2020年高中化学同步学案：《化学能转化为电能——电池》1(鲁科版选修4).docx

第三节 化学能转化为电能—原电池
学习目标
1、以铜—锌为例，从分析氧化还原反应的实质入手，领悟原电池的工作原理。
2、通过电子的得失很简洁书写电极反应和电池反应。
3、生疏金属腐蚀的危害，通过试验探究防止金属腐蚀的措施。
4、体验化学能与电能相互转化的探究过程的实际意义及重要应用。
一、原电池原理
1、原电池形成的条件
（1）两个活泼性 的电极，二者 （如相互接触）或 相连，插入 中。
（2）形成 回路。
（3）总反应为能自发发生的 反应。
2、正极、负极的推断

3、电极反应式的书写和电荷移动方向
（1）电极反应式的书写
负极： ，电极反应式： 。
正极： ，电极反应式： 。
电池反应： 。
（2）电荷移动方向
电子由 释放，经 沿导线流入 ，电解质溶液中的 移向正极，在其表面得电子被 ；活泼负极失电子，形成一个闭合回路。
二、金属的腐蚀
1、概念
金属与四周的空气或液体物质发生 反应面引起损耗的现象。
2、分类
一般分为 腐蚀和 腐蚀两种。
3、电化学腐蚀
（1）概念： 的金属暴露在潮湿的空气中或跟 接触时，由于形成 而发生腐蚀。
（2）分类
①析氢腐蚀：
在金属外面的水膜呈 性时发生析氢腐蚀。
负极反应： 。
正极反应： 。
电池反应： 。
②吸氧腐蚀
在金属外面的水膜 很弱或呈 ，溶解确定量 时发生吸氧腐蚀。
负极反应： 。
正极反应： 。
电池反应： 。
三、金属的防护
1、转变金属的内部结构，使其成为耐腐蚀金属，如制成合金、 等。
2、加防护层，如在金属表面加上耐腐蚀的油漆、搪瓷、陶瓷、沥青、塑料、橡胶及电镀、喷镀或表面钝化等方法。
3、电化学防护
（1）牺牲阳极疼惜法—— 原理
① （阴极）：被疼惜的金属设备
② （阳极）：比较疼惜的金属活泼的金属
（2）外加电流阴极疼惜法—— 原理
① ；被疼惜的金属设备 ② ；惰性电极
例题1、下列叙述是小明做完铜、锌原电池的试验后得出的结论和生疏，你认为正确的是
A、构成原电池正极和负极的材料必需是两种金属
B、由铜、锌作电极与硫酸铜溶液组成的原电池中铜是负极
C、电子沿外导线由锌流向铜，通过硫酸溶液被氢离子得到而放出氢气
D、铜锌原电池工作时，若有13克锌被溶解，电路中就有0.4mol电子通过
解析：两种活泼性不同的金属与电解质溶液能够组成原电池，但不能因此说构成原电池电极的材料确定都是金属，例如锌和石墨电极 也能跟电解质溶液组成原电池。在原电池中，活泼金属中的电子流向不活泼的电极，因此活泼金属是负极。但电子不能通过电解质溶液，应当是氢离子在铜极上得到由锌沿外导线转移过来的电子。铜锌原电池工作时，锌负极失电子，电极反应为Zn—2e— Zn2+, 1molZn失去2mol电子，0.2mol锌（质量为13g）被溶解，电路中有0.4mol电子通过。故选D。
答案：D
例题2、如图所示是可用于测量阿伏加德罗常数的装置示意图，其中A、B是两块纯铜片，插在CuSO4稀溶液中，铜片与引出导线相连，引出端分别为X、Y。
（1）当以I=0.21A的电流电解60min后，测得铜片A的质量增加了0.25g，则右图装置中的X端应与直流电的 极相连，它是电解池的 极。
（2）电解后铜片B的质量 。（填“增加”、“削减”或“不变”）
（3）列式计算试验测得的阿伏加德罗常数NA。（已知电子电量e=1.6×10-19C）
解析：本题把化学电解原理与物理电学学问有机综合起来，较好地考查了理化学科综合力气，充分反应理综卷试题综合特点及组合试卷优势。
答案：（1）负 阴 （2）削减 （3）6.02×1023
例题3、以下现象与电化学腐蚀无关的是（ ）
A、黄铜（铜锌合金）制作的铜锣不易产生铜绿
B、生铁比软铁心（几乎是纯铁）简洁生锈
C、铁质器件附有铜质配件，在接触处易生成铁锈
D、银质奖牌长期放置后在其奖牌的表面变暗
解析： A黄铜（铜锌合金）若发生电化学腐蚀时，被腐蚀的金属应是金属性较活泼的锌而不是铜，B生铁中含较多的碳，比软铁心（几乎是纯铁）在电解质作用下更简洁形成原电池，也更简洁生锈。C铁质器件附有铜配件时，在接触电解质溶液时，铁是原电池的负极，易被腐蚀生成铁锈。D银质奖牌久置后可能与氧气或硫氧化成银的化合物而使其表面变暗，这是化学腐蚀，与电化学腐蚀无关。
【当堂检测】
1、下列各变化中属于原电池反应的是（ ）
A、在空气中金属铝表面快速氧化形成疼惜层
B、镀锌铁表面有划损时，也能阻挡铁被氧化
C、红热的铁丝与冷水接触，表面形成蓝黑色疼惜层
D、浓HNO3比稀HNO3更能氧化金属铜
2、在用Zn、Cu片和稀H2SO4组成的原电池装置中，经过一段时间工作后，下列说法中正确的是（ ）
A、锌片是正极，铜片上有气泡产生 B、电流方向是从锌片流向铜片
C、溶液中H2SO4的物质的量减小 D、电解液的pH保持不变
3、下列四个装置中，导线中的电子由左边一极流向右边一极的是（ ）

4、依据下列事实：①X+Y2+ X2++Y
②Z+2H2O === Z(OH)2+H2↑ ③Z2+氧化性比X2+弱 ④由Y、W电极组成的原电池，电极反应为W2++2e— ----- W、Y-2e— ----- Y2+，可知X、Y、Z、W的还原性由强到弱的挨次是
A、X>Z>Y>W B、Z>W>X>Y
C、Z>Y>X>W D、Z>X>Y>W
5、有人设计铂和锌为电极材料，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确定浓度的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 。
当堂检测答案：1、B 2、C 3、CD 4、D 5、铂 O2+2H2O+4e——→4OH—
锌 Zn—→Zn2++2e—