归纳与整理优质课教案整理

原电池的相关知识：

1．原电池的正负极的判断方法：

（1）金属与金属或金属与导电非金属做电极时，较活泼金属做负极；较不活泼金属做正极（一般来说：原电池中两极活泼性相差越大，电池产生的电流的强度越大）。

（2）根据电子的流向判断：电子流出的极为负极，电子流入的极为正极；

根据电流方向判断：电流流出极为正极，电流流入极为负极；

（3）根据发生的反应判断：发生氧化反应的极为负极，发生还原反应的极为正极；

（4）根据反应现象判断：一般来说，溶解的一极为负极，有气体或固体析出的一极为正极；

（5）如果给出一个具体的化学方程式时，化合价升高（失电子）的电极为负极，化合价降低（得电子）的电极为正极（并可由此可设计原电池）。

（6）注意“燃料电池”与“普通化学电池”的不同：

燃料电池必须使用辅助电极，电极本身不参与反应，所采用的燃料一般为H2、CH4、CH3OH等，助燃剂一般为O2（或空气）。

（7）判断电极时，不能简单地依据金属的活泼性来判断，要看反应的具体情况，如：

a．Al在强碱性溶液中比Mg更易失电子，Al作____极，Mg作_____极；

负极反应：

正极反应：

b．Fe、Al在浓HNO3中钝化后，比Cu等金属更难失电子，Cu等金属作负极，Fe、Al作正极。

负极反应：_________________________________

正极反应：__________________________________（硝酸做电解质溶液时，在H+帮助下，NO3-向正极移动得电子放出NO2或NO）

电极总反应：Cu + 2NO3- + 4H+ = Cu2+ + 2NO2 ↑+ 2H2O c．Na、K、Ca、Li等极易与水反应金属不能作以水溶液为电解质的原电池的电极；

d．铁在电极反应中只生成Fe2+：________________________

2．原电池电极反应式的书写：列物质、标得失；看环境、配守恒；两式加、得总式

①两极电极反应式中的电子得失数目保持相等。

②看负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子能否共存，若不能共存，则该电解质溶液中的阴离子也要写入负极的电极反应式中。

如：Al－Cu－NaHCO3溶液构成的原电池中，因Al失去电子生成的Al3+能与HCO3反应：

－__________________________________故铝电极（负极）上发生的反应为：Al－3e+3HCO3=Al(OH)3↓+3CO2↑，而不是仅仅写为：Al－3e=Al3+。

－－－③当正极上的反应物质为O2时（吸氧腐蚀），要注意电解质溶液的性质。溶液为碱性时，电极反应式中不能出现H+；溶液为酸性时，电极反应式中不能出现OH。

－④

知道总反应式时，可以先分析此反应中的氧化反应或还原反应（即分析有关元素的化合价变化情况），再写出其离子反应方程式；将各反应式看作数学中的代数式，用总反应式减去

较易写出一极（一般为负极）的电极反应式，即得另一极的电极反应式。

⑤

对于可逆电池反应，需要看清楚“充电、放电”的方向，放电过程是体现原电池原理，充电过程是体现电解池原理（二者互为可逆反应）

⑥复杂电极反应式的书写：复杂电极反应式＝总反应式－较简单一极的电极反应式

如：CH4酸性燃料电池中：

总反应：CH4＋2O2= CO2＋2H2O 正

极：2O2＋8H＋8e= 4H2O……

负

极：CH4＋2H2O－8e= CO2＋8H……

练习：以CH3CH2OH和O2为例，写出下列条件下原电池的电极反应式及总反应式：

Ⅰ．燃料电池：根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质都是O2，随着电解质溶液的不同，其电极反应有所不同，其实，我们只要熟记以下四种情况：

A．酸性电解质溶液环境下电极反应式：O2＋4H＋4e= 2H2O B．碱性电解质溶液环境下电极反应式：O2＋2H2O＋4e= 4OH

C．固体电解质（高温下能传导O2）环境下电极反应式：O2＋4e= 2O2

－－－－－＋－＋－－＋D．熔融碳酸盐（如：熔融K2CO3）环境下电极反应式：O2＋2CO2＋4e= 2CO23。

－－（1）当电解质为酸性溶液时：

负极：____________________________________ 正极：O24e总反应式：CH3CH2OH3O2（2）当电解质为KOH溶液时：

负极：_______________________________________ 正极：O24e总反应式：CH3CH2OH3O24OH（3）当电解质为K2CO3溶液时：

负极：________________________________________________________________________

正极：O24e24HCO34CO32H2O

4H2H2O

2CO23H2O

2H2O4OH

22CO35H2O

总反应式：CH3CH2OH3O22CO3（4）当电解质为熔融的K2CO3时：

24HCO3H2O

负极：

______________________________________正极：O24e总反应式：CH3CH2OH3O2通入的空气中加入CO2。

（5）当电解为能传导O22

2CO22CO32CO23H2O

注：为了使该类型的燃料电池长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定。为此，必须在的熔融盐时：

负极：______________________________________ 正极：O2总反应式：CH3CH2OH3O2Ⅱ．一次性电池：

4e2O2

2CO23H2O

（6）普通锌锰干电池：用锌皮制成的锌筒作负极兼做容器，中央插一根石墨棒是正极，在石墨棒周围填满MnO2和炭黑的混合物，并用离子可以通过的长纤维纸包裹作隔膜；在隔膜外是用氯化锌、氯化铵和淀粉等调成糊状作电解质溶液，还填有MnO2作去极化剂（吸收正极放出的H2，防止产生极化现象，即作去极剂），淀粉糊的作用是提高阴、阳离子在两个电极的迁移速率；锌筒为干电池外壳，它作为负极。

锌筒（负极）：________________________________________________________

碳棒（正极）：_________________________________________________________

电池总反应为：Zn2MnO22NH4Zn2Mn2O32NH3H2O

有的认为正极产生的NH3又和ZnCl2作用：Zn2++4NH3=[Zn(NH3)4]2+，故电原池的总反应式：

2Zn + 4NH4Cl+2MnO2=[Zn(NH3)4]Cl2+ZnCl2+Mn2O3+H2O （7）碱性锌锰干电池：

电解液由原来的中性变为离子导电性能更好的碱性，负极也由锌片改为锌粉，反应面积成倍增加，使放电电流大加幅度提高。碱性干电池的容量和放电时间比普通干电池增加几倍。

负极（锌筒）：_______________________________________________________________ 正极（石墨）：正极：______________________________________________________________ 电池的总反应式为：Zn +2MnO2+2H2O= 2MnOOH+Zn(OH)2

（8）锂电池：

锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。金属锂作负极，石墨作正极，无机溶剂亚硫酰氯（SOCl2）在炭极上发生还原反应。电解液是由四氯铝化锂（LiAlCl4）溶解于亚硫酰氯中组成。它的总反应是锂与亚硫酰氯发生反应，生成氯化锂、亚硫酸锂和硫。

负

极：_______________________________________ 正

极：_______________________________________ 总反应：8Li＋3SOCl2＝6LiCl＋Li2SO3＋2S （9）铝铜电池浓硝酸原电池：（电极材料：铜片和铝片，电解质溶液：浓硝酸）

正极（Al）：___________________________________（还原反应）；

负极（Cu）：Cu-2e =Cu

（氧化反应）；

总反应方程式：Cu+4H +2NO3= Cu +2NO2↑+2H2O 微粒移动方向：

①在外电路：电流由铝片经用电器流向铜片，电子由铜片经用电器流向铝片。

②在内电路：H（参与电极反应）向铝片移动与NO3汇合，NO3（参与电极反应）得电子产生NO2。

（10）镁铝强碱溶液的原电池：（电极材料：镁片和铝片，电解质溶液：氢氧化钠溶液）

正极（Mg）：6H2O+6e =3H2

↑+6OH

负极（A l）：2Al +8OH-6e=2AlO总反应方程式：2Al +2OH +2H2O=2AlO微粒移动方向：

①在外电路：电流由镁片经用电器流向铝片，电子由铝片经用电器流向镁片。

②在内电路：OH（参与溶液反应）向铝片移动遇到Al发生反应产生AlO2，Na（运载电荷）向正极移动。

Ⅲ．二次电池：

-3++----- + --+-

2+-2+



+4HO 22

+ 3H

↑

22

（11）银锌电池：

电解液为KOH溶液。它用不锈钢制成一个由正极壳和负极盖组成的小圆盒，盒内靠正极盒一端充由Ag2O和少量石墨组成的正极活性材料，负极盖一端填充锌汞合金作负极活性材料，电解质溶液为KOH浓溶液，溶液两边用羧甲基纤维素作隔膜，将电极与电解质溶液隔开。

负极：Zn+2OH—- 2e-=ZnO+H2O 正极：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-

银锌电池充电和放电的总化学方程式为：Zn+ Ag2O（12）铅蓄电池：

铅蓄电池是最常见的二次电池，负极材料是________，正极材料是________。

1）放电时的反应：

①负极反应：________________________________________________________ ②正极反应：________________________________________________________ ③总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O 2）充电时的反应：

①阴极反应：_________________________________________________________ ②阳极反应：__________________________________________________________ ③总反应：2PbSO4＋2H2O===Pb＋PbO2＋2H2SO4

（13）镍镉电池：

镍镉电池负极为镉，在碱性电解质中发生氧化反应，正极由NiO2组成，发生还原反应：

负极（Cd极）

：Cd2OH2eCd(OH)2

正极（NiO2极）：NiO22H2O2eNi(OH)22OH

总的放电反应

：CdNiO22H2OCd(OH)2Ni(OH)2

3：原电池原理的应用：

（1）加快氧化还原反应的速率：一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率增大。例如：在Zn与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液能使产生H2的反应速率加快。

（2）比较金属活动性强弱：两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属比作正极的金属活泼。例如：有两种金属a、b，用导线连接后插入到稀H2SO4中，观察到a溶解，b极上有气泡产生，则金属a作负极，比金属b活泼。

（3）用于金属的防护：使被保护的金属制品作原电池正极而得到保护。例如：要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁等，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。

（4）设计电池，制造化学电源：

例1．在下图所示的装置中，能够发生原电池反应的是（

）

放电充电2Ag+ ZnO

例2．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型管）构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是（

）

①在外电路中，电流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．②③

C．②④

D．③④

例3：（2012·四川）一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为：CH3CH2OH – 4e- + H2O = CH3COOH + 4H+。下列有关说法正确的是（

）

A．检测时，电解质溶液中的H+向负极移动

B．若有0.4mol电子转移，则在标准状况下消耗4.48L氧气

C．电池反应的化学方程式为：CH3CH2OH + O2 = CH3COOH + H2O D．正极上发生的反应为：O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-

例5：（1）用惰性电极电解400 mL一定浓度的硫酸铜溶液（不考虑电解过程中溶液体积的变化），通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1 mol CuO后，使溶液恰好恢复到电解前的浓度和pH，电解过程中转移的电子为________ mol。

（2）如果向所得的溶液中加入0.1 mol Cu(OH)2后，使溶液恰好恢复到电解前的浓度和pH，电解过程中转移的电子为________ mol。

（3）如果向所得的溶液中加入0.1 mol Cu2(OH)2CO3后，使溶液恰好恢复到电解前的浓度和pH（不考虑CO2的溶解），电解过程中转移的电子为_____ mol。

例6：某原电池装置如图所示。下列有关叙述中，正确的是（

D ）

A．Fe作正极，发生氧化反应

B．负极反应：2H＋2e===H2↑

C．工作一段时间后，两烧杯中溶液pH均不变

D．工作一段时间后，NaCl溶液中c(Cl)增大

例7：已知反应AsO34＋2I＋2H－－＋－＋－AsO33＋I2＋H2O是－可逆反应。设计如图装置（C1、C2均为石墨电极），分别进行下述操作：

Ⅰ.向B烧杯中逐滴加入浓盐酸

Ⅱ.向B烧杯中逐滴加入40% NaOH溶液结果发现电流表指针均发生偏转。试回答下列问题：

（1）两次操作中指针为什么发生偏转？___________________________________________ （2）两次操作过程中指针偏转方向为什么相反？试用化学平衡移动原理解释之。

（3）操作Ⅰ过程中C1棒上发生的反应为：_______________________________________；

（4）操作Ⅱ过程中C2棒上发生的反应为：________________________________________。

（5）操作Ⅱ过程中，盐桥中的K+移向________烧杯溶液（填“A”或“B”）。

实战演练

1．(2011·福建理综，11)研究人员研制出一种锂水电池，可作为鱼雷和潜艇的储备电源。该电池以金属锂和钢板为电极材料，以LiOH为电解质，使用时加入水即可放电。关于该电池的下列说法不正确的是（

C ）

A．水既是氧化剂又是溶剂

C．放电时OH向正极移动

＋－－

B．放电时正极上有氢气生成

D．总反应为2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑

2．(2010·浙江理综，9)Li-Al/FeS电池是一种正在开发的车载电池，该电池中正极的电极反应式为：

2Li＋FeS＋2e===Li2S＋Fe，有关该电池的下列说法中，正确的是（

B ）

A．Li-Al在电池中作为负极材料，该材料中Li的化合价为＋1价

B．该电池的电池反应式为2Li＋FeS===Li2S＋Fe C．负极的电极反应式为Al－3e===Al3

－＋D．充电时，阴极发生的电极反应式为Li2S＋Fe－2e===2Li＋FeS 3．如下图所示，各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是（

）

A．4>2>1>3 B．2>1>3>4 C．4>2>3>1 D．3>2>4>1 4．(2011·河北刑台一模)工业上利用氢气在氯气中燃烧，所得产物再溶于水的方法制得盐酸，流程复杂且造成能量浪费。有人设想利用原电池原理直接制盐酸，下列说法正确的是（

）

－＋

A．假设这种想法可行，则可能在制取盐酸的同时，获取电能

B．负极材料用锌，正极材料用石墨，用氢氧化钠作电解质溶液

C．通入氢气的电极为原电池的正极

D．电解质溶液中的阴离子向通氯气的电极移动

5．(2011·石家庄一模)镁及其化合物一般无毒（或低毒）、无污染，镁电池放电时电压高且平稳，因而越来越成为人们研制绿色电池所关注的焦点。某种镁二次电池的反应为xMg＋Mo3S4放电充电MgxMo3S4，下列叙述不正确的是(

) －－＋－A．放电时正极的电极反应为：Mo3S4＋2xe===Mo3S42x

B．充电时阴极的电极反应为：xMg2＋2xe===xMg C．放电时Mg2向正极移动

＋D．放电时Mo3S4发生氧化反应。

6．(2011·湖北黄冈质量检测)用铅蓄电池电解AgNO3、Na2SO3的溶液，a、b、c、d电极材料均为石墨，已知铅蓄电池的总反应为：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)通电时a电极质量增加，下列说法正确的是（

）

A．电路中通过1 mol电子时，Y电极质量增加48 g B．放电时铅蓄电池负极的电极反应式为：

PbO2(s)＋4H(aq)＋SO42(aq)＋2e===PbSO4(s)＋2H2O(l) ＋－－放电充电2PbSO4(s)＋2H2O(l)，C．c、d电极产生气体的物质的量之比为1∶2 D．X极为负极

7．(2011·河北衡水统考)如图所示，X为铁、Y为石墨电极，a是电解质溶液，实验开始前，在U形管的两边同时滴入几滴酚酞试液，下列叙述错误的是（

）

A．合上K1、断开K2，若a是稀硫酸，则Y上有气泡冒出

B．合上K1、断开K2，若a是饱和食盐水，则Y电极附近溶液慢慢变为红色

C．合上K2、断开K1，若a是硫酸铜溶液，则Y电极上有红色物质析出

D．合上K2、断开K1，若a是氢氧化铁胶体，则X电极附近红褐色加深

8．(2011·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（

）

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[来源:学科网]

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 9．(2010·全国Ⅰ)下图是一种染料敏化太阳能电池的示意图，电池的一个电极由有机光敏染料(S)涂覆在TiO2纳米晶体表面制成，另一电极由导电玻璃镀铂构成，电池中发生的反应为：

－－－－TiO2/S*（激发态)[来源:Zxxk.C TiO2/STiO2/S＋eTiO2/S*＋－[来源:学|科|网]hv

I3＋2e－－3I－

－2TiO2/S＋3I＋2TiO2/S＋I3－

下列关于该电池叙述错误的是（

）

．．－A．电池工作时，I离子在镀铂导电玻璃电极上放电

B．电池工作时，是将太阳能转化为电能

C．电池的电解质溶液中I和I3浓度不会减少

－－

D．电池中镀铂导电玻璃为正极

10．(2011·试题调研)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．甲醇燃料电池可把化学能转化为电能[来源:学|科|网Z|X|X|K] D．锌锰干电池中，锌电极是负极

11．控制适合的条件，将反应2Fe3＋2I=2Fe2＋I2，设计成如下图所示的原电池。下列判断不＋－＋正确的是（

D ）

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