2012新課標(biāo)同步導(dǎo)學(xué)化學(xué)人教版課件智能提高測驗(yàn)選修44章1原電池2份第一節(jié)

第一節(jié)原電池

伏打，意大利物理學(xué)家，巴黎科學(xué)院國外院士，1745年2月18日生于科摩，成年后出于好奇才去研究自然現(xiàn)象。1774年伏打擔(dān)任科摩大學(xué)預(yù)科物理教授。同年發(fā)明了起電盤，這是靠靜電感應(yīng)原理提供電的裝置。1801年拿破侖一世召他到巴黎表演電堆實(shí)驗(yàn)并授予他金質(zhì)獎?wù)潞筒舴Q號。伏打發(fā)明電堆時已經(jīng)50多歲了，他絕沒有想到持續(xù)電流對以后的影響會有那么大，他也沒有再作進(jìn)一步的研究，一直在巴佛大學(xué)任教。1819年伏打退休回到故鄉(xiāng)，于1827年3月5日逝世。親愛的同學(xué)們，你知道世界上最早的電池是怎樣對外放電的嗎？1.理解原電池的工作原理，了解組成原電池的條件。2.掌握電極反應(yīng)和原電池總反應(yīng)方程式的書寫。3.認(rèn)識化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化。1．原電池原理(以鋅銅原電池為例)原電池是利用

反應(yīng)原理將

能轉(zhuǎn)化為

能的裝置。氧化還原化學(xué)電裝置舉例電極Zn電極Cu電極現(xiàn)象

得失電子

電極名稱

電子流向流

流

反應(yīng)類型

反應(yīng)

反應(yīng)電極反應(yīng)式總反應(yīng)式鋅片逐漸溶解失電子負(fù)極出氧化銅片上有紅色銅沉積得電子正極入還原Zn－2e－===Zn2＋Cu2＋＋2e－===CuZn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu2.原電池形成的條件(1)由兩種活潑性不同的金屬或由金屬和非金屬作電極，一般較活潑金屬作

，較不活潑金屬或非金屬作

。(2)兩電極必須浸在

中。(3)兩電極之間要用導(dǎo)線(或鹽橋)形成

。(4)能自發(fā)地發(fā)生氧化還原反應(yīng)(有明顯電流產(chǎn)生時需具備此條件)。負(fù)極正極電解質(zhì)溶液閉合回路原電池原理的應(yīng)用(1)加快氧化還原反應(yīng)的速率例如：在鋅與稀H2SO4反應(yīng)時加入少量CuSO4溶液能使產(chǎn)生H2的速率加快。(2)尋求和制造干電池和蓄電池等化學(xué)能源(3)比較金屬活動性強(qiáng)弱例如：有兩種金屬a和b，用導(dǎo)線連接后插入到稀H2SO4中，觀察到a極溶解，b極上有氣泡產(chǎn)生。根據(jù)電極現(xiàn)象判斷出a是負(fù)極，b是正極，由原電池原理可知，金屬活動性a>b。(4)用于金屬的防護(hù)如要保護(hù)一個鐵閘，可用導(dǎo)線將其與一鋅塊相連，使鋅做原電池的負(fù)極，鐵閘做正極。(5)設(shè)計化學(xué)電池原電池是借助氧化還原反應(yīng)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。設(shè)計原電池時，首先要根據(jù)所提供氧化還原反應(yīng)的特點(diǎn)去進(jìn)行設(shè)計。其次，原電池的設(shè)計還要緊扣構(gòu)成原電池的四個條件，具體方法是：首先將已知氧化還原反應(yīng)拆分為兩個半反應(yīng)；根據(jù)原電池的電極反應(yīng)特點(diǎn)，結(jié)合兩個半反應(yīng)找出正負(fù)極材料及電解質(zhì)溶液；畫出原電池示意圖。設(shè)計原電池時，若氧化還原方程式中無明確的電解質(zhì)溶液，可用水做電解質(zhì)，但為了增強(qiáng)其導(dǎo)電性，通常加入強(qiáng)堿或一般的強(qiáng)酸。如燃料電池，水中一般要加入KOH或H2SO4。1．如圖所示裝置中觀察到電流計指針偏轉(zhuǎn)，M棒變粗，N棒變細(xì)，由此判斷下表中所列M、N、P物質(zhì)，其中可以成立的是(

)MNPA鋅銅稀硫酸溶液B銅鐵稀鹽酸溶液C銀鋅AgNO3溶液D鋅鐵Fe(NO3)3溶液解析：該原電池中M棒變粗，N棒變細(xì)，說明原電池反應(yīng)時N棒溶解作負(fù)極，溶液中有金屬析出在M棒上，M棒作正極，A、B選項(xiàng)中，電解質(zhì)溶液分別為稀硫酸和稀鹽酸，原電池工作時，不會有金屬析出，且A中N棒做正極，A、B均不成立。C選項(xiàng)正極反應(yīng)為：Ag＋＋e－===Ag，符合題意。而D選項(xiàng)中N棒做正極，不符。答案：

C設(shè)計思路：首先分析氧化還原反應(yīng)中的氧化劑和還原劑，用還原劑作

材料。用比還原劑不活潑的金屬或非金屬作

材料，氧化劑為電解質(zhì)溶液。負(fù)極正極1．負(fù)極

作負(fù)極，向外電路提供電子，電極反應(yīng)為：

。2．正極

作正極，從外電路得到電子，電極反應(yīng)為

。3．電解質(zhì)溶液：

溶液。CuCu－2e－===Cu2＋石墨2Ag＋＋2e－===2AgAgNO34．裝置圖原電池的正負(fù)極的判斷方法(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；反之，如果某一電極質(zhì)量減輕，則該電極溶解，為負(fù)極。(6)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。(7)特別說明：原電池的電極類型不僅跟電極材料有關(guān)，還與電解質(zhì)溶液的性質(zhì)有關(guān)。如鎂－鋁電極在稀硫酸中構(gòu)成原電池，鎂為負(fù)極，鋁為正極，但若以氫氧化鈉為電解質(zhì)溶液，則鋁為負(fù)極，鎂為正極。2．用銅片、銀片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、導(dǎo)線和鹽橋(裝有瓊脂－KNO3的U型管)構(gòu)成一個原電池。以下有關(guān)該原電池的敘述正確的是(

)①在外電路中，電流由銅電極流向銀電極②正極反應(yīng)為：Ag＋＋e－===Ag③實(shí)驗(yàn)過程中取出鹽橋，原電池仍繼續(xù)工作④將銅片浸入AgNO3溶液中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)與該原電池反應(yīng)相同A．①② B．②③C．②④ D．③④解析：該原電池中Cu作負(fù)極，Ag作正極，負(fù)極反應(yīng)式為Cu－2e－===Cu2＋，正極反應(yīng)式為Ag＋＋e－===Ag，因此②對；在外電路中，電子由Cu電極流向Ag電極，而電流方向與電子流向相反，所以①錯；沒有鹽橋，原電池不能繼續(xù)工作，所以③錯；無論是否為原電池，反應(yīng)實(shí)質(zhì)相同，均為氧化還原反應(yīng)，所以④對。答案：

C (2010·廣東高考)銅鋅原電池(如圖)工作時，下列敘述正確的是(雙選)(

)A．正極反應(yīng)為：Zn－2e－===Zn2＋B．電極反應(yīng)為：Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋CuC．在外電路中，電子從負(fù)極流向正極D．鹽橋中的K＋移向ZnSO4溶液在銅鋅原電池中，Zn為負(fù)極，故A錯；電池總反應(yīng)為Cu2＋＋Zn===Cu＋Zn2＋，故B正確；在外電路中，電子由負(fù)極流向正極，故C正確；在溶液中，陽離子向正極移動，所以K＋移向CuSO4溶液，故D錯。答案：

BC電極方程式書寫是分析原電池原理的基礎(chǔ)，應(yīng)注意以下幾方面：(1)兩極得失電子數(shù)目相等；(2)電極反應(yīng)式常用“===”不用“―→”表示；(3)電極反應(yīng)式中若有氣體生成，需加“↑”；而弱電解質(zhì)或難溶物均以分子式表示，其余以離子符號表示；(4)寫電極反應(yīng)式時要保證電荷守恒、元素守恒，可在電極反應(yīng)式一端根據(jù)需要添加H＋或OH－或H2O；(5)兩電極反應(yīng)、電池總反應(yīng)的三個方程式，若已知其中兩個，可由方程式的加減得到第三個。1．有a、b、c、d四種金屬，將a與b用導(dǎo)線連接起來，浸入電解質(zhì)溶液中，b不易腐蝕。將a、d分別投入等濃度的鹽酸中，d比a反應(yīng)劇烈，將銅浸入b鹽溶液中，無明顯變化。將銅浸入c的鹽溶液中，有金屬c析出。據(jù)此可推知它們的活動性順序由強(qiáng)到弱為(

)A．dcab

B．dabcC．dbac D．badc解析：

依題干知，a、b作為電極構(gòu)成原電池時，b不易被腐蝕，金屬活動性a>b。d與鹽酸反應(yīng)比a劇烈，說明金屬活動性d>a。將銅分別浸入到b和c的溶液中，只能置換出c，說明金屬活動性b>c，綜上所述，四種金屬的活動性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)椋篸abc。答案：

B

已知電極材料：鐵、銅、銀、石墨、鋅、鋁；電解質(zhì)溶液：CuCl2溶液、Fe2(SO4)3溶液、硫酸。按要求回答下列問題：(1)電工操作上規(guī)定：不能把銅導(dǎo)線和鋁導(dǎo)線連接在一起使用。請說明原因________________________________________________________________________。(2)若電極材料選銅和石墨，電解質(zhì)溶液選硫酸鐵溶液，外加導(dǎo)線，能否構(gòu)成原電池？________。若能，請寫出電極反應(yīng)式，負(fù)極：________________，正極：______________。(若不能，后兩空不填)(3)設(shè)計一種以鐵和稀硫酸反應(yīng)為原理的原電池，要求畫出裝置圖(需標(biāo)明電極材料及電池的正、負(fù)極)。思路指引：解答該題要注意以下三點(diǎn)：(1)原電池的負(fù)極金屬失電子而被腐蝕。(2)自發(fā)的氧化還原反應(yīng)都可以設(shè)計成原電池。(3)畫原電池裝置圖時要注意電解質(zhì)溶液的表示。(1)當(dāng)Cu、Al導(dǎo)線連接時，接觸到潮濕的空氣就易形成原電池而被腐蝕。(2)因?yàn)镕eCl3能與Cu發(fā)生反應(yīng)：2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2，因此根據(jù)給出條件可以設(shè)計成原電池，其負(fù)極為Cu，反應(yīng)為Cu－2e－===Cu2＋，正極為石墨，電極反應(yīng)為2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋。(3)因?yàn)榉磻?yīng)為Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑，所以負(fù)極為Fe，正極可為Cu、Ag或石墨，電解質(zhì)為稀硫酸，即可畫出裝置圖。答案：

(1)二者連接在一起時，接頭處在潮濕的空氣中形成原電池而被腐蝕(2)能Cu－2e－===Cu2＋2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋(3)

設(shè)計原電池的一般思路原電池的設(shè)計一定要滿足構(gòu)成原電池的三個條件。設(shè)計思路實(shí)例以自發(fā)發(fā)生的氧化還原反應(yīng)為基礎(chǔ)2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2把氧化還原反應(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)：Cu－2e－===Cu2＋還原反應(yīng)(正極)：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋設(shè)計思路實(shí)例以兩極反應(yīng)為原理，確定電極材料及電解質(zhì)溶液負(fù)極材料：Cu正極材料：石墨或鉑或比Cu不活潑的其他金屬電解質(zhì)溶液：FeCl3溶液畫出示意圖2．依據(jù)氧化還原反應(yīng)：2Ag＋(aq)＋Cu(s)===Cu2＋(aq)＋2Ag(s)設(shè)計的原電池如下圖所示。請回答下列問題：(1)電極X的材料是________；電解質(zhì)溶液Y是______。(2)銀電極為原電池的________極，發(fā)生的電極反應(yīng)為______________，X電極上發(fā)生的電極反應(yīng)為____________________________________________________________________。(3)外電路中的電子是從________電極流向________電極。解析：結(jié)合原電池的反應(yīng)原理，結(jié)合所給的圖示，此應(yīng)為帶有鹽橋的原電池裝置。故X必為Cu電極，Y必為AgNO3溶液。再依據(jù)原電池原理標(biāo)明電子流向，分別書寫電極方程式。答案：

(1)銅(或Cu)

AgNO3溶液(2)正2Ag＋＋2e－===2Ag

Cu－2e－===Cu2＋

(3)負(fù)(Cu)正(Ag)1．下列敘述中正確的是(

)A．原電池的負(fù)極得電子，發(fā)生還原反應(yīng)B．原電池中較活潑的金屬作正極C．原電池中的電極一定要由兩種不同的金屬組成D．原電池中發(fā)生氧化反應(yīng)的電極是負(fù)極解析：原電池中負(fù)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極得電子發(fā)生還原反應(yīng)。D正確。答案：

D2．100mL濃度為2mol/L的鹽酸跟過量的鋅片反應(yīng)，為加快反應(yīng)速率，又不影響生成氫氣的量，可采用的方法是(

)A．加入適量的6mol/L的鹽酸B．加入數(shù)滴氯化銅溶液C．加入適量蒸餾水D．加入適量的氯化鈉溶液解析：

A項(xiàng)中增加HCl總量，生成H2增多。C、D項(xiàng)都會使溶液變稀，反應(yīng)速率減慢。B項(xiàng)中滴入CuCl2溶液，Zn能置換生成少量銅，形成原電池使反應(yīng)速率加快，同時又不影響H2的總量，選B。答案：

B3．關(guān)于如圖所示裝置的敘述正確的是(

)A．銅是陽極，銅片上有氣泡產(chǎn)生B．銅片質(zhì)量逐漸減少C．電流從鋅片經(jīng)導(dǎo)線流向銅片D．氫離子在銅片表面被還原解析：本題主要考查有關(guān)原電池的知識。由所給圖示可知Zn為原電池負(fù)極，失去電子被氧化，電子經(jīng)導(dǎo)線流向正極銅電極，溶液中的氫離子在正極得到電子而被還原為H2。原電池只分正極、負(fù)極，不用陰極、陽極表示，電流與電子流的方向相反。本題答案為D。答案：

D4．(2011·南京高二檢測)某原電池總反應(yīng)的離子方程式為：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，不能實(shí)現(xiàn)該反應(yīng)的原電池是(

)A．正極為Cu，負(fù)極為Fe，電解質(zhì)溶液為FeCl3B．正極為C，負(fù)極為Fe，電解質(zhì)溶液為Fe(NO3)3C．正極為Fe，負(fù)極為Zn，電解質(zhì)溶液為Fe2(SO4)3D．正極為Ag，負(fù)極為Fe，電解質(zhì)溶液為Fe(SO4)3