2020年高中化学同步学案：《化学能转化为电能——电池》2(鲁科版选修4).docx

化学能转化为电能------电池
学习目标
1．了解原电池的工作原理，结合电池反应和相关试验，体验化学能和电能的转化过程，能用电池反应表示化学能和电能的转化关系。
2．了解常见的化学电源的种类和工作原理，生疏化学能与电能相互转化的实际意义，并能应用原电池原理分析、解释金属的腐蚀的缘由，探究防止金属腐蚀的措施，加深对化学变化本质的生疏。
学问梳理
一、原电池
1． 原电池是__________________________________________的装置。
2． 原电池的构成条件：
（1）两个活泼性不同的电极;
（2）___________________；
（3）___________________。
3． 电极材料构成
负极：还原性较强的物质，如__________________________
正极：氧化性较强的物质，如___________、______________、__________________。
负极
正极
e--
电流
还原反应
电极反应式_____
氧化反应
电极反应式_____
电解质溶液
Zn2+
H+
4． 原电池的工作原理（以铜锌原电池为例，电解质是稀硫酸）

二、化学电源
5．作为化学电源的电池有______电池、_____________电池、_______电池。其中可能造成环境污染的是______电池；可反复充放电的是________电池。
6．几种电池的比较
电池
电极材料
电极反应
电池反应
锌锰干电池

铅蓄电池

氢氧燃料电池

三、金属的腐蚀与防护
7．金属腐蚀是指________________________________________________________。

8．化学腐蚀与电化学腐蚀的比较
金属腐蚀
化学腐蚀
电化学腐蚀
条件

有无电流

现象

9．钢铁的腐蚀：_________腐蚀是造成钢铁腐蚀的主要缘由。
（1）析氢腐蚀(酸性环境)
负极：________________________；正极：__________________________
(2)吸氧腐蚀
负极：________________________；正极：________________________
10.金属的防护方法
（1）在金属表面掩盖__________,如_____________________。
（2）牺牲阳极疼惜法：即将__________________的金属作为疼惜极，与被疼惜金属相连构成_____________,______________的金属将作为负极发生________反应而消耗，被疼惜金属作为正极就可以避开腐蚀。
（3）阴极电疼惜法：即将被疼惜金属与外加直流电源的______极相连让其成为阴极，而将外加直流电源的______极接到一些废铁上，使废铁成为阳极。
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1． 方法指导:
（1）原电池正负极的推断
①依据构成原电池的电池材料推断：活泼金属做负极；
②依据电子流向或电流方向确定：电子流出的一极或电流流入的一极为负极
③依据氧化还原反应确立：发生氧化反应（还原剂）的一般为负极。
（2）推断金属腐蚀快慢的规律
不纯的金属或合金，在潮湿的空气中形成微电池发生电化腐蚀，活泼金属因被腐蚀而损耗，金属腐蚀的快慢与下列两种因素有关：
① 与构成微电池的材料有关，两极材料的活动性差别越大，电动势越大（活动性相差越大），氧化还原反应的速度越快，活泼金属被腐蚀的速度就越快。
② 与金属所接触的电解质强弱有关，活泼金属在电解质溶液中的腐蚀快于在非金属溶液中的腐蚀，在强电解质溶液中的腐蚀快于在弱电解质溶液中的腐蚀。
一般说来可用下列原则推断：
电解原理引起的腐蚀〉原电池原理引起的腐蚀〉化学腐蚀〉有防腐蚀措施的腐蚀
（2）例题解析
【例1】 由铜、锌和稀硫酸组成的原电池工作时，电解质溶液的pH怎样变化（ ）
A.不变 B.先变小后变大 C.渐渐变大 D.渐渐变小
解析 依据原电池工作的总反应：Zn + 2H+ == Zn2+ + H2↑,只要原电池不断工作，该反应就不断发生，溶液中的C(H+)渐渐减小，溶液中的pH将不断增大。因此答案选D.
【例2】在原电池和电解质的电极上所发生的反应，同属氧化反应或同属还原反应的是（ ）
A. 原电池的正极和电解池的阳极所发生的反应
B. 原电池的正极和电解池的阴极所发生的反应
C. 原电池的负极和电解池的阳极所发生的反应
D. 原电池的负极和电解池的阴极所发生的反应
解析 据原电池、电解池的基本学问，原电池的正极发生还原反应，负极发生氧化反应；电解池的阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。因此选B、C
G
a
b
稀H2SO4
【例3】在如图所示的装置中，a的金属性比氢要强，b为碳棒，关于此装置的各种叙述不正确的是（ ）
A. 碳棒上有气体放出，pH变大
B. a是正极，b是负极
C. 导线中有电子流淌，电子从a极到b极
D. a极上发生了氧化反应
解析 明显，电极a、b与电解质溶液稀H2SO4组成原电池。
因活泼性a〉b（碳棒），所以a为电池的负极，b为正极。电极反应式：
a（负极）：a –ne-- == an+ (氧化反应)
b(正极)：nH+ + ne-- == n/2H2↑（还原反应），由于正极H+放电消耗,溶液中C(H+)减小, pH变大,在外电路中,电子由a流出经电流计流向b极。因此选B.
【例4】航天技术中使用的氢—氧燃料电池具有高能、轻松和不污染环境等优点。氢—氧燃料电池酸式和碱式两种，它们放电时的电池总反应方程式都可表示为2H2 + O2 == 2H2O,酸式氢—氧燃料电池的电解质是酸，其负极反应可表示为： 2H2 –4e-- == 4H+,则其正极反应表示为_____________________；碱式氢—氧燃料电池的电解质是碱，其正极反应表示为O2 +2H2O+4e-- == 4OH--,则其负极反应可表示为_______________________。
解析 原电池正极发生还原反应：O2 +2H2O+4e-- == 4OH--，在酸性溶液中，4OH-- + 4H+ =4H2O,故正极反应式为:O2 + 4H+ + 4e-- == 2H2O;原电池负极发生还原反应：2H2 –4e-- == 4H+,在碱性溶液中，4OH-- + 4H+ =4H2O,所以负极反应式为：2H2 + 4OH-- - 4e-- == 4H2O.