高中化学鲁科版选修1 化学与生活课题1 电池探秘教学设计及反思

课题1　电池探秘

学习目标：1.以铜锌原电池为例理解原电池的工作原理。(重难点)2.认识电池的构成条件，掌握原电池正负极的判断方法。(重点)3.学会应用所学知识分析出生活中所使用的各种电池。(难点)

一、电池是怎样工作的

1．原电池的定义

将化学能转化为电能的装置。

2．原电池的工作原理(以铜锌原电池为例)

(1)工作原理

锌片失去电子，电子经导线流向铜片，溶液中的H＋从铜片上得到电子被还原成氢原子，继而结合成氢分子在铜片上放出。

(2)电极名称

负极：电子流出的电极。(发生氧化反应的一极)

正极：电子流入的电极。(发生还原反应的一极)

(3)电极反应式

负极：Zn－2e－===Zn2＋

正极：2H＋＋2e－===H2↑

总反应式：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑

3．原电池的构成条件

(1)两个活泼性不同的电极(或金属与导电的非金属)

①负极：活泼性强、失去电子发生氧化反应。

②正极：活泼性弱、得到电子发生还原反应。

(2)两电极插入同一电解质溶液中。

(3)形成闭合回路。

(4)能自发地发生氧化还原反应。

4．实质

原电池产生电流的实质，是发生了氧化还原反应。电子由负极流向正极产生电流。

5．实际应用

(1)纽扣电池及工作原理

总反应式：H2O＋Zn＋HgO===Zn(OH)2＋Hg

(2)纽扣电池的优点：体积小，寿命长，电流稳定。

二、认识几种电池

1．几种电池比较

2.废旧电池污染的治理

(1)废旧电池必须回收。

(2)开发使用无污染或污染小的新型电池，如太阳能电池。

1．判断对错(对的在括号内打√，错的在括号内打×)

(1)原电池中负极发生还原反应，正极发生氧化反应。 (　　)

(2)锌锰干电池中碳棒与顶端的金属帽相连做正极，锌筒做负极。

  (　　)

(3)铅蓄电池充电时化学能转化为电能。 (　　)

(4)燃料电池中燃料燃烧充分，能量转化率高。 (　　)

[答案]　(1)×　(2)√　(3)×　(4)×

2．下列有关原电池的说法中，正确的是(　　)

A．在正极上发生氧化反应

B．化学性质较活泼的金属为负极

C．正极是电子流出的极

D．是由电能转化为化学能的装置

B　[原电池是化学能转化为电能的装置。在原电池工作时，较活泼的负极失电子被氧化，即电子流出；较不活泼的正极上得电子发生还原反应，即电子流入。]

3．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

D．锌锰干电池中，锌电极是负极

B　[锂离子电池可以充电，再次使用，属于二次电池，A项正确；铜锌原电池中铜为正极，故电流从铜流向锌，而电子是由锌流向铜，B项错误；电池的实质是化学能转化成电能，C项正确；Zn失去电子生成Zn2＋，故作为负极，D项正确。]

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。

[思考交流]

1．怎样判断该电池的正、负极？

[提示]　电子流出的电极为负极，即X为负极；电子流入的电极为正极，即Y为正极。

2．X极发生氧化反应还是还原反应？

[提示]　氧化反应。

3．如果X极为铁片，Y极能是锌片吗？为什么？

[提示]　不能。原电池中负极材料的活动性一般比正极材料强。

1．原电池的工作原理(以铜锌原电池为例)

2．原电池正负极的判断

(1)由组成原电池两极的电极材料判断。一般是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。

在特殊情况下，正负极的判断还要考虑电解质溶液的性质。如(－)Al|NaOH(aq)|Mg(＋)原电池中Al做负极，在强碱性条件下，Al比Mg活泼。

(2)根据电流方向或电子流动方向判断。在外电路上，电流是由正极流向负极；电子流动方向是由负极流向正极。

(3)根据原电池中电解质溶液内离子的移动方向判断。在原电池的电解质溶液内，阳离子移向的极是正极，阴离子移向的极是负极。

(4)根据原电池两极发生的变化来判断，原电池的负极总是失电子发生氧化反应，其正极总是得电子发生还原反应。

(5)依据现象判断。一般溶解的一极为负极，增重或者有气体放出的一极为正极。燃料电池除外。

题组1　电池是怎样工作的

1．下列有关原电池的叙述中正确的是(　　)

A．把电能转变为化学能的装置

B．活泼金属作正极，不活泼金属或非金属作负极

C．外电路中电子从负极流向正极

D．正极发生氧化反应

C　[原电池将化学能转化为电能，A错误；原电池中活泼金属做负极，不活泼金属或非金属做正极，B错误；原电池中负极失去电子发生氧化反应，正极发生还原反应，D错误。]

2．在下图所示的柠檬水果电池中，外电路上的电流从电极X流向电极Y。若X为铁，则Y可能是(　　)

A．锌　　　　 B．石墨

C．银 D．铜

A　[电流的方向与电子的移动方向相反，故电子由电极Y流向电极X，因此Y电极的活泼性强于铁，故Y电极只能为选项中的锌。]

3．在银锌原电池中，以硫酸铜溶液为电解质溶液，锌为________极，电极上发生的是________反应(“氧化”或“还原”)，电极反应式为______________________，锌片上观察到的现象为________，银为________极，电极上发生的是________________反应(“氧化”或“还原”)，电极反应式是________；银片上观察到的现象是__________________________。

[解析]　在Zn、Ag、CuSO4溶液组成的原电池中，Zn为负极发生氧化反应而逐渐溶解；Ag为正极，溶液中的铜离子被还原析出。

[答案]　负　氧化　Zn－2e－===Zn2＋　锌片逐渐溶解

正　还原　Cu2＋＋2e－===Cu　银片上有红色物质析出

1．在内电路中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。

2．电子只流经外电路，流向为：负极→导线→正极。

3．电流方向与电子流向相反。

4．只有根据能自发进行且放出能量的氧化还原反应才能设计原电池。

题组2　认识几种电池

4．锌锰干电池在放电时，电池总反应方程式可以表示为：

Zn＋2MnO2＋2H＋===Zn2＋＋Mn2O3＋H2O

在此电池放电时，正极(碳棒)上发生还原反应的是(　　)

A．Zn B．碳棒

C．MnO2 D．H＋

C　[MnO2得电子生成Mn2O3，发生了还原反应。]

5．氢氧燃料电池可以使用在航天飞机上，其反应原理示意图如下所示。下列有关氢氧燃料电池的说法，正确的是(　　)

A．该电池工作时电能转化为化学能

B．该电池中电极a是正极

C．外电路中电子由电极b通过导线流向电极a

D．该电池的总反应：2H2＋O2===2H2O

D　[燃料电池将化学能转化为电能，通入燃料的电极为负极失去电子发生氧化反应，通入氧气的一极为正极得到电子发生还原反应。]