高三化学二轮复习专题-原电池原理及其应用.doc

高三化学二轮复习专题 原电池原理及其应用
2012年理综考试说明
1.了解原电池和电解池的工作原理。
2.了解常见化学电源的种类及其工作原理。
3.能正确书写电极反应和电池反应方程式。
4.理解金属发生电化学腐蚀的原因，金属腐蚀的危害，防止金属腐蚀的措施。 考点分析
一 原电池工作原理及其应用
主要考查点：
1、原电池反应的特点及正负极反应的特征
2、放电时外电路上电子的流动方向，内电路上阴阳离子的流动方向
3、电极附近溶液的pH变化分析，电解质溶液中的pH变化分析
4、电极反应式的书写尤其是电解质环境对电极反应的影响
5、原电池原理的应用（新型电池、金属腐蚀与防护、原电池原理对反应速率的影响等）
题型1、原电池工作状态的分析
考查：原电池反应理解(电极的判断)；
电子、离子的移动方向；
电解质溶液的酸碱性变化；
电极方程式的书写
例（2011海南11，改编）根据下图，回答问题：
（1）烧杯a中发生反应，电极反应式
为： 。 烧杯b中发生 -反应，电极反应式为： 。
（2）烧杯a中溶液的pH ，烧杯b中溶液的pH 。（填“升高”或“降低”）
（3）盐桥中阳离子移向烧杯“a”或“b”）
= 2Fe2＋＋I设计成练习1、（09福建卷11，改编） 控制适合的条件，将反应2Fe3＋＋2I－2
如下图所示的原电池。下列判断不正确的是
A. 反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应
B. 反应开始时，甲中石墨电极上Fe3+被还原
C. 电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态
D. 电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，
乙中石墨电极为负极
E.电流计读数为零后，若向乙中加入KI固体，
则盐桥中的阳离子向甲中移动
F.电流计读数为零后，若向甲中加入铁粉，则乙
中石墨电极为正极
题型2 电极方程式的书写
考查：正确书写电极反应式的方法；
电解质溶液对电极反应式的影响
例 现欲以右图所示装置用电化学原理将SO2和O2
转化为重要化工原料H2SO4
①通入的气体A为，气体B为
②负极的电极反应式为 。
正极的电极反应式为。
③若以该装置用电化学原理将CO和H2转化成甲醇，
则通入的气体B的电极上发生的电极反应
为：
【方法总结】
书写电极方程式应注意的问题 SO2 +2H2O → H2SO4 + 2e- +2H+
注意1：电极反应属离子反应范畴例如：某碱性高铁电池，放电时的电池反应为：2K2FeO4+3Zn = Fe2O3+ZnO+2K2ZnO2，则正极反应式为： 2K2FeO4+6e-+5H2O → Fe2O3+10OH-+4K+
注意2：电解质溶液对产物存在形式的影响
例1甲烷碱性燃料电池放电时负极反应式为： CH4+8OH- → CO2+8e-+6H2O
例2（09广东化学14）可用于电动汽车的铝-空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液，铝合金为负极，空气电极为正极。下列说法正确的是
B．以NaOH溶液为电解液时，负极反应为： Al＋3OH－－3e-＝Al(OH)3↓
注意3：电解质溶液环境对电极反应的影响
例如：氢氧燃料电池不同环境下的正极反应式的区别
电解质 酸性 碱性 熔融碳酸盐 熔融氧化物 正极反应式 练习2：写出CO燃料电池不同环境下的负极反应式
电解质 负极反应式 酸性 碱性
题型3 溶液酸碱性变化分析 熔融氧化物 熔融碳酸盐 考查：原电池工作原理的理解
例（2011新课标全国）铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为：Fe+Ni2O3+3H2O= Fe(OH)2+2Ni(OH)2，电解质溶液为强碱性
(1)电池放电时，负极反应为
正极反应为;
(2)电池放电时，负极附近溶液的 正极附近溶液
(3)电池放电一段时间后，溶液的;
【方法指导】
分析电极附近溶液酸碱性变化，应分析电极反应的影响，不考虑阴阳离子的移动的影响 分析电解液酸碱性变化，应该分析电池总反应的影响
题型4、设计原电池
考查：原电池反应的理解；原电池原理的灵活应用
例（07年山东理综29（2），改编）
若将 2Fe3+ + Cu = 2Fe2+ + Cu2+ 设计成原电池，请画出原电池装置图，标出正、负极，并写出电极反应式
正误判断：做原电池负极的金属材料活泼性一定
比做正极的金属强。 （ ）
关闭K1,镁做
关闭K2,镁做
【方法指导】 盐酸
1、常规原电池中负极材料的活性一般强于正极材料
2、原电池电极的判断应该基于反应，不能仅依靠活性的差别
问题1
能否将反应 Fe+Cu2+=Fe2++Cu 设计成原电池？
能否将反应Cu+H2SO4 = CuSO4+H2设计成原电池，为什么？
问题2
若要设计一个电化学装置实现Cu+H2SO4=CuSO4+H2 ，则应该如何设计？
能否将2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+设计成电解池？
【总结】
原电池反应必须是自发进行的氧化还原反应
电解池反应既可以是自发进行的氧化还原反应，也可以是非自发进行的氧化还原反应
练习3、右图中，两电极上发生的电极反应如下：
a极：Cu2＋＋2e－＝Cu，b极：Fe－2e－＝Fe2＋，则以下说法不正确的是
A. 该装置可能是电解池
B .a极上一定发生还原反应
C. a、b可能是同种电极材料
D .该过程中能量的转换一定是化学能转化为电能
题型5 原电池原理的综合应用
（2011浙江高考10）将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后发现液滴覆盖的圆周中心区(a)已被腐蚀而变暗，在液滴外沿形成棕色铁锈环(b)，如图所示。导致该现象的主要原因是液滴之下氧气含量比边缘少。下列说法正确的是
A． 液滴中的Cl―由a区向b区迁移
B．液滴边缘是正极区，发生的电极反应为：
O2＋2H2O＋4e－ = 4OH－
C． 液滴下的Fe因发生还原反应而被腐蚀，
生成的Fe2＋由a区向b区迁移，与b区
―的OH形成Fe(OH)2，进一步氧化、脱
水形成铁锈
D．若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板，在铜铁接触
处滴加NaCl溶液，则负极发生的电极反应为：摘要：探索在高三化学第二轮复习中如何以高考题为载体，利用“考什么，怎么考，我们的复习策略”模式来突破高考复习的瓶颈。本文以原电池复习为例，简要阐述了复习课堂的构建过程。
关键词：高三化学复习　原电池
进入紧张的高三二轮复习阶段，面对大量的作业与试题，许多高三化学教师实施的还是“师讲生听”的讲评模式，侧重于教师的统计、分析、评价、讲解，而没有了解学生的真正所需，没有时间对知识点重新进行分析梳理、发散拓展、归纳总结，复习的效率就大为降低。我们该如何利用有限的时间提高复习效率，这是一个永恒的话题，也是所有老师必须面对的工作，下面我以原电池的小专题复习来阐述我的一些观点与做法。
1　备课策略
备课前我们首先要对考纲，对教学指导意见了然于胸，明白高考到底要考什么；其次课前我们要了解学生到底哪些知识还存在缺陷，对哪些解题思维还有困惑；再者我们要明白高考到底怎么考，通过分析历年本省及其他省市的试题可以让我们对高考怎么考有一个清晰的认识，进而也为我们复习备考作参考。
1.1　明白考纲
2014年浙江省普通高考考试说明对于电化学部分的要求是：
①了解原电池和电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。了解常见化学电源及其工作原理。
②理解金属发生电化学腐蚀的原因。了解金属腐蚀的危害和防止金属腐蚀的措施。
1.2　了解学情
通过日常学生的作业情况、试卷批改情况和有针对性的限时训练，以及平时和部分学生的交流谈话，发现学生最薄弱的是涉及陌生反应的电极方程式的书写。
1.3　掌握考题
整理了近几年浙江省的有关电化学的考题，发现09年、10年、11年考查了有关原电池方面的知识，12年、13年主要考查电解的相关知识；其他省市情况基本类似，且考查形式主要以选择题为主，其中广东等涉及考查原电池的有关设计及作图问题。
2　上课策略
在实施课堂教学中我们要从经典的考题入手，从学生熟识的知识切入，让学生学会分析考题中所涉及的知识点，体会命题者的设计意图，再对相关知识进行多角度、多层次的联想与发散，最终提升总结出一般规律及方法，并让其自然融入到学生的认知体系中。
2.1　认识考题
铁锈环b

腐蚀区a
[2011浙江10]将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，
一段时间后发现液滴覆盖的圆周中心区(a)已被腐蚀而变
暗，在液滴外沿棕色铁锈环(b)，如图所示。 导致该现象的
主要原因是液滴之下氧气含量比边缘少。
下列说法正确的是
A．液滴中的Cl－由a区向b区迁移
B．液滴边缘是正极区，发生的
电极反应为：O2＋2H2O＋4e-　= 4OH－
C．液滴下的Fe因发生还原反应而被腐蚀，生成的Fe2＋由a区向b区迁移，与b区的OH―形成Fe(OH)2进一步氧化、脱水形成铁锈
D．若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板，在铜铁接触处滴加NaCl溶液，则负极发生的电极反应为Cu－2e- = Cu2＋
本题所涉及知识点分析：对于A选项，主要考查了离子移动问题；对于B选项，主要考查了电极方程式的书写问题；对于C选项，主要考查了反应原理问题；对于D选项，主要考查了电极变换后的电极方程式的书写。
2.2　拓展考题
基于以上对考题所涉及的知识点的分析，我们接下来要通过对具体考点的分析剖解、拓展发散、再归纳总结出其中的基本规律，并根据学生的实际认知情况，及时调整教学策略，以此来提升学生的应对能力。
2.2.1　离子移动问题
针对A选项考查的离子移动问题，我们应该让学生掌握阴阳离子在原电池和电解池中的移动规律：根据阴阳相吸原理阳离子移向电解池的阴极，阴离子移向电解池的阳极。在原电池中负极失电子带正电荷，所以阴离子移向负极；正极得电子带负电荷，所以阳离子移向正极。在判断离子移动的问题上，学生往往对原电池中阴离子移向负极、阳离子移向正极有困惑，我们现在从得失电子的本质上对原电池的正负极及电解池的阴阳极进行统一，即负（原电池的负极）氧（失电子，发生氧化反应）阳（电解池的阳极），这样不仅有利于学生对离子移动方向的理解和记忆还可明白金属防护中的牺牲阳极的阴极保护法的由来。
2.2.2　电极方程式书写问题
针对B、D选项考查电极方程式的书写问题，这是教学的重点和核心知识同时也是学生学习的难点，所以我们要重点拓展相关知识点的内容。首先是负极的电极反应式的书写：Fe-2e- = Fe2＋，其次是总电池反应式的书写：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2 ，其中有学生提出根据总反应式减去正极反应式得出负极反应式应该写成Fe-2e-+2OH-= Fe(OH)2。出现新情况并且非常有道理，这正是我们应该要抓住的课堂生成点，也是引起学生思维困惑的地方。让学生充分交流后得出结论：在本题的情景中，电解质溶液为中性，正极产生的OH-由正极往负极迁移，负极产生的Fe2＋由负极往正极迁移，它们在两极中间附近相遇发生反应Fe2+ +2OH-= Fe(OH)2，所以此原电池中负极反应式还是写成Fe-2e- = Fe2＋较为合理。当然如果该原电池的电解质为NaOH等碱性溶液，那么负极反应式应该写成Fe-2e-+2OH-= Fe(OH)2。
小结：写电极反应式时一定要考虑电解质溶液的酸碱性并考虑实际发生的反应情况。
提升：电极反应式书写模型构建。对于反应2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2，从得失电子角度分析，Fe失去电子被氧化，那么在原电池中Fe应该作负极，O2得电子被还原，那么在原电池中应该作正极，再结合产物为Fe(OH)2，我们可以判断出电解质溶液基本上为碱性或中性，那么我们就能轻松的写出如果该反应被设计成原电池的电极反应式。其实对于任何一个可以自发进行的氧化还原反应都有可能被设计成原电池，根据物质被氧化还是被还原我们就能判断出正负极，如果要书写它们的电极反应式，我们只要将总反应拆成氧化反应和还原反应两部分（与氧化还原反应学习中的用双线桥标电子转移方向与数目问题有异曲同工之妙），并结合发生氧化还原反应后物质的实际存在情况就能轻松写出。
2.2.2.1　陌生电极反应式的书写
比如：[2011新课标11] 铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为: Fe+Ni2O3+3H2O= Fe(OH)2+2Ni(OH)2，下列有关该电池的说法不正确的是
A．电池的电解液为碱性溶液，正极为Ni2O3、负极为Fe
B．电池放电时，负极反应为Fe+2OH- -2e- = Fe(OH)2
C．电池充电过程中，阴极附近溶液的pH降低
D．电池充电时，阳极反应为2Ni(OH)2+2OH- -2e- = Ni2O3+3H2O
……………………………【全文请点击下载word压缩文档】
点击下载此文件

Cu－2e－ = Cu2＋