原电池知识点总结和随堂练习及答案.doc

课 程 辅 导 教 案
学生姓名

科目
化学
年级
高二
教师姓名

上课日期
2016年 月 日
上课时间
点到 点
教学课题
原电池
教学目标
熟悉和掌握原电池的基础知识点
教学重难点
有关计算题

教学过程：
原电池：
1、概念： 将化学能转化为电能的装置叫做原电池
2、组成条件：①两个活泼性不同的电极② 电解质溶液③ 电极用导线相连并插入电解液构成闭合回路④某一电极与电解质溶液发生氧化还原反应
原电池的工作原理：通过氧化还原反应（有电子的转移）把化学能转变为电能。
3、电子流向：外电路： 负 极—→导线—→ 正 极
内电路：盐桥中 阴 离子移向负极的电解质溶液，盐桥中 阳 离子移向正极的电解质溶液。
电流方向：正极—→导线—→负极
4、电极反应：以锌铜原电池为例：
负极：氧化反应： Zn－2e＝Zn2＋ （较活泼金属）较活泼的金属作负极，负极发生氧化反应，电极反应式：较活泼金属－ne－＝金属阳离子负极现象：负极溶解，负极质量减少。
正极：还原反应： 2H＋＋2e＝H2↑（较不活泼金属）较不活泼的金属或石墨作正极，正极发生还原反应，电极反应式：溶液中阳离子＋ne－＝单质，正极的现象：一般有气体放出或正极质量增加。
总反应式： Zn+2H+=Zn2++H2↑
5、正、负极的判断：
（1）从电极材料：一般较活泼金属为负极；或金属为负极，非金属为正极。
（2）从电子的流动方向 负极流入正极
（3）从电流方向 正极流入负极
（4）根据电解质溶液内离子的移动方向 阳离子流向正极，阴离子流向负极
（5）根据实验现象①溶解的一极为负极②增重或有气泡一极为正极
6、原电池电极反应的书写方法：
（i）原电池反应所依托的化学反应原理是氧化还原反应，负极反应是氧化反应，正极反应是还原反应。因此书写电极反应的方法归纳如下：
①写出总反应方程式。 ②把总反应根据电子得失情况，分成氧化反应、还原反应。
③氧化反应在负极发生，还原反应在正极发生，反应物和生成物对号入座，注意酸碱介质和水等参与反应。
（ii）原电池的总反应式一般把正极和负极反应式相加而得。
7、原电池的应用：①加快化学反应速率，如粗锌制氢气速率比纯锌制氢气快。②比较金属活动性强弱。③设计原电池。④金属的腐蚀。
化学电池：
1、电池的分类：化学电池、太阳能电池、原子能电池
2、化学电池：借助于化学能直接转变为电能的装置
3、化学电池的分类： 一次电池 、 二次电池 、 燃料电池
一次电池
1、常见一次电池：碱性锌锰电池、锌银电池、锂电池等
二次电池
1、二次电池：放电后可以再充电使活性物质获得再生，可以多次重复使用，又叫充电电池或蓄电池。
2、电极反应：铅蓄电池
放电：负极（铅）： Pb＋－2e- ＝PbSO4↓
正极（氧化铅）： PbO2＋4H+＋＋2e- ＝PbSO4↓＋2H2O
充电：阴极： PbSO4＋2H2O－2e- ＝PbO2＋4H+＋
放电
充电
阳极： PbSO4＋2e- ＝Pb＋
两式可以写成一个可逆反应： PbO2＋Pb＋2H2SO4 2PbSO4↓＋2H2O
3\目前已开发出新型蓄电池：银锌电池、镉镍电池、氢镍电池、锂离子电池、聚合物锂离子电池
三、燃料电池
1、燃料电池： 是使燃料与氧化剂反应直接产生电流的一种原电池
2、电极反应：一般燃料电池发生的电化学反应的最终产物与燃烧产物相同，可根据燃烧反应写出总的电池反应，但不注明反应的条件。，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，不过要注意一般电解质溶液要参与电极反应。以氢氧燃料电池为例，铂为正、负极，介质分为酸性、碱性和中性。
当电解质溶液呈酸性时：
负极：2H2－4e- =4H+ 正极：Ｏ2＋4 e- ＋4H+ =2H2O
当电解质溶液呈碱性时：
负极： 2H2＋4OH-－4e-＝4H2O 正极：Ｏ2＋2H2O＋4 e-＝4OH-
另一种燃料电池是用金属铂片插入KOH溶液作电极，又在两极上分别通甲烷(燃料)和氧气(氧化剂)。电极反应式为：
负极：CH4＋10OH－＋8e－- ＝7H2O；
正极：4H2O＋2O2＋8e-- ＝8OH--。
电池总反应式为：CH4＋2O2＋2KOH＝K2CO3＋3H2O
3、燃料电池的优点：能量转换率高、废弃物少、运行噪音低
四、废弃电池的处理：回收利用
五、金属的电化学腐蚀
（1）金属腐蚀内容：
（2）金属腐蚀的本质：都是金属原子 失去 电子而被氧化的过程
（3）金属腐蚀的分类：
化学腐蚀— 金属和接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀
电化学腐蚀— 不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生原电池反应。比较活泼的金属失去电子而被氧化，这种腐蚀叫做电化学腐蚀。

化学腐蚀与电化腐蚀的比较

电化腐蚀
化学腐蚀
条件
不纯金属或合金与电解质溶液接触
金属与非电解质直接接触
现象
有微弱的电流产生
无电流产生
本质
较活泼的金属被氧化的过程
金属被氧化的过程
关系
化学腐蚀与电化腐蚀往往同时发生，但电化腐蚀更加普遍，危害更严重
（4）、电化学腐蚀的分类：
析氢腐蚀——腐蚀过程中不断有氢气放出
①条件：潮湿空气中形成的水膜,酸性较强（水膜中溶解有CO2、SO2、H2S等气体）
②电极反应：负极: Fe – 2e- = Fe2+
正极: 2H+ + 2e- = H2 ↑
总式：Fe + 2H+ = Fe2+ + H2 ↑
吸氧腐蚀——反应过程吸收氧气
①条件：中性或弱酸性溶液
②电极反应： 负极: 2Fe – 4e- = 2Fe2+
正极: O2+4e- +2H2O = 4OH-
总式：2Fe + O2 +2H2O =2 Fe(OH)2
离子方程式：Fe2+ + 2OH- = Fe(OH)2
生成的 Fe(OH)2被空气中的O2氧化，生成 Fe(OH)3 ， Fe(OH)2 + O2 + 2H2O == 4Fe(OH)3
Fe(OH)3脱去一部分水就生成Fe2O3·x H2O（铁锈主要成分）
规律总结：
金属腐蚀快慢的规律：在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢规律如下：
电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防腐措施的腐蚀
防腐措施由好到坏的顺序如下：
外接电源的阴极保护法＞牺牲负极的正极保护法＞有一般防腐条件的腐蚀＞无防腐条件的腐蚀
金属的电化学防护
1、利用原电池原理进行金属的电化学防护
（1）、牺牲阳极的阴极保护法
原理：原电池反应中，负极被腐蚀，正极不变化
应用：在被保护的钢铁设备上装上若干锌块，腐蚀锌块保护钢铁设备
负极：锌块被腐蚀；正极：钢铁设备被保护
（2）、外加电流的阴极保护法
原理：通电，使钢铁设备上积累大量电子，使金属原电池反应产生的电流不能输送，从而防止金属被腐蚀
应用：把被保护的钢铁设备作为阴极，惰性电极作为辅助阳极，均存在于电解质溶液中，接上外加直流电源。通电后电子大量在钢铁设备上积累，抑制了钢铁失去电子的反应。
2、改变金属结构：把金属制成防腐的合金
3、把金属与腐蚀性试剂隔开：电镀、油漆、涂油脂、表面钝化等
[基础过关]
一、原电池工作原理的应用
1． 关于右图装置的叙述，正确的是 (　　)
A．铜是负极，铜片上有气泡产生
B．铜片质量逐渐减少
C．电流从锌片经导线流向铜片
D．氢离子在铜片表面被还原后生成H2
2． 如图，在盛有稀硫酸的烧杯中放入用导线连接的电极X、Y，外电路中
电子流向如图所示，关于该装置的下列说法正确的是 (　　)
A．外电路的电流方向为X→外电路→Y
B．若两电极分别为Fe和碳棒，则X为碳棒，Y为Fe
C．X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应
D．若两电极都是金属，则它们的活动性顺序为X>Y
3． 如图所示装置中，可观察到电流表指针偏转，M棒变粗，N棒变细，由
此判断下表中所列M、N、P物质，其中可以成立的是 (　　)

M
N
P
A
锌
铜
稀硫酸溶液
B
铜
锌
稀盐酸
C
银
锌
硝酸银溶液
D
锌
铁
硝酸铁溶液
4． 按下图装置实验，若x轴表示流出负极的电子的物质的量，则y轴应表示 (　　)

①c(Ag＋)　②c(NO)　③a棒的质量　④b棒的质量
⑤溶液的质量
A．①③ B．③④ C．①②④ D．②
二、原电池正极、负极的判断
5． 对于原电池的电极名称，叙述错误的是 (　　)
A．发生氧化反应的一极为负极
B．正极为电子流入的一极
C．比较不活泼的金属为负极
D．电流流出的一极为正极
6． 在如图所示的装置中，a的金属活动性比氢要强，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，溶液pH变大
B．a是正极，b是负极
C．导线中有电子流动，电子从a极流向b极
D．a极上发生了氧化反应

7． 如图所示，烧杯内盛有浓HNO3，在烧杯中放入用铜线相连的铁、铅两个电极，
已知原电池停止工作时，Fe、Pb都有剩余。下列有关说法正确的是 (　　)
A．Fe比Pb活泼，始终作负极
B．Fe在浓HNO3中钝化，始终不会溶解
C．电池停止工作时，烧杯中生成了Fe(NO3)3
D．利用浓HNO3作电解质溶液不符合“绿色化学”思想
三、电极反应式的书写
8． 原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法中不正确的是 　　)
A．由Al、Cu、稀硫酸组成原电池，其负极反应式为Al－3e－===Al3＋
B．由Mg、Al、NaOH溶液组成原电池，其负极反应式为Al－3e－＋4OH－===AlO＋2H2O
C．由Fe、Cu、FeCl3溶液组成原电池，其负极反应式为Cu－2e－===Cu2＋
D．由Al、Cu、浓硝酸组成原电池，其负极反应式为Cu－2e－===Cu2＋
9． 锌铜原电池(如图)工作时，下列叙述正确的是 (　　)

A．正极反应为Zn－2e－===Zn2＋
B．电池反应为Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu
C．在外电路中电流从负极流向正极
D．盐桥中的K＋移向ZnSO4溶液
10．锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而受到了普遍重视，目前已研制成功多种锂电池。某种锂电池的总反应方程式为Li＋MnO2===LiMnO2，下列说法正确的是
(　　)
A．Li是正极，电极反应为Li－e－===Li＋
B．Li是负极，电极反应为Li－e－===Li＋
C．MnO2是负极，电极反应为MnO2＋e－===MnO
D．Li是负极，电极反应为Li－2e－===Li2＋
[能力提升]
11．由锌片、铜片和200 mL稀H2SO4组成的原电池如图所示。
(1)原电池的负极反应是
_________
正极反应是__________________________________________。
(2)电流的方向是______________________________________。
(3)一段时间后，当在铜片上放出1.68 L(标准状况下)气体时，H2SO4恰好消耗一半。则产生这些气体的同时，共消耗________g 锌，有______个电子通过了导线，原硫酸的物质的量浓度是________(设溶液体积不变)。
12．依据氧化还原反应：2Ag＋(aq)＋Cu(s)===2Ag(s)＋Cu2＋(aq)设计的原电池如下图所示。

请回答下列问题：
(1)电极X的材料是________；电解质溶液Y是________；
(2)银电极为电池的____________极，发生的电极反应为__________________________；X电极上发生的电极反应为________________________________________________；
(3)外电路中的电子是从________电极流向________电极。
13．已知可逆反应：AsO＋2I－＋2H＋AsO＋I2＋H2O。
(Ⅰ)如下图所示，若向B中逐滴加入浓盐酸，发现电流表指针偏转。

Ⅱ)若改用向B中滴加40%的NaOH溶液，发现电流表指针与(Ⅰ)中偏转方向相反。
试回答问题：
(1)两次操作中电流表指针为什么会发生偏转？________________________________
________________________________________________________________________。
(2)两次操作过程中电流表指针偏转方向为什么相反？
________________________________________________________________________。
(3)操作(Ⅰ)中，C1棒上的反应为____________________________________________。
(4)操作(Ⅱ)中，C2棒上的反应为____________________________________________。
14．现有如下两个反应：
(A)NaOH＋HCl===NaCl＋H2O
(B)Cu＋2Ag＋===Cu2＋＋2Ag
(1)根据两反应本质，判断能否设计成原电池__________________________________。
(2)如果不能，说明其原因__________________________________________________。
(3)如果可以，则写出正、负极材料及其电极反应式和反应类型(“氧化反应”或“还原反应”)：
负极：________，____________，__________________________________________；
正极：________，____________________，__________________________________；
若导线上转移电子1 mol，则正极质量增加________g，电解质溶液：________。

家庭作业：
一、选择题
1．为探究原电池的形成条件和反应原理，某同学设计了如下实验并记录了现象：
①向一定浓度的稀硫酸中插入锌片，看到有气泡生成；
②向上述稀硫酸中插入铜片，没有看到有气泡生成；
③将锌片与铜片上端接触并捏住，一起插入稀硫酸中，看到铜片上有气泡生成，且生成气泡的速率比实验①中快；
④在锌片和铜片中间接上电流计，再将锌片和铜片插入稀硫酸中，发现电流计指针偏转。
下列关于以上实验设计及现象的分析，不正确的是(　　)
A．实验①、②说明锌能与稀硫酸反应而铜不能
B．实验③说明发生原电池反应时会加快化学反应速率
C．实验③说明在该条件下铜可以与稀硫酸反应生成氢气
D．实验④说明该原电池中铜为正极、锌为负极
2．下列关于原电池负极叙述正确的是(　　)
A．电子流出的电极 B．发生还原反应的电极
C．与正极材料相比较活泼的电极 D．反应过程中一定变细的电极
3．关于锌、铜和稀硫酸构成的原电池的下列说法中正确的是(　　)
A．锌是正极、铜是负极 B．电子从铜片经导线流向锌片
C．SO42－ 移向负极 D．负极的反应式为：2H++2e—=H2↑
4．某金属能和盐酸反应生成氢气，该金属与锌组成原电池时，锌为负极，则该金属可能为(　　)
A．铝 B．铜 C．锡 D．硅
5．下图装置能够组成原电池的是(　　)

6．某学生欲完成Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋反应，设计了下列四个实验，可行的是(　　)

7．如图所示装置中，观察到电流计指针偏转；M棒变粗，N棒变细，由此判断下表中所列M、N、P物质，其中可以成立的是(　　)

M
N
P
A
锌
铜
稀硫酸溶液
B
铜
锌
稀盐酸溶液
C
银
锌
硝酸银溶液
D
锌
铁
硝酸铁溶液

8．常用的纽扣电池为银锌电池，它分别以锌和氧化银为电极。放电时锌极上的电极反应是:
Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2，氧化银极上的反应是Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－，下列判断中，正确的是(　　)
A．锌是负极，发生氧化反应，氧化银是正极，发生还原反应
B．锌是正极，发生氧化反应，氧化银是负极，发生还原反应
C．锌是负极，发生还原反应，氧化银是正极，发生氧化反应
D．锌是正极，发生还原反应，氧化银是负极，发生氧化反应
9．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．氢氧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
10．①②③④四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池。①②相连时，外电路电流从②流向①；①③相连时，③为正极；②④相连时，②上有气泡逸出；③④相连时，③的质量减少。据此判断这四种金属活动性由大到小的顺序是(　　)
A．①③②④　　　 B．①③④② C．③④②① D．③①②④
11．如图所示，杠杆AB两端分别挂有体积相同、质量相等的空心铜球和空心铁球。调节杠杆并使其在水中保持平衡，然后小心地向烧杯中央滴入浓CuSO4溶液，一段时间后，下列有关杠杆的偏向判断正确的是(实验过程中，不考虑铁丝反应及两球的浮力变化)(　　)
A．杠杆为导体和绝缘体时，均为A端高、B端低
B．杠杆为导体和绝缘体时，均为A端低、B端高
C．当杠杆为绝缘体时，A端低、B端高；为导体时，A端高、B端低
D．当杠杆为绝缘体时，A端高、B端低；为导体时，A端低、B端高
12．下列事实不能用电化学理论解释的是(　　)
A．轮船触水线以下的般壳上装一定数量的锌块 B．铝片不用特殊方法保存
C．切咸菜后的菜刀不刷易生锈 D．镀锌铁板比镀锡铁板耐用
13．用铁是用途最广的金属材料之一。为探究铁的化学性质，某同学将盛有生铁屑的试管塞上蓬松的棉花，然后倒置在水中(如图所示)。数天后，他观察到的现象是(　　)
A．铁屑不生锈，试管内液面上升
B．铁屑不生锈，试管内液面高度不变
C．铁屑生锈，试管内液面上升
D．铁屑生锈，试管内液面高度不变
14．等质量的两份锌粉a、b，分别加入过量的稀H2SO4中，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，下图表示产生H2的体积（V）与时间（t）的关系，其中正确的是(　　)

15．汽车的启动电源常用铅蓄电池，放电时其电池反应如下：PbO2+Pb+2H2SO4== 2PbSO4+2H2O。根据此反应判断，下列叙述中正确的是(　　)
A．Pb是正极 B．PbO2得电子，被氧化
C．负极反应是Pb+SO42——2e—== PbSO4 D．电池放电时，溶液酸性增强
16．科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池，利用细菌将有机物转化为氢气，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- =2H2O+2e— B．O2 + 4H+ + 4e—= 2H2O
C．H2 －2e— = 2H+ D．O2 + 2H2O + 4e—= 4OH—
二、填空题（共52+6分）
17．(10分)A、B、C三个烧杯中分别盛有相同物质的量浓度的稀硫酸，如下图所示：

(1)A中反应的离子方程式为___________________________________________。
(2)B中Sn极的电极反应式为______________________________________________，
Sn极附近溶液的pH__________(填“升高”、“降低”或“不变”)。
(3)C中被氧化的金属是__________，总反应式为_______________________________
18．(10分)某实验兴趣小组用如图所示装置做完实验后，请补全6条记录：
实验后的记录：
①________为正极，________为负极
②H＋向________极移动(填“正”或“负”)
③电子流动方向为________→导线→________(填“Cu”或“Zn”)
④Cu极有H2产生，其电极反应式为______________ ___________。
⑤若有0.5 mol电子流过导线，则产生________mol H2
⑥负极的电极反应式为：_____________________ ___________。
19．(6分)航天技术中使用的氢氧燃料电池具有高能、轻便和不污染环境等优点。氢氧燃料电池有酸式和碱式两种，它们放电时的电池反应总式都表示为：2H2＋O2===2H2O。
(1)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：________________________
(2)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________________________________________________________。
20．(8分)如图所示，电流表G发生偏转，同时A极逐渐变粗，B极逐渐变细，C为电解质溶液。
(1)B为原电池的________极，金属活泼性：A________B(填“>”或“<”)；若电极有：Zn 、Fe 、Cu、Ag四种金属棒，且已知B为Cu， 则A为_____ ___。
(2)若电解质溶液有稀H2SO4和AgNO3溶液，则C应为___ _____。

答案
1．D　2．D　3．C　4．D　5．C　6.B　7.D 8．C　9．B　10．B
11．(1)Zn－2e－===Zn2＋　2H＋＋2e－===H2↑
(2)由Cu极流向Zn极
(3)4.875　9.03×1022　0.75 mol·L－1
12．(1)Cu　AgNO3溶液
(2)正　2Ag＋＋2e－===2Ag(或Ag＋＋e－===Ag)
Cu－2e－===Cu2＋　(3)Cu(负)　Ag(正)
13．(1)两次操作中均发生原电池反应，所以电流表指针均发生偏转
(2)两次操作中，电极相反，电子流向相反，因而电流表指针偏转方向相反　(3)2I－－2e－===I2
(4)AsO＋2OH－－2e－===AsO＋H2O
14．(1)(A)不能，(B)可以　(2)(A)为非氧化还原反应，没有电子转移　(3)Cu　Cu－2e－===Cu2＋　氧化反应　碳棒、Ag、Pt、Au(任选一)　2Ag＋＋2e－===2Ag　还原反应　108　AgNO3溶液

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