电 化 电 化 学 学 第 2 讲 原 电 池 一 教 学 目 标 理 解 原 电 池 的 工 作 原 理 并 正 确 书 写 电 极 反 应 和 总 反 应 方 程 式 知 识 导 航 构 造 条 件 构 造 及 工 作 原 理 工 作 原 理 燃 料 电 池 原 电 池 电 极 反 应 及 现

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电 化 电 化 学 学 第 2 讲 原 电 池 一 教 学 目 标 理 解 原 电 池 的 工 作 原 理 并 正 确 书 写 电 极 反 应 和 总 反 应 方 程 式 知 识 导 航 构 造 条 件 构 造 及 工 作 原 理 工 作 原 理 燃 料 电 池 原 电 池 电 极 反 应 及 现 象 常 规 电 池 新 型 电 池 综 合 训 练 二 教 学 重 点 和 难 点 1. 教 学 重 点 (1) 电 池 工 作 原 理 (2) 两 极 反 应 方 程 式 总 反 应 方 程 式 2. 教 学 难 点 (1) 电 极 反 应 方 程 式 书 写 2 www.xdf.cn

1. 构 造 及 工 作 原 理 导 入 以 具 体 的 日 常 生 活 物 品 引 出 原 电 池 建 议 分 析 原 电 池 外 观, 目 的 是 查 看 学 生 是 否 知 道 原 电 池 的 两 极 名 称, 并 引 导 学 生 思 考 电 池 工 作 时 能 量 的 来 源 1.1 原 电 池 构 造 条 件 理 解 新 知 1. 原 电 池 的 定 义 : 将 化 学 能 转 化 为 电 能 的 装 置 叫 做 原 电 池 (1) 能 量 : 化 学 能 电 能 的 装 置 ; (2) 转 化 方 式 : 化 学 反 应 中 的 还 原 剂 失 去 电 子, 电 子 经 导 线 传 给 氧 化 剂, 使 氧 化 反 应 还 原 反 应 分 别 在 两 个 电 极 上 进 行 理 解 新 知 1. 理 论 上 不 能 设 计 为 原 电 池 的 化 学 反 应 是 A.CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) H<0 B.HNO3(aq)+NaOH(aq)=NaNO3(aq)+H2O(l) H<0 C.2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) H<0 D.2FeCl3(aq)+Fe(s)=3FeCl3(aq) H<0 ( 正 文 ) 答 案 : B 小 结 : 能 设 计 成 原 电 池 的 化 学 反 应 需 满 足 的 条 件 ( 正 文 ) 答 案 : 能 设 计 成 原 电 池 的 化 学 反 应 需 满 足 : 自 发 的 氧 化 还 原 反 应 www.xdf.cn 3

电 化 电 化 学 学 理 解 新 知 - + Zn Cu Zn e - e - 盐 桥 Cu CuSO 4 稀 溶 液 ZnSO 4 溶 液 CuSO 4 溶 液 图 1( 单 液 锌 - 铜 原 电 池 ) 图 2( 双 液 锌 - 铜 原 电 池 ) 通 过 原 电 池 装 置 图 描 述 组 成 原 电 池 需 满 足 的 条 件 : (1) 电 极 (2) 介 质 (3) 单 液 电 池 闭 合 回 路 条 件 双 液 电 池 闭 合 回 路 条 件 (1) 电 极 : 导 电 拓 展 : 常 见 的 组 合 : 金 属 + 石 墨 ; 石 墨 + 石 墨 ; 金 属 + 金 属 ; 金 属 + 金 属 金 属 氧 化 物 等 (2) 介 质 : 电 解 质 溶 液, 也 可 以 是 熔 融 或 导 电 的 固 体 拓 展 : 功 能 是 构 成 闭 合 回 路 参 与 电 极 反 应 提 供 酸 碱 环 境 (3) 闭 合 回 路 单 液 : 电 极 用 导 线 连 接, 电 极 放 入 介 质 中 ; 双 液 : 电 极 用 导 线 连 接, 电 极 放 入 介 质 中, 介 质 之 间 用 盐 桥 连 接 学 生 易 错 点 : 介 质 是 否 属 于 电 解 质 溶 液 ; 盐 桥 作 用 回 路 请 学 生 分 析 两 个 电 极 需 满 足 的 条 件 介 质 的 作 用 和 电 解 质 种 类 如 何 才 能 实 现 闭 合 4 www.xdf.cn

练 习 反 馈 1. 下 图 所 示 的 装 置 能 够 组 成 原 电 池 的 是 BD 1.2 工 作 原 理 理 解 新 知 教 材 情 境 利 用 图 3 化 学 反 应 设 计 的 铜 - 锌 - 硫 酸 铜 原 电 池 装 置 如 图 4 所 示, 分 析 图 4 原 电 池 中 两 极 现 象, 正 负 极 判 定, 电 子 和 阴 阳 离 子 移 动 方 向, 两 极 反 应 类 型 图 4 中 铜 电 极 充 当 正 极, 锌 电 极 充 当 负 极, 电 子 从 锌 电 极 沿 导 线 从 外 电 路 流 向 铜 电 极, 电 解 质 溶 液 中 铜 离 子 得 到 电 子, 电 解 质 溶 液 中 阳 离 子 铜 离 子 流 向 正 极, 阴 离 子 硫 酸 根 离 子 流 向 负 极, 锌 在 负 极 失 去 电 子 发 生 氧 化 反 应, 铜 离 子 在 正 极 得 到 电 子 发 生 还 原 反 应 www.xdf.cn 5

电 化 电 化 学 学 学 生 易 错 点 : 电 子 沿 内 电 路 移 动 ; 电 子 从 负 极 沿 导 线 流 向 正 极, 进 入 电 解 质 溶 液 又 回 到 负 极 1. 让 学 生 分 析 图 3 的 现 象, 并 推 测 图 4 的 现 象 2. 请 学 生 依 图 4 现 象 确 定 正 负 极, 电 子 移 动 方 向 ; 阴 阳 离 子 移 动 方 向 根 据 电 子 移 动 方 向, 反 应 类 型 3. 强 调 电 子 不 入 水 ( 电 解 质 溶 液 ), 阴 阳 离 子 不 上 岸 负 极 4. 小 结 : 如 何 利 用 总 反 应 设 计 原 电 池, 为 下 面 内 容 做 铺 垫 小 结 正 负 极 电 子 和 阴 阳 离 子 移 动 方 向 反 应 类 型 之 间 关 系 电 子 从 负 极 沿 导 线 从 外 电 路 流 向 正 极, 电 解 质 溶 液 中 阳 离 子 流 向 正 极, 阴 离 子 流 向 负 极, 负 极 会 发 生 失 去 电 子 的 氧 化 反 应, 正 极 会 发 生 得 电 子 的 还 原 反 应 练 习 反 馈 1. 请 根 据 图 中 标 示 的 已 知, 在 下 列 图 示 中 分 别 标 出 电 子 移 动 方 向 ; 正 负 极 ; 阴 阳 离 子 移 动 方 向 ; 电 极 发 生 的 反 应 类 型 等 信 息 e- a b a b + - Na + 电 解 质 溶 液 电 解 质 溶 液 电 解 质 溶 液 a b CuSO 4 溶 液 ( 已 知 :a 电 极 发 生 还 原 反 应 ) ( 已 知 :a 电 极 的 电 解 液 中 氯 离 子 浓 度 增 大 盐 桥 : 饱 和 氯 化 钾 琼 脂 溶 液 ) 略 6 www.xdf.cn

1.3 设 计 原 电 池 理 解 新 知 根 据 方 程 Fe + 2H+ =H2 +Fe2+ 设 计 原 电 池, 电 池 工 作 之 后, 往 电 解 液 中 滴 加 铁 氰 化 钾 溶 液 的 现 象 ( 烧 杯 导 线 电 极 材 料 任 选 ) 1. 分 析 方 程 式 确 定 氧 化 剂 和 还 原 剂 2. 若 还 原 剂 是 金 属, 则 充 当 负 极 材 料 小 结 设 计 原 电 池 的 思 考 步 骤 装 置 图 略 ; 负 极 材 料 铁 电 极, 正 极 材 料 石 墨 铜 等 比 铁 不 活 泼 的 金 属 单 质 ; 电 解 质 溶 液 是 稀 盐 酸 或 稀 硫 酸 因 为 溶 液 中 有 Fe2+, 加 入 铁 氰 化 钾 溶 液 会 生 成 特 征 蓝 色 沉 淀 练 习 反 馈 1. 依 据 氧 化 还 原 反 应 :2Ag+(aq) + Cu(s) = Cu2+(aq) + 2Ag(s) 设 计 的 原 电 池 如 图 所 示 请 回 答 下 列 问 题 : (1) 电 极 X 的 材 料 是 ; 电 解 质 溶 液 x 是 ; 电 极 Y 的 材 料 是 ; 电 解 质 溶 液 y 是 ; (2) 银 电 极 为 电 池 的 极 ( 填 正 负 极 ), 发 生 的 电 极 反 应 为 ; (3) 外 电 路 中 的 电 子 是 从 电 极 流 向 电 极 3. 若 氧 化 剂 是 液 体, 则 充 当 电 解 质 溶 液 4. 组 装 时 注 意 闭 合 回 路 ( 电 极 之 间 用 导 线 连 接, 插 入 电 解 液 中 ) 5. 拓 展 : 若 还 原 剂 不 是 金 属 是 溶 液, 则 负 极 可 由 石 墨 电 极 充 当 ; 同 时, 若 氧 化 剂 是 固 体 金 属 氧 化 物, 则 固 体 金 属 氧 化 物 可 直 接 充 当 电 极 ; 若 氧 化 剂 同 时 也 是 电 解 质 溶 液, 则 必 须 设 计 成 双 液 原 电 池 6. 拓 展 : 如 果 电 解 质 溶 液 没 有 做 好 排 除 空 气 隔 离 空 气 的 措 施,Fe2+ 易 被 氧 化, 检 测 结 果 会 出 现 异 常 www.xdf.cn 7

电 化 电 化 学 学 (1) 电 极 X 是 铜 ; 电 解 质 x 是 硫 酸 铜 等 可 溶 性 铜 盐 溶 液 ; 电 极 Y 是 银 或 石 墨 等 ; 电 解 质 y 是 硝 酸 银 溶 液 ; ( 电 极 材 料 可 以 互 换, 但 是 电 解 质 溶 液 也 互 换 ) (2) 银 电 极 为 电 池 的 正 极, 发 生 的 电 极 反 应 为 Ag++e-= Ag; (3) 外 电 路 中 的 电 子 是 从 铜 电 极 流 向 银 ( 或 石 墨 ) 电 极 2. 电 极 反 应 及 现 象 导 入 : 电 池 工 作 时, 会 伴 随 发 生 化 学 反 应, 电 极 反 应 方 程 式 是 设 计 原 电 池, 分 析 各 种 电 池 具 体 工 作 原 理 的 关 键 内 容 下 面, 我 们 将 按 燃 料 电 池 常 规 电 池 新 型 电 池 三 类, 根 据 提 供 的 信 息, 明 确 分 析 电 池 两 极 反 应 步 骤 2.1 燃 料 电 池 理 解 新 知 例 1 已 知 右 图 氢 氧 燃 料 电 池 装 置, 请 分 别 写 出 下 列 介 质 下 的 两 极 反 应 方 程 式 (1) 介 质 为 KOH 溶 液 负 极 方 程 式 : 正 极 方 程 式 : 负 极 方 程 式 :H2-2e- + 2 OH- = 2 H2O 正 极 方 程 式 :O2 + 4e- +2 H2O = 4 OH- 负 极 方 程 式 书 写 步 骤 第 一 步 :H2-2e- = 2H+ 第 二 步 :H + +OH - = H2O 负 极 方 程 式 = 第 一 步 + ( 第 二 步 ) 2 消 去 H+: H2-2e- + 2 OH- = 2 H2O 正 极 方 程 式 书 写 步 骤 第 一 步 :O2 + 4e- = 2O2- 第 二 步 :O2- + H2O = 2 OH- 正 极 反 应 式 = 第 一 步 +( 第 二 步 ) 2 消 去 O2-: O2 + 4e- +2 H2O = 4 OH- 8 www.xdf.cn

小 结 1. 燃 料 电 池 的 电 极 方 程 式 书 写 步 骤 2. 电 池 工 作 时, 两 极 溶 液 ph 变 化 (1) 观 察 已 知 条 件 确 定 反 应 物 判 断 生 成 物 判 断 生 成 物 在 介 质 中 的 稳 定 性 依 化 合 价 确 定 e 观 察 介 质 提 取 介 质 中 关 离 子 依 电 荷 守 恒 补 入 如 果 需 要, 依 介 质 中 的 微 粒 (H2O 熔 融 物 等 ) 等 补 平 原 子 (2) 依 两 极 反 应 判 断 电 解 质 溶 液 ph 变 化, 口 诀 : 正 增 负 减 学 生 易 错 点 : 1. 燃 料 电 池 需 要 帮 学 生 确 立 反 应 物 忽 视 离 子 共 存 解 析 : 燃 料 充 当 负 极 反 应 物, 氧 气 充 当 正 极 反 应 物 问 题 拓 展 : 还 原 剂 充 当 负 极 反 应 物, 氧 化 剂 气 体 充 当 正 极 反 应 物 2. 询 问 学 生 为 什 么 存 在 第 二 步? 解 析 : 生 成 的 离 子 在 介 质 中 不 稳 定 存 在, 需 写 出 稳 定 状 态 3. 询 问 学 生 正 极 反 应 式 是 怎 么 加 和 得 到 的 解 析 : 消 去 不 稳 定 存 在 的 微 粒 4. 因 为 这 个 步 骤 偏 难, 所 以 后 面 练 习 改 变 介 质 让 学 生 再 次 感 受 这 个 过 程 注 意 学 生 配 平 能 力 (2) 介 质 为 H2SO4 溶 液 负 极 方 程 式 : 正 极 方 程 式 : 负 极 方 程 式 : H2-2e- = 2H+ 正 极 方 程 式 : O2 + 4e- + 4 H+ = 2 H2O (3) 介 质 为 NaCl 溶 液 负 极 方 程 式 : 正 极 方 程 式 : 负 极 方 程 式 : H2-2e- = 2H+ 正 极 方 程 式 : O2 + 4e- +2 H2O = 4 OH- www.xdf.cn 9

电 化 电 化 学 学 (4) 介 质 为 熔 融 碳 酸 盐, 正 极 通 入 O2 和 CO2 混 合 气 体 负 极 方 程 式 : 正 极 方 程 式 : 负 极 方 程 式 : H2-2e- + CO32- = H2O + CO2 正 极 方 程 式 : O2 + 4e- + 2CO2 = 2CO32- (5) 介 质 为 熔 融 氧 化 物 负 极 方 程 式 : 正 极 方 程 式 : 负 极 方 程 式 : H2-2e- + O2- = H2O 正 极 方 程 式 : O2 + 4e- = 2O2- 学 生 易 错 点 : 失 电 子 个 数 计 算 例 2 C2H5OH - 空 气 燃 料 电 池, 碱 性 介 质 中 负 极 反 应 方 程 式 负 极 方 程 式 :C2H6O - 12e- + 16OH- = 2CO32 -+ 11H2O 解 析 电 子 数 计 算 方 法 :C2H6O 中 各 元 素 化 合 价 归 为 零 价, 再 结 合 产 物 推 算 失 电 子 总 数 口 诀 碳 4 氢 1 氧 减 2 若 遇 到 其 它 化 合 物, 算 电 子 数 时 也 可 以 类 推 思 考 题 (1) 在 酸 性 介 质 中, 负 极 反 应 方 程 式 (2) 在 熔 融 碳 酸 盐 介 质 中, 负 极 反 应 方 程 式 (3) 在 熔 融 氧 化 物 介 质 中, 负 极 反 应 方 程 式 (4) 在 熔 融 碳 酸 盐 介 质 中, 正 极 为 何 要 补 入 CO2? 若 在 熔 融 氧 化 物 介 质 中, 需 要 补 入 吗? (1) 负 极 方 程 式 :C2H6O - 12e- + 2H2O = 2CO32 - + 16H+ (2) 负 极 方 程 式 :C2H6O - 12e- +6 CO32 - = 8 CO2 +3 H2O (3) 负 极 方 程 式 :C2H6O - 12e- + O2 - = CO2 + 3H2O (4) 正 极 反 应 物 若 仅 是 氧 气, 会 生 成 O2-, 影 响 介 质 成 份, 若 补 入 CO2, 可 以 生 成 CO32- 但 在 熔 融 氧 化 物 介 质 中 不 需 要 它 类 推 多 原 子 分 子, 第 一 步 生 成 物 判 断 方 法 : 正 负 极 反 应 物 直 接 发 生 化 学 反 应 的 产 物 其 10 www.xdf.cn

练 习 反 馈 1. 甲 烷 - 空 气 燃 料 电 池, 在 碱 性 条 件 中 负 极 反 应 方 程 式 2. 以 甲 醇 为 原 料, 使 用 酸 性 电 解 质 构 成 燃 料 电 池, 该 燃 料 电 池 的 负 极 反 应 式 为 3. 工 业 上 以 粗 食 盐 ( 含 有 少 量 Ca2+ Mg2+ 杂 质 ) 氨 石 灰 石 等 为 原 料, 可 以 制 备 Na2CO3 熔 融 Na2CO3 可 作 甲 烷 空 气 燃 料 电 池 的 电 解 质, 该 电 池 负 极 的 反 应 式 是 4. 我 国 首 创 以 铝 组 成 的 金 属 海 水 空 气 电 池 作 为 能 源 的 新 型 海 水 标 志 灯, 它 以 海 水 为 电 解 质 溶 液, 靠 空 气 中 的 氧 气 使 铝 组 成 的 金 属 不 断 氧 化 而 产 生 电 流 只 要 把 灯 放 入 海 水 中 数 分 钟, 就 会 发 出 耀 眼 的 白 光 则 该 电 源 负 极 反 应 为 5.NH3- 空 气 燃 料 电 池, 在 碱 性 条 件 中 工 作, 工 作 时 无 污 染 物 产 生 其 负 极 反 应 方 程 式 6. 肼 空 气 燃 料 电 池 是 一 种 碱 性 电 池, 工 作 时 无 污 染 该 电 池 放 电 时, 负 极 的 反 应 式 1:CH4-8e- +10 OH- = CO32- + 7H2O 2:CH3OH + H2O - 6e- = CO2 + 6H+ 3:CH4-8e - + 4CO32 - = 5CO2 + 2H2O 4:Al - 3e- = Al3+ 5:2 NH3-6e- + 6OH- = N2 + 6H2O 6: N2H4-4e- + 4OH- = N2 + 4H2O 拓 展 (2014 海 淀 期 末 ) 微 生 物 燃 料 电 池 是 一 种 利 用 微 生 物 将 化 学 能 直 接 转 化 成 电 能 的 装 置 已 知 某 种 甲 醇 微 生 物 燃 料 电 池 中, 电 解 质 溶 液 为 酸 性, 示 意 图 如 右 : 1 该 电 池 外 电 路 电 子 的 流 动 方 向 为 ( 填 写 从 A 到 B 或 从 B 到 A ) 2 工 作 结 束 后,B 电 极 室 溶 液 的 ph 与 工 作 前 相 比 将 ( 填 写 增 大 减 小 或 不 变, 溶 液 体 积 变 化 忽 略 不 计 ) 3 A 电 极 附 近 甲 醇 发 生 的 电 极 反 应 式 为 1 从 A 到 B 2 变 大 3 CH3OH + H2O - 6e- = 6H++ CO2 www.xdf.cn 11

电 化 电 化 学 学 1. 电 池 工 作 结 束 之 后, 两 极 ph 变 化 要 结 合 方 程 式 中 H+ 或 OH- 的 变 化 和 电 子 移 动 数 量 因 为 电 子 移 动 数 量 和 质 子 交 换 膜 中 转 移 的 H+ 的 数 量 相 等 2. 电 池 工 作 过 程 中, 两 极 ph 变 化 依 据 方 程 式 中 H+ 或 OH- 的 变 化 2.2 常 规 电 池 理 解 新 知 例 1 (1) 锌 铜 原 电 池 装 置 示 意 图 如 下, 其 电 极 反 应 为 : 第 一 种 : 电 解 质 溶 液 :CuSO4 溶 液 答 案 负 极 :Zn - 2e - = Zn2+ 正 极 :Cu2+ +2e- = Cu 第 二 种 : 电 解 质 溶 液 NaCl 溶 液 答 案 : 负 极 :Zn - 2e - = Zn2+ 正 极 :O2 + 4e- +2 H2O = 4 OH- (2) 铁 碳 原 电 池 示 意 图 如 下, 电 解 质 是 酸 ( 酸 性 盐 溶 液 ) 或 中 性 盐 溶 液 其 电 极 反 应 为 : 第 一 种 : 电 解 质 溶 液 为 弱 酸 ( 显 弱 酸 性 的 盐 ) 答 案 : 负 极 :Fe -2e - = Fe 2+ 正 极 :H+ +2e- = H2 第 二 种 : 电 解 质 溶 液 为 中 性 ( 或 碱 性 ) 答 案 : 负 极 :Fe -2e - = Fe 2+ 正 极 :O2 + 4e- +2 H2O = 4 OH- (3) 锌 - 银 原 电 池 装 置 示 意 图 如 下, 其 电 极 反 应 为 : 答 案 : 负 极 :Zn -2e - + 2OH- = Zn(OH)2 正 极 :Ag2O + H2O + 2e - =2 Ag + 2OH- (4) 某 原 电 池 装 置 如 右 图 所 示 : 答 案 : 负 极 :2I- - 2e- = I2 正 极 :Fe3+ + e - = Fe 2+ 12 www.xdf.cn

思 考 题 已 知 上 述 电 池 的 结 构 及 电 极 反 应 方 程 式, 请 概 括 不 同 电 极 材 料 组 合, 正 负 极 正 负 极 反 应 物 的 确 定 方 法 电 极 材 料 负 极 负 极 反 应 物 正 极 正 极 反 应 物 金 属 + 金 属 金 属 ( 活 泼 ) 金 属 金 属 电 解 质 溶 液 或 溶 液 中 的 氧 气 金 属 + 石 墨 金 属 金 属 石 墨 电 解 质 溶 液 或 溶 液 中 的 氧 气 石 墨 + 石 墨 石 墨 电 解 质 溶 液 石 墨 电 解 质 溶 液 金 属 + 金 属 化 合 物 金 属 金 属 金 属 化 合 物 金 属 化 合 物 小 结 正 负 极 反 应 物 判 断 的 方 法 常 规 电 池 需 要 帮 学 生 确 定 电 极 反 应 物 负 极 材 料 若 是 金 属, 一 般 负 极 充 当 反 应 物, 若 负 极 是 惰 性 电 极, 介 质 中 还 原 性 强 的 微 粒 失 电 子 ; 正 极 材 料 若 有 氧 化 物 或 通 入 氧 化 剂, 附 着 在 正 极 材 料 上 的 物 质 得 电 子 ; 否 则 是 介 质 中 氧 化 性 强 的 微 粒 得 电 子 解 析 电 极 材 料 组 合 金 属 + 金 属 氧 化 物 : 正 极 为 金 属 氧 化 物, 金 属 + 金 属 : 比 金 属 活 泼 性, 正 极 反 应 为 电 解 液 金 属 + 石 墨 : 比 金 属 活 泼 性, 正 极 反 应 为 电 解 液 石 墨 + 石 墨 : 正 负 极 反 应 物 是 电 解 液 或 附 载 的 气 体 ( 燃 料 电 池 练 习 反 馈 1.(2013 年 东 城 期 末 ) 用 选 项 中 的 电 极 溶 液 和 如 图 所 示 装 置 可 组 成 原 电 池 下 列 现 象 或 结 论 的 叙 述 正 确 的 是 D 选 项 电 极 a 电 极 b A 溶 液 B 溶 液 现 象 或 结 论 A Cu Zn CuSO4 ZnSO4 一 段 时 间 后,a 增 加 的 质 量 与 b 减 少 的 质 量 相 等 B Cu Zn 稀 H2SO4 ZnSO4 盐 桥 中 阳 离 子 向 b 极 移 动 C Fe C NaCl FeCl3 外 电 路 电 子 转 移 方 向 :b a D C C FeCl3 KI 淀 粉 若 开 始 时 只 增 大 FeCl3 溶 液 浓 度,b 极 附 近 溶 液 变 D 混 合 液 蓝 的 速 度 加 快 www.xdf.cn 13

电 化 电 化 学 学 练 习 反 馈 2.Al -AgO 电 池 是 应 用 广 泛 的 鱼 雷 电 池, 其 原 理 如 下 图 所 示 该 电 池 的 负 极 反 应 式 是 该 电 池 的 正 极 反 应 式 是 负 极 : Al +4OH- - 3e - = AlO2- + 2H2O 正 极 : AgO + 2e - + H2O = 2OH- + Ag 2.3 新 型 电 池 理 解 新 知 例 1 碱 性 锌 锰 电 池, 结 构 如 图 所 示 已 知 总 反 应 : Zn + 2MnO2 + 2H2O=2MnOOH + Zn(OH)2 写 出 两 极 反 应 方 程 式, 并 与 铜 锌 原 电 池 负 极 比 较 异 同 点 正 极 方 程 式 : MnO2 + e- +H2O = MnOOH + OH- 负 极 方 程 式 : Zn - 2e- + 2 OH- = Zn(OH)2 正 极 ph 值 变 化 负 极 ph 值 变 化 正 极 方 程 式 书 写 步 骤 第 一 步 :MnO2 = MnOOH 第 二 步 :MnO2 + e- = MnOOH 第 三 步 :MnO2 + e- = MnOOH + OH- 第 四 步 : MnO2 + e- +H2O = MnOOH + OH- 小 结 1. 书 写 电 极 反 应 方 程 式 的 一 般 步 骤? 2. 电 池 工 作 时, 两 极 ph 值 变 化 判 断 的 依 据, 电 解 液 值 ph 变 化 判 断 的 依 据 1. 观 察 已 知 条 件 既 有 反 应 物 又 有 生 成 物 依 化 合 价 确 定 e 观 察 介 质 提 取 介 质 中 相 关 离 子 依 电 荷 守 恒 补 入 如 果 需 要, 依 介 质 中 微 粒 (H2O 熔 融 物 等 ) 等 补 平 原 子 2. 电 池 工 作 时, 两 极 ph 值 变 化 依 据 电 极 反 应 方 程 式 口 诀 : 正 增 负 减 14 www.xdf.cn

1. 让 学 生 分 析 每 一 步 的 书 写 理 由 2. 两 极 ph 变 化 口 诀 可 以 在 理 解 的 基 础 上 提 供 3. 最 后 让 学 生 总 结 出 整 理 书 写 规 律 练 习 反 馈 1.(2013 北 京 ) 通 过 NOx 传 感 器 可 监 测 NOx 的 含 量, 其 工 作 原 理 示 意 图 如 下 : 写 出 NiO 电 极 的 电 极 反 应 式 :.. NO - 2 e- + O2- =NO2 2.(2011 丰 台 区 ) 铁 屑 与 石 墨 能 形 成 微 型 原 电 池,SO32 在 酸 性 条 件 下 放 电 生 成 H2S 进 入 气 相 从 而 达 到 从 废 水 中 除 去 Na2SO3 的 目 的, 写 出 SO32 - 在 酸 性 条 件 下 放 电 生 成 H2S 的 电 极 反 应 式 :, 判 断 正 极 电 解 质 溶 液 的 ph 变 化 ( 填 增 大 减 小 不 变 ) SO32-+ 8H+ + 6e-= H2S + 3H2O ; 增 大 3.(2013 海 淀 一 模 ) 海 水 中 锂 元 素 储 量 非 常 丰 富, 从 海 水 中 提 取 锂 的 研 究 极 具 潜 力 锂 是 制 造 化 学 电 源 的 重 要 原 料, 如 LiFePO4 电 池 某 电 极 的 工 作 原 理 如 下 图 所 示 : LiFePO 4 FePO 4 该 电 池 电 解 质 为 能 传 导 Li+ 的 固 体 材 料 放 电 时 该 电 极 是 电 池 的 负 ), 电 极 反 应 式 为 极 ( 填 正 或 正 极 ;FePO4+e- +Li+=LiFePO4 www.xdf.cn 15

电 化 电 化 学 学 固 体 材 料 电 极 反 应 物, 如 果 题 干 信 息 中 提 及 熔 融 则 写 电 极 反 应 式 时 不 拆, 如 果 提 出 是 熔 融 物, 则 要 拆 成 离 子 经 过 文 字 图 像 题 等 多 种 呈 现 形 式, 让 学 生 感 受 到 无 论 哪 种 题 型, 电 极 反 应 方 程 式 就 是 氧 化 还 原 方 程 式 书 写 的 半 反 应, 目 标 是 确 定 反 应 物 生 成 物 介 质 总 结 回 顾 电 池 结 构 原 电 池 工 作 原 理 电 极 反 应 方 程 式 书 写 步 骤 电 极 反 应 生 成 物 确 定 方 法 电 极 反 应 反 成 物 确 定 方 法 电 池 工 作 时, 两 极 溶 液 ph 值 变 化 时 的 规 律 1. 请 学 生 回 顾 原 电 池 2. 原 电 池 构 告 条 件 及 工 作 原 理 3. 原 电 池 电 极 方 程 式 书 写 步 骤 4. 电 极 反 应 物 生 成 物 的 确 定 方 法 5. 回 顾 特 殊 点 : 铁 失 电 子 变 成 亚 铁 离 子 3. 综 合 训 练 1.(2014 丰 台 期 末 ) 镁 锰 干 电 池 的 电 化 学 反 应 式 为 :Mg+2MnO2+H2O = Mg(OH)2+Mn2O3 下 列 说 法 不 正 确 的 是 A. 镁 为 负 极, 发 生 氧 化 反 应 B. 可 以 选 择 碱 性 溶 液 作 为 电 解 质 C. 反 应 后 正 极 和 负 极 附 近 溶 液 的 ph 均 升 高 D. 正 极 的 电 极 反 应 为 :2MnO2 + H2O + 2e - =Mn2O3 + 2OH - C 16 www.xdf.cn

是 2. 以 葡 萄 糖 为 燃 料 的 微 生 物 燃 料 电 池 结 构 示 意 图 如 图 所 示 关 于 该 电 池 的 叙 述 正 确 的 A. 该 电 池 能 够 在 高 温 下 工 作 B. 电 池 的 负 极 反 应 式 为 C6H12O6 + 6H2O - 24e - == 6CO2 + 24H + C. 放 电 过 程 中,H + 从 正 极 区 向 负 极 区 迁 移 D. 在 电 池 反 应 中, 每 消 耗 1 mol 氧 气, 理 论 上 能 生 成 标 准 状 况 下 CO2 气 体 22.46 L B 3.(14 东 城 期 末 ) 如 图 是 一 种 应 用 广 泛 的 锂 电 池,LiPF6 是 电 解 质,SO(CH3)2 作 溶 剂, 反 应 原 理 4Li+FeS2=Fe+2Li2S 下 列 说 法 不 正 确 的 是 A. 该 装 置 将 化 学 能 转 化 为 电 能 B. 电 子 移 动 方 向 是 由 a 极 到 b 极 C. 可 以 用 水 代 替 SO(CH3)2 做 溶 剂 D.b 极 反 应 式 是 FeS2+4Li++4e-=Fe+2Li2S C www.xdf.cn 17

电 化 电 化 学 学 4.(2013 丰 台 期 末 ) 将 反 应 Cu (s) + 2Ag+ (aq) Cu2+ (aq) + 2Ag (s) 设 计 成 原 电 池, 某 一 时 刻 的 电 子 流 向 及 电 流 计 (G) 指 针 偏 转 方 向 如 图 所 示, 有 关 叙 述 正 确 的 是 A.KNO3 盐 桥 中 的 K+ 移 向 Cu(NO3)2 溶 液 B. 当 电 流 计 指 针 为 0 时, 该 反 应 达 平 衡, 平 衡 常 数 K=0 C. 若 此 时 向 AgNO3 溶 液 中 加 入 NaCl 固 体, 随 着 NaCl 量 的 增 加, 电 流 计 指 针 向 右 偏 转 幅 度 减 小 指 针 指 向 0 向 左 偏 转 D. 若 此 时 向 Cu(NO3)2 溶 液 中 加 入 NaOH 固 体, 随 着 NaOH 量 的 增 加 电 流 计 指 针 向 右 偏 转 幅 度 减 小 指 针 指 向 0 向 左 偏 转 C 解 析 选 项 C, 因 为 反 应 为 可 逆 反 应, 当 指 针 指 向 0 时, 反 应 达 平 衡, 当 继 续 加 NaCl 固 体, 反 应 逆 向 进 行, 指 针 偏 左 18 www.xdf.cn

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