能力和发散能力 学生分析、练习 [作业] 1、课本P108（一）（1）（3）（三）1 2、练习册P113 18题 [家庭实验] 1、制作一水果电池 2、拆开一节废旧干电池，观察其构造 [研究性学习课题]调查常用电池的种类，使用范围及电池中氧化剂和还原剂，了解回收废电池的意义和价值。 板书设计 一、原电池原理 1、 定义：原电池装置是将化学能转变为电能的装置 2、 构成要素 （-）较活泼的金属 （a）电极 （+）较不活泼的金属或非金属 （b）电解质溶液 （c）闭合回路 3、原电池原理： 电子 负极 正极 活泼的一极 （导线） 不活泼的一极 流出电子 流入电子 发生氧化反应 发生还原反应 （1）电极反应Zn-2e=Zn2+ 2H++2e=H2↑ （2）电池总反应Zn+2H+=H2↑+ Zn2+ （3）、微粒流向：外电路：电子：负极 导线 正极 内电路：离子：阳离子向正极移动 小结：原电池是一种负极流出电子，发生氧化反应，正极流入电子，发生还原反应，从而实现化学能转换为电能的装置。 培养学生动手能力和解决生活中实际问题的能力 培养学生综合问题能力，使学生了解社会、关心生活，关注环境，增强主人翁意识。

3．例题精讲

1．确定金属活动性顺序

例1．（1993年上海高考化学题）有A、B、C、D四种金属，将A与B用导线联结起来，浸入电解质溶液中，B不易被腐蚀；将A、D分别投入到等浓度的盐酸中，D比A反应剧烈；将铜浸入B的盐溶液中无明显变化；将铜浸入C的盐溶液中，有金属C析出。据此可推知它们的金属活动性由强到弱的顺序为 （ ）

A．D＞C＞A＞B B．D＞A＞B＞C C．D＞B＞A＞C D．B＞A＞D＞C

解析：根据原电池原理，较活泼金属作负极，较不活泼金属作正极，B不易被腐蚀，说明B为正极，金属活动性A＞B。另可比较出金属活动性D＞A，B＞C。故答案为B项。

2．比较反应速率

例2．（2000年北京春季高考化学题）100mL浓度为2 mol·L的盐酸跟过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成氢气的总量，可采用的方法是 （ ）

A．加入适量的6mol·L的盐酸 B．加入数滴氯化铜溶液 C．加入适量蒸馏水 D．加入适量的氯化钠溶液

解析：向溶液中再加入盐酸，H的物质的量增加，生成H2的总量也增加，A错。加入氯化铜后，锌置换出的少量铜附在锌片上，形成了原电池反应，反应速率加快，又锌是过量的，生成H2的总量决定于盐酸的量，故B正确。向原溶液中加入水或氯化钠溶液都引起溶液中H浓度的下降，反应速率变慢，故C、D都不正确。本题答案为B项。

3．书写电极反应式、总反应式

例3．（2000年全国高考理综题）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 混合物作电解质，CO为阳极燃气，空气与CO2的混合气体为阴极助燃气，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+2CO3-4e== 4CO2 阴极反应式：_________________， 电池总反应式：_______________。

解析：作为燃料电池，总的效果就是把燃料进行燃烧。本题中CO为还原剂，空气中O2

为氧化剂，电池总反应式为：2CO+O2==2CO2。用总反应式减去电池负极（即题目指的阳极）反应式，就可得到电池正极（即题目指的阴极）反应式：O2+2CO2+4e== 2CO3 。

4．分析电极反应

例4．（1999年全国高考化学题）氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，它可以取代会产生污染的铜镍电池。氢镍电池的总反应式是：

(1/2)H2+NiO(OH)

Ni(OH)2

-2-2--+

+

-1

-1

根据此反应式判断下列叙述中正确的是（ ） A．电池放电时，电池负极周围溶液的pH不断增大 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，H2是负极

解析：电池的充、放电互为相反的过程，放电时是原电池反应，充电时是电解池反应。根据氢镍电池放电时的总反应式可知，电解质溶液只能是强碱性溶液，不能是强酸性溶液，因为在强酸性溶液中NiO(OH)和Ni(OH)2都会溶解。这样可写出负极反应式：H2+2OH-2e== 2H2O，H2为负极，附近的pH应下降。放电时镍元素由+3价变为+2价，被还原，充电时氢元素由+1价变为0价，被还原。故答案为C、D项。

例5．（2000年全国高考理综题）钢铁 发生电化学腐蚀时,负极发生的反应（ ）

A．2H+2e==H2

-2+

+

---

B．2H2O+O2+4e== 4OH

D．4OH+4e==2H2O+O2

--

--

C．Fe-2e==Fe

解析：钢铁在潮湿的空气中发生电化学腐蚀时，负极为铁，正极为碳，电解质溶液为溶有O2或CO2等气体的水膜。当水膜呈弱酸性或中性时发生吸氧腐蚀，负极反应为：Fe-2e==Fe，正极反应为：2H2O+O2+4e== 4OH；当水膜呈酸性时发生析氢腐蚀，负极反应为：Fe-2e==Fe，正极反应为：2H+2e==H2。钢铁的电化学腐蚀以吸氧腐蚀为主。故答案为C项。

5．判断原电池的电极

例6．（2001年广东高考化学题）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：

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)

解析：此电池放电时为原电池反应，所列反应由右向左进行，Cd元素由0价变为+2价，失去电子，被氧化，故Cd是电池的负极反应材料。本题答案为C项。

例7．（2001年上海高考化学题）铜片和锌片用导线连接后插入稀硫酸中，锌片是（ ） A．阴极 B．正极 C．阳极 D．负极

解析：铜片和锌片用导线连接后插入稀硫酸中形成了原电池，由于金属活动性Zn＞Cu，故Zn为负极。答案为D项。

6．原电池原理的综合应用

例8．（2004年天津高考理综题）下图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，下列叙述不正确的是 ( )

-2+

+

--2+

--

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