课题1  电池探秘
1.理解电池的工作原理和构成条件。
2.了解生活中常用电池的种类、性能，知道根据需要合理选择电池。
3.认识常用电池中发生的氧化还原反应。
一、电池是怎样工作的
1.原电池的定义及构成






_______________
化学能转化为电能
_______
电解质
_________
闭合回路
2.原电池的工作原理(以铜锌原电池为例)








(1)工作原理。
负极(锌极)
正极(铜极)
失电子的一极；发生氧化反应的一极。
得电子的一极；发生还原反应的一极。
阴离子→负极，阳离子→正极
负极(锌极)
正极(铜极)
Zn-2e-====Zn2+
(2)实质。
原电池产生电流的实质，是发生了_____________。电子由
_____流向_____产生电流。
氧化还原反应
负极
正极
3.实际应用
纽扣电池及工作原理








____
KOH
___
Zn
____
HgO
二、认识几种电池
1.几种电池的比较








锌筒
碳棒
MnO2
锌筒
下降










铅
PbO2
Pb和
PbO2
密度
强
短










H2
O2
2H2+O2====2H2O
燃料和氧化剂
高
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_______电池。
太阳能
1.原电池正、负极的判断方法
负极
活泼金属
氧化反应
电子流出
不断溶解
正极
较不活泼金
属或非金属
还原反应
电子流入
放出气体
或电极增重
2.原电池原理的应用
(1)加快化学反应速率。
理论上，氧化还原反应均可设计成原电池，因有电流产生，加快了电子的转移，从而加快了化学反应速率，如：实验室利用Zn与稀硫酸反应制取H2时，稀硫酸中滴入几滴CuSO4溶液，置换出的单质铜与锌形成原电池从而加快了H2的逸出。
(2)比较金属的活泼性。
根据溶解(或质量减轻)的为负极，质量增加(或产生气泡)的为正极，结合负极活泼性＞正极活泼性，便可作出结论。
(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，要保护一个铁制的输水管道或钢铁桥梁等，可将其与锌块相连接，使锌作原电池的负极。
3.设计原电池——“一拆、二选”
(1)一拆：首先将已知氧化还原反应拆分为两个半反应。
(2)二选：①电极材料的选择：在原电池中，选择还原性较强的物质作为负极；活动性较弱的金属或能导电的非金属物质作为正极。原电池中的负极必须能够与电解质溶液反应。
②电解质溶液的选择。
电解质溶液中一般要有能够与负极发生反应的物质。但如果两个半反应分别在两个容器中进行(中间连接盐桥)，则左右两个容器中的电解质溶液应选择与电极材料相同的阳离子。如在铜锌构成的原电池中，负极金属锌浸泡在含有Zn2＋的电解质溶液中，而正极铜浸泡在含有Cu2＋的溶液中。
               原电池的构成及工作原理
【典例1】(2012·无锡模拟)根据氧化还原反应： 2Ag＋(aq)＋Cu(s)====Cu2＋(aq)＋2Ag(s)设计的原电池如图所示，(盐桥中为琼脂饱和KNO3,能使离子通过)。请回答下列问题：




(1)电极X的材料是__________；电解质溶液Y是________。
(2)银电极为电池的________极，写出两电极的电极反应式：银电极：_________；X电极：__________。
(3)外电路中的电子是从_________电极流向_______电极。
(4)盐桥中向CuSO4溶液中迁移的离子是_______(填序号)。
A.K+     B.NO3-     C.Ag+     D.SO42-
【思路点拨】解题关键点有以下两点：
(1)将总反应拆成两个半反应。
(2)分析电极材料X和溶液Y应该是什么。
【解析】(1)根据硫酸铜可知X为铜，根据银可知 Y为硝酸银；(2)铜比银活泼，所以铜失电子作负极，银得电子作正极；(3)电子从负极经过外线路流向正极；(4)溶液中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。
答案：(1)铜   AgNO3溶液
(2)正  Ag＋＋e－====Ag  Cu－2e－====Cu2＋
(3)铜(X)  Ag  (4)B
【延伸探究】
(1)没有了盐桥原电池还能不能工作？
提示：没有了盐桥，不能形成闭合回路，原电池不能再工作。
(2)电路中通过0.2 mol电子时，正负极的质量各有什么变化？
提示：正极Ag+得电子析出Ag，0.2 mol电子析出0.2 mol Ag，增重21.6 g，负极铜溶解，0.2 mol电子溶解0.1 mol Cu，铜电极消耗6.4 g。
【方法技巧】确定原电池负极的常用方法
(1)根据电极材料：活泼性相对较强的金属为负极(例外：Mg-Al-NaOH溶液构成的原电池中，Al为负极等)。
(2)根据电子流向：电子流出的一极。
(3)根据电流流向：电流流入的一极。
(4)根据离子的移动方向：阴离子移向的一极。
(5)根据反应类型：发生氧化反应的一极。
(6)根据反应现象：电极不断溶解或质量不断减小的一极(例外：燃料电池等)。
【变式训练】关于如图所示的原电池，下列说法正确的是    
                                             (    )




A.电子从锌电极通过电流表流向铜电极
B.盐桥中的阴离子向硫酸铜溶液中迁移
C.锌电极发生还原反应，铜电极发生氧化反应
D.铜电极上发生的电极反应是2H＋＋2e-====H2↑
【解析】选A。由原电池装置图可知，负极为Zn，发生反应：Zn－2e－====Zn2＋；正极为Cu，发生反应：Cu2＋＋2e－====Cu。盐桥中的阴离子向ZnSO4溶液中迁移，阳离子向CuSO4溶液中迁移。所以正确答案为A。
【变式备选】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，关于该装置的下列说法正确的是(    )







A.外电路的电流方向为：X→外电路→Y
B.若两电极分别为Fe和碳棒，则X为碳棒，Y为Fe
C.X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应
D.若两电极都是金属，则它们的活动性顺序为X>Y
【解析】选D。外电路的电子流向为X→外电路→Y，电流方向与其相反。X极失电子，作负极，Y极上发生的是还原反应，X极上发生的是氧化反应。若两电极分别为Fe和碳棒，则Y为碳棒，X为Fe。
               常见原电池及应用
【典例2】氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。如图为电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定，请回答：






(1)氢氧燃料电池的能量转化的主要形式是____________，在导线中电子流动方向为_______________(用a、b表示)。
(2)如果电解质溶液为KOH溶液，则负极反应式为_______
________________________________________________。
(3)电极表面镀铂粉的原因是________________________
_________________________________________________。
(4)该电池工作时，H2和O2由外部连续供给，电池可连续不断提供电能。因此，大量安全储氢是关键技术之一。金属锂是一种重要的储氢材料，吸氢和放氢原理如下：
Ⅰ.2Li+H2         2LiH
Ⅱ.LiH+H2O====LiOH+H2↑
反应Ⅰ中的还原剂是_______，反应Ⅱ中的氧化剂是____。
【思路点拨】解答本题需要注意以下两点：
(1)电解质溶液的酸碱性影响电极反应式的书写。
(2)判断氧化剂、还原剂应关注化合价变化。
【解析】(1)原电池的工作原理是将化学能转化成电能。由于燃料电池的电池反应式就是它燃烧的化学方程式，所以该燃料电池的电池反应式为：2H2+O2====2H2O，其中氢元素从零价升至+1价，失去电子，即电子从a流向b。(2)负极为失去电子的一极，即H2失电子生成H+，当电解质溶液为KOH溶液时，由于溶液是碱性的，故电极反应式左右应各加上OH-；正极为得电子的一极，O2获得电子生成OH-。
(3)铂粉吸附气体的能力强，可增大电极单位面积吸附的H2、O2的分子数，加快电极反应速率。(4)Ⅰ.Li从零价升至+1价，做还原剂。Ⅱ.H2O中的氢从+1价降至H2中的零价，做氧化剂。
答案：(1)由化学能转化为电能    由a到b
(2)2H2+4OH--4e-====4H2O(或H2+2OH--2e-====2H2O)
(3)增大电极单位面积吸附的H2、O2的分子数，加快电极反应速率
(4)Li  H2O
【警示钟】
书写电极反应时易出错的几点
(1)两极得失电子数目相等；
(2)电极反应式常用“====”不用“     ”表示；
(3)电极反应式中若有气体生成，需加“↑”；而弱电解质或难溶物均以分子式表示，其余以离子符号表示；
(4)写电极反应式时要保证电荷守恒、元素守恒，可在电极反应式一端根据需要添加H＋或OH－或H2O；
(5)两电极反应、电池总反应的三个方程式，若已知其中两个，可由方程式的加减得到第三个。
【变式训练】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
【解析】选B。在铜锌原电池中，铜作正极，锌作负极，电子从负极流出经外电路流向正极，即电子沿外电路从锌电极流向铜电极。