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高二化学教案:《原电池的工作原理》教学设计

来源:精品学习网 2018-11-18 14:55:31

  本文题目:高二化学教案:原电池的工作原理

  原电池的工作原理

  一.知识再现

  1.原电池定义:

  2.原电池构成条件:1)

  2)

  3)

  4)

  3.按你的理解画出一个原电池,写出电极反应和总反应

  4.完成课本13页、14也活动与探究

  二、讨论完成例1. 银器皿日久表面逐渐变黑色,这是由于生成硫代银,有人设计用原电池原理加以除去,其处理方法为:将一定浓度的食盐溶液放入一铝制容器中,再将变黑的银器浸入溶液中,放置一段时间后,黑色会褪去而银不会损失。

  试回答:在此原电池反应中,负极发生的反应为 ;正极发生的反应为 ;

  反应过程中产生臭鸡蛋气味的气体,原电池总反应方程式为

  三、自我检测

  1. 氢氧燃料电池是将H2和O2分别通入电池,穿过浸入20%~40%的KOH溶液的多孔碳电极,其电极反应式为:H2+2OH--2e-=2H2O和1/2O2+H2O+2e-=2OH-,则下列叙述正确的是( )

  A.通H2的一极是正极,通O2的一极是负极

  B.通O2的一极是正极,通H2的一极是负极

  C.工作一段时间后电解质溶液pH增大

  D.工作时负极区附近pH减小

  2. 将锌片和银片接触放入相同物质的量浓度的下列溶液中,反应一段时间后,溶液质量减轻的是( )

  A.氯化铝 B.硫酸铜 C.硝酸银 D.稀硫酸

  3. 在空气中,钢铁与食盐水接触,发生电化腐蚀,在正极上发生的电极反应是( )

  A.Fe-2e- === Fe2+ B.2H+2e- ==== H?2↑

  C.Na++e- === Na D.2H2O+O2+4e- ==== 4OH-

  4. 锂电池是新型高能电池,它以质轻.容量大而受到重视。目前已经制成多种功能的锂电池。某种锂电池的总反应可表示为:Li+MnO2 LiMnO2。若该电池提供0.5C电量,则消耗正极材料的质量约为(其他损耗忽略不计)( )

  A.3.5g B.7g C.4.52×10-4g D.43.5g

  5.银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源,它的充电和放电过程可以表示为( )

  2Ag+Zn(OH)2 Ag2O+Zn+H2O

  在此电池放电时,负极上发生反应的物质是( )

  A. Ag B. Zn(OH)2 C. Ag2O D. Zn

  6.下图各容器中盛有海水,铁在其中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)

  7.某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器,用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液,通电时,为使Cl2被完全吸收,制得有较强杀菌能力的消毒液,设计了如图的装置,则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是( )

  A. a为正极,b为负极;NaClO和NaCl

  B. a为负极,b为正极;NaClO和NaCl

  C. a为阳极,b为阴极;HClO和NaCl

  D. a为阴极,b为阳极;HClO和NaCl

  8. 右图是电解CuCl2溶液的装置,其中c、d为石墨电极。则下列有关的判断正确的是( )

  A. a为负极、b为正极

  B. a为阳极、b为阴极

  C. 电解过程中,d电极质量增加

  D. 电解过程中,氯离子浓度不变

  9. 随着人们生活质量的不断提高,废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程,其首要原因是( )

  A. 利用电池外壳的金属材料

  B. 防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染

  C. 不使电池中渗泄的电解液腐蚀其他物品

  D. 收其中石墨电极

  10. 钢铁发生电化学腐蚀时,负极发生的反应是( )

  A. 2H++2e- H?2? B. 2H2O+O2+4e- 4OH-

  C. Fe-2e- Fe2+ D. 4OH--4e- 2H2O+O2

  11.下列叙述正确的是( )

  ①锌跟稀硫酸反应制取氢气,加入少量硫酸铜溶液能加快反应速率

  ②镀层破损后,白铁(镀锌的铁)比马口铁(镀锡的铁)更易腐蚀

  ③电镀时,应把镀件置于电解槽的阴极

  ④冶炼铝时,把氧化铝加入液态冰晶石中成为熔融体后电解

  ⑤钢铁表面常易锈蚀生成Fe2O3?nH2O

  A.①②③④⑤ B.①③④⑤ C.①③⑤ D.②④

  12.燃料电池是燃料(例如CO,H2,CH4等)跟氧气或空气起反应,将此反应的化学能转变为电能的装置,电解质通常是KOH溶液。下列关于甲烷燃料电池的说法不正确的是( )

  A. 负极反应式为CH4+10OH--8e=CO32-+7H2O

  B. 正极反应式为O2+2H2O+4e=4OH-

  C. 随着不断放电,电解质溶液碱性不变

  D. 甲烷燃料电池的能量利用率比甲烷燃烧的能量利用率大

  13. 如图所示,在大试管里放入一段光亮无锈的弯成螺旋状的铁丝,把试管倒插入水中,把这个装置这样放置

  约一周后,观察到铁丝发生的变化是 ,

  原因是 。试管里的水面会上升,

  最终上升高约为 ,原因是 。

  14. 从某铝镁合金上剪下一小片(其质量为2.0g),立刻投入盛有20mL5mol?L-1氢氧化钠溶液的小烧杯中。

  (1)由反应开始到反应结束,可能观察到烧杯中的现象依次为 。

  (2)反应开始时,合金片表面产生气泡较慢,其原因是 ,一段时间后反应速率相当快,其原因是 。

  (3)写出合金片与溶液反应时可能形成的微电池的负极材料是 正极的电极反应式: 。

  (4)若要利用该反应来测定合金中铝的质量分数,还应测定哪些数据(如有多种可能,请逐一写出)?答:

  15. 有人设计以铂和锌为电极材料,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一定浓度的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 。

  16. 工业上处理含Cr2O72-的酸性工业废水用以下方法:①往工业废水中加入适量的NaCl,搅拌均匀;②用Fe为电极进行电解,经过一段时间有Cr(OH)3和Fe(OH)?3沉淀生成,③过滤回收沉淀,废水达排放标准,试回答:

  (1)电解时的电极反应,阳极 ,阴极 。

  (2)写出Cr2O72-转变成Cr3+的离子反应

  (3)电解过程中Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀是怎样产生的?

  (4)能否将Fe电极改成石墨电极?为什么?

  17. 碘缺乏症遍及全球,多发于山区,为控制该病的发生,我国政府规定在食盐中添加碘酸钾(KIO3)。据此回答下列问题。

  (1)可用盐酸酸化的碘化钾淀粉溶液检验食盐中的碘酸钾,反应的化学方程式为 ,现象是 。

  (2)可用电解方法制得碘酸钾。以石墨为阳极,不锈钢为阴极来电解KI溶液,总反应方程式为KI+3H2O====KIO3+3H2↑。若计划每分钟生产5.35g KIO3,电流强度应不低于 A。

  (3)碘元素位于周期第 周期 主族。其最高价氧化物的水化物酸性比HClO4 (填强或弱),其氢化物的还原性比HCl (填强或弱)。

  18. 航天技术中使用的氢氧燃料电池具有高能、轻便、无污染等优点。氢氧燃料电池有酸式和碱式两种,它们放电时的总反应均可表示为:2H2+O2 2H2O。酸式燃料电池中的电解质是酸,其负极反应为:2H2-4e- 4H+。电池的电解质是碱,其正极反应为:O2+2H2O+4e- 4OH-,则负极反应为 。

  19. 铅蓄电池放电时的总反应方程式为:PbO2+Pb+2H2SO4 2PbSO4+2H2O

  据此判断其正极是 ,负极是 ,电解质溶液是 ,正极反应是 ,负极反应是 ,当转移0.5N?A个电子时,蓄电池内消耗H2SO4的物质的量为 。

  20. 由铜片、锌片和200mL稀H2SO4组成的原电池中,若锌片发生电化学腐蚀,则当铜片上放出3.36L(标态)气体时,硫酸恰好全部作用完。试计算:

  (1)产生这些气体消耗了多少克锌

  (2)有多少个电子通过了导线

  (3)200mL稀H2SO4的物质的量浓度是多少。

  五. 能力提高

  1. 常用的钮扣式银锌电池,放电时的电极反应式分别为:

  Zn极:Zn+2OH-+2e- Zn(OH)2

  Ag2O极:Ag2O+H2O+2e- 2Ag+2OH-则下列说法中不正确的是( )

  A.放电过程中[OH-]不变 B. Zn为负极而Ag2O为正极

  C.电解质溶液呈碱性 D. 电子从Ag2O流出经用电器流入Zn极

  2. 下图各烧杯中盛有海水,铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为( )

  A.②①③④ B.④③①② C.④②①③ D.③②④①

  3. 铁钉和碳棒用导线连接后,浸入0.01mol?L-1的食盐溶液中,可能发生( )

  A.碳棒上放出Cl2 B.碳棒附近产生OH-

  C.碳棒上放出O2 D.铁钉被氧化

  4. 以下现象与电化腐蚀无关的是( )

  A.黄铜(铜锌)制作的铜锣不易产生铜绿

  B.生铁比纯铁易生锈

  C.铁质器件附有铜质配件,在接触处易生铁锈

  D.银质奖牌久置后表面变暗

  5. 关于金属腐蚀的如下各叙述中,正确的是( )

  A.金属被腐蚀的本质是:M+nH2O=M(OH)n+ H2↑

  B.马口铁(锡铁)镀层破损后被腐蚀时,首先是镀层被氧化

  C.金属在一般情况下发生的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀

  D.常温下,置于空气中的金属主要发生化学腐蚀

  6. 微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用。有一种银锌电池,其电极分别为Ag2O和Zn,电解质溶液为KOH,电极反应为:Zn+2OH--2e- ==== ZnO+H2O,Ag2O+H2O+2e- ==== 2Ag+2OH-,总反应式为:Ag2O+Zn ==== 2Ag+ZnO。根据上述反应式,下列说法正确的是( )

  A. 在使用过程中,电池负极区溶液的pH减小

  B. 使用过程中,电子由Ag2O极经外电路流向Zn极

  C.Z n是负极,Ag2O是正极

  D. Zn电极发生还原反应,Ag2O电极发生氧化反应

  7 有甲、乙、丙、丁四种金属。将甲、乙用导线相连放入稀H2SO4中可以看到乙慢慢地溶解,而甲的表面有气体逸出。把丁放到乙的硝酸盐溶液中后,丁的表面覆盖一层乙的单质。用石墨电极电解含相同物质的量浓度的甲和丙两种金属的盐溶液,丙的单质先析出。将甲放入稀盐酸中有H2析出。已知四种金属中有一种是铜。根据以上实验判断铜是( )

  A.甲 B.乙 C.丙 D.丁

  8.在25℃时,将两个铂电极插入一定量的饱和Na2SO4溶液中,进行电解,通电一段时间后,在阳极逸出amol气体,同时有WgNa2SO4?10H2O析出,若温度不变,则此时剩余硫酸钠溶液的质量百分比浓度为( )

  A. B.

  C. D.

  9. 美国阿波罗宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池

  是一种新型的化学电池,其构造如图所示;两个电极

  均由多孔性碳制成,通入的气体由孔隙中逸出,并在

  电极表面放电。

  (1)a极是 极,b极是 极,电极

  反应式分别为 , 。

  (2)飞船上宇航员的生活用水由燃料电池提供。已知这种电池发1度电时能生成350g水,试计算能量转化率。

  [2H2(g)+O2(g) 2H2O(l)+572kJ]

  (3)这种电池的输出电压为1.2V。要使标有1.2V,1.5W的小灯泡连续发光0.5h,应消耗标准状况下的H2多少升?

  (4)氢气是燃料电池最简单的燃料,虽然使用方便,却受到价格和来源的限制。常用的燃料,往往是某些碳氢化合物,如甲烷(天然气)、汽油等。请写出将图中H2换成CH4时所构成的甲烷燃料电池中a极的电极反应式: 。此时电池内总的反应方程式为 。

  10. 将含有KCl、CuBr2、Na2SO4三种物质的水溶液(分别为1mol/L)用铂电极电解,且电解足够长的时间。有以下结论:

  ①溶液中几乎没有Br-;②电解液变为无色;③最终溶液显碱性;④K+、Na+和SO42-的浓度几乎没有变化。其中正确的是( )

  A.①②③ B.只有③ C.①④ D.①②③④

  六、高考聚焦

  1. 镍镉(Ni-Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用,它的充放电反应按下式进行:

  Cd(OH)2+2Ni(OH)2 Cd+2NiO(OH)+2H2O由此可知,该电池放电时的负极材料是( )

  A.Cd(OH)2 B.Ni(OH)?2 C.Cd D.NiO(OH)

  2. 熔融盐燃料电池具有高的发电效率,因而受到重视,可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物做电解质,CO为阳极燃气,空气与CO2的混合气为阴极助燃气,制得在650℃下工作的燃料电池,完成有关的电池反应式:

  阳极反应式:2CO+2CO32- 4CO2+4e-

  阴极反应式:

  总电池反应:

  3. 下列关于铜电极的叙述不正确的是( )

  A. 铜锌原电池中铜是正极 B. 用电解法精炼铜时铜作阳极

  C. 在镀件上镀铜时可用铜作阳极 D. 电解稀H2SO4制H2、O2时铜做阳极

  解析:由题意“黑色褪去而银不会损失”发生变化Ag2S→Ag,显然这是考察原电池的正极反应:Ag2S+2e-=2Ag+S2-,负极反应为活泼金属发生氧化反应:Al-3e-=Al3+。正极生成的S2-和负极生成的Al3+在溶液中发生双水解:2Al3++3S2-+6H2O=2Al(OH)3↓+3H2S↑。

  答案:Al-2e-=Al3+ Ag2S+2e-=2Ag+S2-

  3Ag2S+2Al+6H2O=6Ag+2Al(OH)3↓+3H2S↑

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