原电池的工作原理及应用化学电源学案+练案【经典3篇】
原电池的工作原理及应用化学电源学案+练案 篇一
原电池，作为一种能够将化学能转化为电能的装置，在我们日常生活中扮演着重要的角色。那么，原电池的工作原理究竟是什么呢？让我们来一探究竟。
原电池的工作原理其实很简单，它是通过化学反应将化学能转化为电能。一般来说，原电池由正极、负极和电解质组成。其中，正极是接受电子的极性，负极是释放电子的极性，电解质则是负责传递离子的介质。当原电池工作时，正极发生氧化反应产生电子，而负极发生还原反应接受电子，电解质则在两极之间传递离子以维持电荷平衡。通过这样的化学反应过程，原电池就能够产生电能。
原电池在我们的生活中有着广泛的应用。最为常见的莫过于各种电子设备所使用的碱性电池和锂电池。碱性电池是一种一次性电池，通过化学反应产生电能供电给电子设备，而锂电池则是一种可充电电池，通过反复充放电实现能量的存储和释放。除此之外，原电池还被广泛应用于汽车、航空航天等领域，为这些设备提供稳定可靠的电能来源。
总的来说，原电池是一种将化学能转化为电能的装置，通过正极、负极和电解质之间的化学反应实现这一转化过程。在我们的生活中，原电池有着广泛的应用，为各种电子设备和工业设备提供稳定可靠的电能来源。
原电池的工作原理及应用化学电源学案+练案 篇二
原电池作为一种重要的能源转化装置，在我们的生活中扮演着至关重要的角色。那么，我们如何能够更深入地了解原电池的工作原理呢？接下来，我们将通过一个化学电源学案和练案来帮助大家更好地理解原电池的工作原理。
化学电源学案：
假设我们有一个简单的原电池，其中正极为铜片（Cu），负极为锌片（Zn），电解质为硫酸铜溶液。当这个原电池工作时，铜片发生氧化反应，锌片发生还原反应，电解质传递铜离子和硫酸根离子以维持电荷平衡。请问，在这个原电池中，哪一方是正极，哪一方是负极？电解质的作用又是什么？化学反应的过程是怎样的？
练案：
1. 请列举出几种常见的原电池，并说明它们的工作原理和应用领域。
2. 请设计一个实验，验证原电池中正极、负极和电解质在化学反应中的作用。
3. 请思考一下，原电池在未来的发展中可能会有怎样的改进和应用？
通过这样的学案和练案，我们可以更好地理解原电池的工作原理，并深入探讨原电池在未来的应用前景。希望大家能够通过学习，对原电池有更深入的认识和理解。
原电池的工作原理及应用化学电源学案+练案 篇三
原电池的工作原理及应用化学电源学案+练案
原电池的工作原理及应用 化学电源 学案+练案
最新考纲
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? 2.了解常见化学电源的种类及其工作原理?
3.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? 【自主复习】
一?原电池的工作原理 1.定义
把 转化为 的装置? 2.构成条件
(1)具有两个 不同的电极(金属和金属或金属和非金属)? (2)具有 溶液?
(3)形成 (或在溶液中相互接触)? 3.原电池的两极
负极:活泼性 的金属,发生 反应?
正极:活泼性 的金属或导体,发生 反应? 4.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、电子移动方向
电子：由 极,沿导线流入 极
离子： 移向正极, 移向负极 5.原电池正负极的判断
在书写原电池的电极反应式时,首先应正确判断原电池的两个电极哪一个是正极,哪一个是负极?常用的判断方法有:
(1)根据电子流动方向判断?在原电池中,电子流出的一极是负极;电子流入的一极是正极?
(2)根据两极材料判断?一般活泼性较强的金属为负极;活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极?
(3)根据原电池里电解质溶液内离子的定向流动方向判断?阳离子向正极移动,阴离子向负极移动?
(4)根据原电池两极发生的变化来判断?负极总是失去电子,发生氧化反应,正极总是得到电子发生还原反应?
(5)根据现象判断?溶解的一极为负极,质量增加或放出气体的一极为正极? 二?发展中的化学电源
1.一次电池(不能充电,不能反复使用) （1）碱性锌锰电池:电解质为KOH
负极:Zn+2OH--2e-==Zn(OH):2MnO--2 正极2+2H2O+2e==2MnO(OH)+2OH 总反应:Zn+2MnO2+2H2O==2MnO(OH)+Zn(OH)2 （2）银一锌纽扣电池
负极：Zn＋2OH－
-2e-＝Zn(OH)2 正极：Ag-－2O＋H2O＋2e＝2Ag＋2OH 总反应：Zn＋Ag2O＋H2O＝Zn(OH)2＋2Ag
2.二次电池(可充电,可多次重复使用) 如铅蓄电池:H2SO4作电解液 (1)放电时:
负极:Pb+SO2--+2--4-2e==PbSO4 正极:PbO2+4H+SO4+2e==PbSO4+2H2O
总反应:Pb+PbO2+2H2SO4==2PbSO4+2H2O
(2)充电反应为电解过程,是放电反应的逆过程
阴极:PbSO-2--+2-4+2e==Pb+SO4 阳极:PbSO4+2H2O-2e==PbO2+4H+SO4
总反应:2PbSO4+2H2O==Pb+PbO2+2H2SO4 3.燃料电池
(1)氢氧燃料电池：（一般是以惰性金属铂（Pt）或石墨做电极材料，负极通入H2，正极通入 O2） ①用酸性电解质时:
负极:2H-++-2-4e==4H 正极: O2+4H+4e==2H2O
总反应:2H2+O2==2H2O
②用NaOH等碱性溶液时:
负极:2H----2+4OH-4e==4H2O 正极: O2+2H2O+4e==4OH 总反应:2H2+O2==2H2O ③中性溶液时：
负极: 2H-==4H+ 正极: O--2-4e2+2H2O+4e==4OH
总反应:2H2+O2==2H2O ④固体电解质：（氧化锆-氧化钇）
负极: 2H-+-2-2-4e==4H 正极: O2+4e==2O
总反应:2H2+O2==2H2O
(2)CH4燃料电池:电解质为KOH
负极:CH--8e-==CO2-:2O--4+10OH3+7H2O 正极2+4H2O+8e==8OH
总反应:CH+2OH-==CO2-4+2O23+3H2O (3)CH3OH燃料电池:电解质为KOH
负极:2CH--2-O 正极:3O--3OH+16OH-12e==2CO3+12H22+6H2O+12e==12OH
总反应:2CHOH+3O-2-32+4OH==2CO3+6H2O
（4）乙烷燃料电池： 电解质为KOH溶液
负极：2C-→4CO2----2H6 +36OH3+28e+24H2O 正极：7O2+28e+ 14H2O→28OH 总反应：2C2H6 + 8KOH +7O2=4K2CO3 + 10H2O （5）铝–空气–海水电池
电源负极材料为：铝；电源正极材料为：石墨、铂网等能导电的惰性材料。
负极：4Al－12e－===4Al3+； 正极：3O－－
2+6H2O+12e===12OH 总反应式为：4Al+3O2+6H2O===4Al(OH)3 三?金属的腐蚀与防护 1.金属的腐蚀
(1)概念：金属与周围的空气或液体物质发生 反应而引起损耗的现象? (2)分类
一般分为 腐蚀和 腐蚀两种? (3)化学腐蚀
金属跟接触到的 气体或 液体等直接发生化学反应而引起的腐蚀? (4)电化学腐蚀
①概念: 的金属跟 接触时,因为发生 反应而引起的腐蚀? ②分类
在金属外面的水膜呈较强酸性时发生析氢腐蚀? 以钢铁为例:
负极(Fe):Fe-2e-==Fe2+
正极(C):2H++2e-==H2↑
b.吸氧腐蚀
在金属外面的水膜酸性很弱或呈碱性或中性,溶解一定量O2时发生吸氧腐蚀? 以钢铁为例:
负极(Fe):2Fe-4e-==2Fe2+
正极(C):O+2H--22O+4e==4OH 总反应:2Fe+O2+2H2O==2Fe(OH)2
氧化过程:4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3 脱水过程:2Fe(OH)3==Fe2O3·nH2O+(3-n)H2O 2.金属的防护
(1)改变金属的内部结构,使其成为防腐蚀金属,如制成不锈钢等?
(2)加防护层,如在金属表面喷油漆?涂油脂?电镀?喷镀或表面钝化等方法? (3)电化学防护
①牺牲阳极的阴极保护法——原电池原理 a.正极(阴极):被保护的金属设备
b.负极(阳极):比被保护的金属活泼的金属 ②外加电流的阴极保护法——电解原理 a.阴极:被保护的金属设备 b.阳极:惰性电极
3. 金属腐蚀快慢的判断方法
(1)电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀? (2)同一金属在不同电解质溶液中的腐蚀速率: 强电解质>弱电解质>非电解质?
(3)原电池原理引起的腐蚀速率:两电极金属活动性相差越大,越易腐蚀? (4)对于同一电解质溶液来说,电解质溶液浓度越大,腐蚀越快? 四?原电池原理的应用
1.加快氧化还原反应的速率
例如:在锌与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液能使产生H2的速率加快? 2.寻求和制造干电池和蓄电池等化学电源? 3.比较金属活动性强弱
例如:有两种金属a和b,用导线连接后插入到稀H2SO4中,观察到a极溶解,b极上有气泡产生?根据现象判断出a是负极,b是正极,由原电池原理可知,金属活动性a>b? 4.设计化学电池
例如:以2FeCl3+Cu==2FeCl2+CuCl2为依据,设计一个原电池?
(1)将氧化还原反应拆成氧化反应和还原反应两个半反应,分别作原电池的负极和正极?电极反应式:
负极:Cu-2e-==Cu2+;正极:2Fe3++2e-==2Fe2+
?
例1 (2010·广东理综)铜锌原电池(如下图)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,电子从负极流向正极 例2 某固体氧化物燃料电池(SOFC)以固体氧化物作为电解质,其中O2-可以在其内部自由通过?其工作原理如图所示,下列关于固体燃料电池的有关说法正确的是
A.电极b为电池负极,电极反应式为O-==2O2-2+4e B.固体氧化物的作用是让电子在电池内通过
C.若H作为燃料气,则接触面上发生的反应为H--+
22+2OH-4e==2H+H2O
D.若CC2--2-2H4作为燃料气,则接触面上发生的反应为2H4+8O-12e==2CO3+2H2O 例3 (2010·新课标全国理综)根据下图,可判断出下列离子方程式中错误
A.2Ag(s)+Cd2+(aq)==2Ag+
(aq)+Cd(s)
B.Co2+(aq)+Cd(s)==Co(s)+Cd2+
(aq)
C.2Ag+(aq)+Cd(s)==2Ag(s)+Cd2+
(aq)
D.2Ag+(aq)+Co(s)==2Ag(s)+Co2+
(aq)
例4、钢铁生锈过程发生如下反应:①2Fe+O2+2H2O==2Fe(OH)2;②4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3;③2Fe(OH)3==Fe2O3+3H2O?下列说法正确的是( )
A.反应①?②中电子转移数目相等 B.反应①中氧化剂是氧气和水
C.与铜质水龙头连接处的钢质水管不易发生腐蚀 D.钢铁在潮湿的空气中不能发生电化学腐蚀
例5铁及铁的化合物应用广泛,如FeCl3可用作催化剂?印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等? (1)写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式
___________________________________________________?
(2)若将(1)中的反应设计成原电池,请画出原电池的装置图,标出正?负极,并写出电极反应式? 正极反应________________________,负极反应_____________________________
例6 高铁电池是一种新型可充电电池,与普通高能电池相比,该电池能长时间保持稳定的放电电压?高铁电池的总反应为:
3Zn+2K2FeO4+8H2O 3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH 下列叙述不正确的是( )
A.放电时负极反应为:Zn-2e-+2OH-==Zn(OH)2
B.充电时阳极反应为:Fe(OH)--2-3-3e+5OH==FeO4+4H2O
C.放电时每转移3 mol电子,正极有1 mol K2FeO4被氧化 D.放电时正极附近溶液的碱性增强 例7、阿波罗宇宙飞船上使用的是氢氧燃料电池，其电池反应为2H2+O2==2H2O，电解液为KOH，反应保持在较高温度，使H2O蒸发，下列叙述正确的是（ ） A、此电池能发出蓝色火焰 B、H2为正极，O2为负极
C、工作时，电解液的pH不断减小
D、电极反应为：负极2 H2+4 OH--4e-==4 H2O 正极O2+2H2O+4e-==4 OH-
1、.(2010·长春市调研)用铜片?银片?Cu(NO3)2溶液?AgNO3溶液?导线和盐桥(装有琼脂-KNO3的U形管)构成一个原电池(如图)?以下有关该原电池的叙述中正确的是(
)
①在外电路中,电子由铜电极流向银电极
②正极反应为:Ag++e-==Ag
③实验过程中取出盐桥,原电池仍继续工作
④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同 A.①② B.①②④ C.②③ D.①③④
2、.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( )
A.以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时,正极反应都为:O2+2H2O+4e-==4OH- B.以NaOH溶液为电解液时,负极反应为:Al+3OH--3e-==Al(OH)3
C.以NaOH溶液为电解液时,电池在工作过程中电解液的pH保持不变 D.电池工作时,电子通过外电路从正极流向负极
3、.分析如图所示的四个原电池装置,其中结论正确的是(
)
A.①②中Mg作为负极,③④中Fe作为负极 B.②中Mg作为正极,电极反应式为6H2O+6e-==6OH-+3H2↑ C.③中Fe作为负极,电极反应式为Fe-2e-==Fe2+ D.④中Cu作为正极,电极反应式为2H++2e-==H2↑ 4、把A、B、C、D四块金属片浸入稀硫酸中，分别用导线两两相连可以组成原电池．A、B相连时A为负极；C、D相连时，电流由D→C；A、C相连时，C极上产生大量气泡； B、D相连时，D极发生氧化反应．这四种金属的活动顺序是 A．A＞B＞C＞D B．A＞C＞D＞B C．C＞A＞B＞D D．B＞D＞C＞A
5、(2010·安徽理综)某固体酸燃料电池以CsHSO4固体为电解质传递H+,其基本结构如图,电池
A.电子通过外电路从b极流向a极
B.b极上的电极反应式为:O2+2H2O+4e-==4OH- C.每转移0.1 mol电子,消耗1.12 L的H2 D.H+由a极通过固体酸电解质传递到b极
6、一种燃料电池中发生的化学反应为;在酸性溶液中甲醇与氧作用生成水和二氧化碳?该电池负极发生的反应是( )
A.CH(g)-2e-==H+
3OH(g)+O22O(l)+CO2(g)+2H(aq)
B.O+
2(g)+4H(aq)+4e-==2H2O(l)
C.CHOH(g)+H+
32O(l)-6e-==CO2(g)+6H(aq) D.O2(g)+2H2O(l)+4e-==4OH-
7、某固体氧化物燃料电池(SOFC)以固体氧化物作为电解质,其中O2-可以在其内部自由通过?其工作原理如图所示,下列关于固体燃料电池的有关说法正确的是( )
A.电极b为电池负极,电极反应式为O2-
2+4e-==2O B.固体氧化物的作用是让电子在电池内通过
C.若H-+
2作为燃料气,则接触面上发生的反应为H2+2OH-4e-==2H+H2O
D.若CHH2-24作为燃料气,则接触面上发生的反应为C24+8O2--12e-==2CO3+2H2O 8、(2010·北京理综)下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是( ) A.钢管与电源正极连接,钢管可被保护
B.铁遇冷浓硝酸表面钝化,可保护内部不被腐蚀
C.钢管与铜管露天堆放在一起时,钢管不易被腐蚀 D.钢铁发生析氢腐蚀时,负极反应是Fe-3e-==Fe3+ 9、铁及铁的化合物应用广泛,如FeCl3可用作催化剂?印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等? (1)写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式 ___________________________________________________? 2)若将(1)中的反应设计成原电池,请画出原电池的装置图,标出正?负极,并写出电极反应式? 正极反应________________________________,负极反应________________________________?
