高中化學(xué)人教版化學(xué)反應(yīng)原理第四章電化學(xué)基礎(chǔ)第一節(jié)原電池 名師獲獎

4-1原電池學(xué)習(xí)目標(biāo)：1、了解原電池原理；掌握原電池正、負(fù)極的判斷及構(gòu)成原電池的條件；電極反應(yīng)式的書寫；3、理解銅鋅原電池的原理與結(jié)構(gòu)。學(xué)習(xí)重難點(diǎn)：原電池工作原理、原電池的設(shè)計。自主學(xué)習(xí)一．1.氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)是2.原電池是將轉(zhuǎn)化為的裝置。其本質(zhì)是原理的應(yīng)用。二．原電池工作原理：1.知識回顧—以Cu-Zn-硫酸銅原電池為例，如右圖鋅片：極，_________電子，發(fā)生________反應(yīng)。銅片：極，_________電子，發(fā)生________反應(yīng)。外電路：電子從極流入極內(nèi)電路：________向負(fù)極移動，______向正極移動思考：如果用以上裝置作電源，能持續(xù)穩(wěn)定地產(chǎn)生電流嗎？怎樣進(jìn)行改進(jìn)？探究活動—有鹽橋的原電池的工作原理：閱讀課本P71頁有關(guān)【實(shí)驗(yàn)4-1】的論述，結(jié)合圖4-1，和上述“題1”的Cu-Zn原電池裝置對照，實(shí)驗(yàn)裝置有何變化_____________________根據(jù)實(shí)驗(yàn)，填寫下表：電極Zn電極Cu電極現(xiàn)象得失電子電極名稱電子流向反應(yīng)類型電極反應(yīng)式總反應(yīng)式【思考】原電池的工作原理是怎樣的？（教材P72）【結(jié)論】把氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分開在不同的區(qū)域進(jìn)行，再以適當(dāng)?shù)姆绞竭B接起來，就可以獲得電流三．原電池的形成條件：(1)兩個活潑性不同的電極.相對活潑的金屬作，較不活潑的金屬或能導(dǎo)電的非金屬作；(2)有溶液；(3)形成回路；(4)能自發(fā)地發(fā)生反應(yīng)。四．原電池的設(shè)計方法—構(gòu)成原電池的基本條件，是進(jìn)行原電池設(shè)計的基本依據(jù)。1、根據(jù)電池反應(yīng)寫出電極反應(yīng)式，以2Ag+(aq)+Cu(s)==Cu2+(aq)+2Ag(s)為例。把以上反應(yīng)分解為氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)兩個半反應(yīng)，從而確定電極反應(yīng)。氧化反應(yīng)（負(fù)極）：；還原反應(yīng)（正極）：。2．電極材料的選擇：電池的電極必須導(dǎo)電。一般電池的負(fù)極必須能夠與電解質(zhì)溶液反應(yīng)，容易失去電子，往往以負(fù)極反應(yīng)為依據(jù)確定電極材料，這里選用為負(fù)極。正極與負(fù)極之間只有產(chǎn)生電勢差，電子才能定向移動，所以正極和負(fù)極一般不用同一種材料，且正極材料的活動性比Ag弱，多采用惰性電極C。本例也可用等金屬3．電解質(zhì)溶液的選擇。電解質(zhì)溶液一般要能夠與負(fù)極發(fā)生反應(yīng)。本例電解質(zhì)溶液要含有，可以為溶液。但若是兩個半反應(yīng)分別在兩個燒杯中進(jìn)行，則左右兩個燒杯中的電解質(zhì)溶液應(yīng)與電極材料具有相同的，如下圖，圖中的X是，Y是4．形成閉合回路。五．電極反應(yīng)式的書寫：1.如果題目給定的是圖示裝置，先分析正、負(fù)極，再根據(jù)正、負(fù)極規(guī)律（負(fù)氧正還）書寫電極反應(yīng)式。2.如果題目給定的是總反應(yīng)式，可分析此反應(yīng)中的氧化反應(yīng)或還原反應(yīng)，再選擇某一極上的簡單變化情況去寫電極反應(yīng)式，另一極的電極反應(yīng)式可直接寫或用總反應(yīng)式減去已寫出的電極反應(yīng)式即可。【例題】將鎂片和鋁片用導(dǎo)線相連，分別同時插入稀H2SO4和NaOH溶液中，寫出電池總反應(yīng)方程式和兩池中的電極反應(yīng)式Mg—Al—稀H2SO4原電池：Al—Mg—NaOH原電池：合作探究:生電流？鹽橋的作用是什么？2.原電池的正、負(fù)極的判斷方法有哪些？（1）由組成原電池的兩極材料的活潑性強(qiáng)弱確定：活潑性金屬為負(fù)極，活潑性的金屬或能導(dǎo)電的非金屬為正極。（2）根據(jù)外電路中自由電子的移動方向或電流方向確定：。（3）根據(jù)內(nèi)電路中陰陽離子的移動方向確定：在內(nèi)電路中移向的電極為正極，移向的電極為負(fù)極。（4）根據(jù)在兩電極發(fā)生的反應(yīng)來判斷：。（5）由電極變化情況確定：某一電極若不斷溶解或其質(zhì)量不斷減少，該電極發(fā)生反應(yīng)，則此電極為原電池的極；若某一電極的質(zhì)量不斷增加或不變或有氣體產(chǎn)生，該電極發(fā)生反應(yīng)，為此電池的極。3.利用反應(yīng)（1）Zn+2Fe3+=Zn2++2Fe2+，(2)Fe＋H2SO4（?。?FeSO4＋H2↑

設(shè)計能夠產(chǎn)生持續(xù)穩(wěn)定電流的原電池電極反應(yīng)式負(fù)極正極電極材料與電解質(zhì)溶液選擇負(fù)極正極材料電解質(zhì)溶液材料電解質(zhì)溶液裝置圖分別寫出其電極反應(yīng)式:鞏固練習(xí):1．關(guān)于原電池的敘述中正確的是A．構(gòu)成原電池的兩極必須是兩種不同金屬B．原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置C．原電池工作時總是負(fù)極溶解，正極上有物質(zhì)析出D．原電池的正極是還原劑，總是溶液中的陽離子在此被還原2．下列反應(yīng)可用于設(shè)計原電池的是A．H2SO4＋2NaOH=Na2SO4＋2H2OB．2FeCl3＋Fe=3FeCl2C．Mg3N2＋6H2O=3Mg(OH)2↓＋2NH3↑D．NaCl＋AgNO3=NaNO3＋AgCl↓3．有關(guān)原電池的下列說法中正確的是A．在外電路中電子由正極流向負(fù)極B．在原電池中，只有金屬鋅作為負(fù)極C．原電池工作時，陽離子向正極方向移動D．原電池工作時，陽離子向負(fù)極方向移動4．由銅、鋅和稀硫酸組成的原電池工作時，電解質(zhì)溶液的pH變化情況是

A．不變B．先變小后變大C．逐漸變大D．逐漸變小5.下列制取氫氣的反應(yīng)速率最快的是A.純鐵和1mol/L硫酸；B.純鐵和18mol/L硫酸；C.粗鐵和1mol/L鹽酸；D.粗鐵和1mol/L硫酸的反應(yīng)中加入幾滴CuSO4溶液。6．把A、B、C、D四塊金屬泡在稀硫酸中，用導(dǎo)線兩兩相連可以組成各種原電池，若A、B相連時，A為負(fù)極；C、D相連時，D上有氣泡逸出；A、C相連時，A極減輕；B、D相連時，B為正極。則四種金屬的活潑性順序由大到小排列為A．A＞B＞C＞D B．A＞C＞B＞DC．A＞C＞D＞BD．B＞D＞C＞A7.如右圖裝置，電流表G發(fā)生偏轉(zhuǎn)，同時a極逐漸變粗，b極逐漸變細(xì)，c為電解質(zhì)溶液，則a、b、c可以是下列各組中的A．a(chǎn)是Zn，b是Cu，c為稀H2SO4B．a(chǎn)是Cu，b是Zn，c為稀H2SO4C．a(chǎn)是Fe，b是Ag，c為AgNO3溶液D．a(chǎn)是Ag，b是Fe，c為AgNO3溶液8．將銅片和銀片用導(dǎo)線連接插入硝酸銀溶液中，當(dāng)線路中有mol的電子發(fā)生轉(zhuǎn)移時，負(fù)極質(zhì)量的變化是A．增加gB．增加gC．減輕g D．減輕g9．下列事實(shí)能說明Al的金屬活動性比Cu強(qiáng)的是A、常溫下將鋁和銅用導(dǎo)線連接組成原電池放入到氫氧化鈉溶液中B、常溫下將鋁和銅用導(dǎo)線連接組成原電池放入到稀鹽酸溶液中C、與氯氣反應(yīng)時，鋁失去3個電子，而銅失去2個電子D、常溫下，鋁在濃硝酸中鈍化而銅不發(fā)生鈍化10．將Al片和Cu片用導(dǎo)線連接，一組插入濃硝酸中，一組插入稀氫氧化鈉溶液中，分別形成原電池。在這兩個原電池中，負(fù)極分別為A．Cu片、Al片B．Al片、Cu片C．Al片、Al片D．Cu片、Cu片11.（雙選）下列變化中，屬于原電池反應(yīng)的是A．在空氣中金屬鋁表面迅速氧化形成保護(hù)層B．鍍鋅鐵表面有劃損時，也能阻止鐵被氧化C．紅熱的鐵絲與水接觸表面形成藍(lán)黑色保護(hù)層D．鐵與稀H2SO4反應(yīng)時，加入少量CuSO4溶液時，可使反應(yīng)加速12.在Cu-Zn原電池中，200mLH2SO4溶液的濃度為L,若工作一段時間后，從裝置中共收集到氣體（設(shè)為標(biāo)準(zhǔn)狀況），則流過導(dǎo)線的電子為mol,溶液的pH值變?yōu)開________（溶液體積變化忽略不計）13．銀器皿日久表面逐漸變黑色，這是由于生成硫化銀。有人設(shè)計用原電池原理加以除去，其處理方法為：將一定濃度的食鹽溶液放入一鋁制容器中，再將變黑的銀器浸入溶液中，放置一段時間后，有臭雞蛋氣味的氣體放出，銀表面的黑色會褪去而銀不會損失。試回答：在此原電池反應(yīng)中，負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)為____________________；正極發(fā)生的反應(yīng)為_______；反應(yīng)過程中產(chǎn)生有臭雞蛋氣味的氣體，原電池總反應(yīng)方程式為：_________________________________________________________________參考答案：自主學(xué)習(xí)、一．1.反應(yīng)物之間電子的轉(zhuǎn)移；2.將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能能的裝置；氧化還原反應(yīng)二．1.鋅與CuSO4溶液發(fā)生置換反應(yīng)，溶液中的Cu2+在鋅片表面被直接還原，析出的銅在鋅片表面構(gòu)成原電池，逐漸使向外輸出的電流強(qiáng)度減弱直至無電流再產(chǎn)生。2.電極Zn電極Cu電極現(xiàn)象鋅片逐漸溶解銅片上有紅色銅沉積得失電子失電子得電子電極名稱負(fù)極正極電子流向流出流入反應(yīng)類型氧化反應(yīng)還原反應(yīng)電極反應(yīng)式Zn－2e－===Zn2＋Cu2＋＋2e－===Cu總反應(yīng)式Zn＋Cu2＋===Cu＋Zn2＋三．構(gòu)成原電池的條件：負(fù)極正極電解質(zhì)閉合氧化還原五．2.①M(fèi)g—Al—稀H2SO4原電池：負(fù)極（Mg）：Mg-2e-=Mg2+（氧化反應(yīng)）正極（Al）：2H++2e-=H2↑（還原反應(yīng)）電池反應(yīng)：Mg+2H+=Mg2++H2↑②Al—Mg—NaOH原電池：負(fù)極（Al）：2Al-6e-+8OH-=2AlO2-+4H2O（氧化反應(yīng)）正極（Mg）：6H2O+6e-=3H2↑+6OH-（還原反應(yīng)）電池反應(yīng)：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2合作探究：1.見“教材P72頁”。鹽橋的作用：離子在鹽橋中能定向移動，通過鹽橋?qū)蓚€隔離的電解質(zhì)溶液連接起來，使連接的兩溶液保持電中性，氧化還原反應(yīng)得以繼續(xù)進(jìn)行，并形成閉合回路。2.原電池正負(fù)極判斷的方法

（1）由組成原電池的兩極材料判斷

較活潑的金屬為負(fù)極，較不活潑的金屬或能導(dǎo)電的非金屬為正極。

(2)根據(jù)電流方向或電子流向判斷

外電路中，電流由正極流向負(fù)極，電子由負(fù)極流向正極。

(3)根據(jù)原電池電解質(zhì)溶液中離子的移動方向判斷

在原電池電解質(zhì)溶液中，陽離子移向正極，陰離子移向負(fù)極。(4)根據(jù)原電池中兩極發(fā)生的反應(yīng)判斷

原電池中，負(fù)極總是發(fā)生氧化反應(yīng)，正極總是發(fā)生還原反應(yīng)。若給出一個總方程式，則可根據(jù)化合價升降來判斷。

(5)根據(jù)電極質(zhì)量的變化判斷

原電池工作后，某一電極質(zhì)量增加，說明溶液中的陽離子在該電極上放電，該極為正極，活潑性較弱；反之，如果某一電極質(zhì)量減輕，則該電極溶解，為負(fù)極，活潑性較強(qiáng)。

根據(jù)電極上有氣泡產(chǎn)生判斷

原電池工作后，如果某一電極上有氣體產(chǎn)生，通常是因?yàn)樵撾姌O發(fā)生了析出H2的反應(yīng)，說明該電極為正極，活潑性較弱。3.（1）Pt(或石墨)2Fe3＋＋2e－==2Fe2＋+ZnZn－2e－==Zn2＋Fe－2e＝Fe2+Fe－2e＝Fe2+Fe+2HFe+2H+＝Fe2++H2↑鞏固練習(xí)：12.0.03113．Al－3e－=Al3＋