第2课时 原电池原理的应用 发展中的化学电源
一、原电池原理的应用
1. 比较金属活动性强弱
一般原电池中, 较活泼金属作负极, 发生氧化反应, 较不活泼的金属作正极, 发生还原反应。例如：有两种金属X和Y用导线连接后插入到稀硫酸中, 观察到X极溶解, Y极上有气泡产生。由原电池原理可知, 金属活动性：X>Y。 2. 设计原电池
(1)首先将已知氧化还原反应拆分为两个半反应。 氧化反应：还原剂－ne===氧化产物； 还原反应：氧化剂＋ne===还原产物； 正极反应式＋负极反应式＝电池的总反应式。
(2)根据原电池的电极反应特点, 并结合两个半反应, 找出正负极材料及电解质溶液。 ①电极材料的选择：在原电池中, 一般选择活泼性较强的金属作负极, 活泼性较弱的金属或碳棒作正极。负极材料或还原性的物质在负极上失电子被氧化, 氧化性物质在正极上得电子被还原。
②电解质溶液的选择：电解质溶液一般要能够与负极发生反应或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反应(如空气中的氧气)。 例如：
原理 Cu＋2Ag===Cu2＋2Ag 负极反应：Cu－2e===Cu2 正极反应：2Ag＋2e===2Ag
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装置图 1. 有a、b、c、d四个金属电极, 有关的实验装置及部分实验现象如下：
实验 装置 部分实a极质量减小, b极验现象 质量增大
由此可判断这四种金属的活动性顺序是( ) A. a>b>c>d C. d>a>b>c 答案 C
解析 装置一是原电池, a极质量减小, 说明a极金属失电子形成离子, 故a极金属比b极金属活泼；装置二没有形成原电池, 可知b比c活泼, 且c位于金属活动性顺序表中氢的后面；装置三形成原电池, 可知d比c活泼；装置四中, 电流从a极流向d极, 则电子是从d极流向a极, 知d比a活泼。因此活动性顺序为d>a>b>c。
2. 铁及铁的化合物应用广泛, 如FeCl3可用于催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。 (1)写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式：_________________________________。 (2)若将(1)中的反应设计成原电池, 请在方框内画出原电池的装置图, 标出正、负极, 并写出电极反应式。
正极反应：______________________________________________； 负极反应：_______________________________________________。 答案 (1)2Fe3＋Cu===2Fe2＋Cu2
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b极有气体产生, c极无变化 d极溶解, c极有气体产生 电流从a极流向d极 B. b>c>d>a D. a>b>d>c
(2)
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2Fe3＋2e===2Fe2 Cu－2e===Cu2
解析 (1)Fe3有强氧化性, 能把铜氧化成铜离子, 自身被还原成Fe2, 反应的离子方程式为：2Fe3＋Cu===Cu2＋2Fe2。
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(2)设计原电池时, 负极上发生氧化反应, 正极上发生还原反应, 该电池反应中Fe3得电子发生还原反应, 所以正极电极反应：Fe3＋e===Fe2, 铜失电子发生氧化反应, 所以负极上电极反应：Cu－2e===Cu2, 电池反应中发生氧化反应的金属作负极, 所以铜作负极, 不如负极活泼的金属或导电的非金属作正极, 可选石墨作正极, 发生还原反应的电解质溶液作原电池的
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电解质溶液, 所以原电池图为。
原电池的设计方法
(1)定：确定一个能够自发进行的氧化还原反应。
(2)拆：将氧化还原反应拆分为氧化反应和还原反应两个半反应, 分别作为负极和正极的电极反应, 还原剂－ne===氧化产物(负极电极反应)；氧化剂＋ne===还原产物(正极电极反应)。 (3)找：根据氧化还原反应中的还原剂和氧化剂确定原电池的负极和电解质溶液, 正极一般选择比负极稳定的金属或能导电的非金属。
(4)画：连接电路形成闭合回路, 画出原电池示意图。
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二、发展中的化学电源
(一)干电池
构造示意图 工作原理和正负极 锌筒为负极, 发生氧化反应, Zn－2e===Zn2； 石墨棒为正极, 发生还原反应 一次电池, 放电后不能充电 特点 便于携带, 价格低 若将电解质NH4Cl换成湿的KOH, 并在构造上改进, 可以制成碱性锌锰电池
(二)充电电池
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2024年2月高2024届高2024级高一高中化学步步高必修2课件学案第二章第二节第2课时
