選修四 第四章第一節(jié) 原電池

2021/5/91思考:這個(gè)裝置利用了什么原理?2021/5/92第四章電化學(xué)基礎(chǔ)第一節(jié)原電池2021/5/93一、原電池及其工作原理：1.定義：化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置為原電池。原電池負(fù)極：相對(duì)活潑的電極正極：相對(duì)不活潑的電極為正極原電池負(fù)極：正極：失電子的氧化反應(yīng)得電子的還原反應(yīng)2.電極名稱(chēng)：3.電極反應(yīng)：2021/5/944.原電池的形成條件(4)形成閉合回路。（1）能自發(fā)地發(fā)生的氧化還原反應(yīng)：①電極和電解質(zhì)溶液②兩電極上分別有還原劑和氧化劑（燃料電池）（2）電解質(zhì)溶液：參與電極反應(yīng)或構(gòu)成內(nèi)電路（3）兩導(dǎo)體作電極：①活動(dòng)性不同的金屬（或一種金屬和一種非金屬導(dǎo)體石墨），與電解質(zhì)溶液反應(yīng)的活潑金屬為負(fù)極。②兩不活潑的導(dǎo)體－石墨或Pt等。（燃料電池電極）2021/5/955.定向移動(dòng)方向：電子、離子原電池“負(fù)極給出電子，并流向正極”必發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)必發(fā)生得電子的還原反應(yīng)2021/5/96例1.下列哪幾個(gè)裝置能形成原電池？ABCDEFMN

CuSO42021/5/97例2.在盛有稀H2SO4的燒杯中放入用導(dǎo)線(xiàn)連接的鋅片和銅片，下列敘述正確的是()(A)正極附近的SO42－離子濃度逐漸增大(B)電子通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)由銅片流向鋅片(C)正極有O2逸出(D)銅片上有H2逸出D2021/5/981.某金屬能跟稀鹽酸作用發(fā)出氫氣，該金屬與鋅組成原電池時(shí)，鋅為負(fù)極，此金屬是()A.MgB.FeC.AlD.CuB2.由銅鋅和稀硫酸組成的原電池工作時(shí)，電解質(zhì)溶液的pH()A.不變B.先變大后變小C.逐漸變大D.逐漸變小C2021/5/99例3.市場(chǎng)上出售的“熱敷袋”，其主要成分是：鐵屑、炭粉、木屑與少量NaCl、水等。它在使用之前，需要塑料袋與空氣隔絕。使用時(shí)開(kāi)啟塑料袋上的小孔，輕輕揉搓就會(huì)有熱量放出。當(dāng)使用完后還會(huì)發(fā)現(xiàn)有鐵銹生成。(1)熱敷袋使用時(shí)，為什么會(huì)放出熱量？(3)試寫(xiě)出有關(guān)的電極反應(yīng)式和化學(xué)方程式。(2)碳粉的主要作用是什么？氯化鈉又起了什么作用？2021/5/910(1)熱敷袋使用時(shí)，為什么會(huì)放出熱量？(3)試寫(xiě)出有關(guān)的電極反應(yīng)式和化學(xué)方程式。利用鐵被氧氣氧化時(shí)放熱反應(yīng)所放出的熱量。負(fù)極：2Fe-4e-=2Fe2+正極：O2+2H2O+4e-=4OH-總反應(yīng)：4Fe+3O2+6H2O=4Fe(OH)3(2)碳粉的主要作用是什么？氯化鈉又起了什么作用？碳粉的主要作用是和鐵粉、氯化鈉溶液一起構(gòu)成原電池，加速鐵屑的氧化。氯化鈉溶于水，形成了電解質(zhì)溶液。2021/5/9111.單液?jiǎn)纬卦姵谻uSO4

CuZnA單液?jiǎn)纬氐娜秉c(diǎn)：1.效率不高（有熱量損失）2.電流不穩(wěn)定（短時(shí)間內(nèi)衰減）3.外電路斷開(kāi)仍在反應(yīng)。問(wèn)題在哪兒？Zn與CuSO4接觸如何改進(jìn)？使Zn與CuSO4分開(kāi)二、原電池的發(fā)展2021/5/912ZnSO4溶液CuSO4溶液ZnCu？A鹽橋：裝有飽和KCl溶液和瓊脂制成的膠凍（膠凍的作用是防止管中溶液流出）2.雙液雙池原電池鹽橋的作用：（1）形成閉合回路；（2）平衡電荷；鹽橋的優(yōu)點(diǎn)：（1）能量轉(zhuǎn)化率高；（2）產(chǎn)生持續(xù)穩(wěn)定的電流；（3）防止自放電。二、原電池的發(fā)展2021/5/913氧化還原反應(yīng)（本質(zhì)：反應(yīng)物之間有電子轉(zhuǎn)移）負(fù)極（還原性）氧化反應(yīng)失e-還原反應(yīng)正極（氧化性）得e-電子e-電流結(jié)論:把氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分開(kāi)在不同的區(qū)域進(jìn)行，再以適當(dāng)?shù)姆绞竭B接起來(lái)，就可以獲得電流。2021/5/914氧化反應(yīng)Zn-2e=Zn2+

銅鋅原電池電解質(zhì)溶液鹽橋失e，沿導(dǎo)線(xiàn)傳遞，有電流產(chǎn)生還原反應(yīng)2H++2e-=H2↑陰離子陽(yáng)離子總反應(yīng)：負(fù)極正極2H++2e-=H2↑Zn-2e-=Zn2+Zn+2H+=Zn2++H2↑Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑(離子方程式）（化學(xué)方程式）電極反應(yīng)正極：負(fù)極：（氧化反應(yīng)）（還原反應(yīng)）陽(yáng)離子外電路內(nèi)電路強(qiáng)調(diào)：原電池的工作原理：2021/5/915例4.

依據(jù)氧化還原反應(yīng)：2Ag＋(aq)＋Cu(s)=Cu2＋(aq)＋2Ag(s)設(shè)計(jì)的原電池如圖所示。鹽橋XYACuSO4溶液電流計(jì)Ag請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)電極X的材料是________；電解質(zhì)溶液Y是___________；(2)銀電極為電池的________極，發(fā)生的電極反應(yīng)為_(kāi)________________X電極上發(fā)生的電極反應(yīng)為_(kāi)___________________________；(3)外電路中的電子是從_______電極流向________電極。銅AgNO3溶液正Ag＋＋e－

=AgCu-2e－

=Cu2＋負(fù)(Cu)正(Ag)2021/5/916利用反應(yīng)Zn+2FeCl3=2FeCl2+ZnCl2

，設(shè)計(jì)一個(gè)單液原電池，一個(gè)雙液原電池（使用鹽橋），畫(huà)出原電池的示意圖，并寫(xiě)出電極反應(yīng)。(+)(-)

G

ZnPtFeCl3溶液負(fù)極（Zn）：Zn-2e-=Zn2+（氧化反應(yīng)）正極（Pt或C）：2Fe3++2e-=2Fe2+（還原反應(yīng)）(+)(-)鹽橋ZnCZnCl2溶液FeCl3溶液

G

強(qiáng)調(diào)：原電池的設(shè)計(jì)2021/5/917請(qǐng)將氧化還原反應(yīng)

Cu+2Ag+

=Cu2++2Ag設(shè)計(jì)成一個(gè)能產(chǎn)生持續(xù)、穩(wěn)定電流的原電池裝置。CuCuSO4AgAgNO32021/5/918例5、判斷右邊原電池的正、負(fù)極，并寫(xiě)出電極反應(yīng)式。AFeCl3溶液負(fù)極：Cu-2e－

→Cu2+

正極：2Fe3++2e-→2Fe2+－＋CuC2021/5/919MgAlA＋稀硫酸溶液NaOH溶液－稀硫酸：NaOH溶液

2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑正極：6H2O+6e-﹦

3H2↑+6OH-負(fù)極：2Al+8OH--6e-

﹦2AlO2-+4H2O

負(fù)極:Mg-2e-﹦

Mg2+正極：2H++2e-﹦

H2↑2021/5/920方法一：根據(jù)電極材料的性質(zhì)確定。

1.對(duì)于金屬—金屬電極，活潑金屬是負(fù)極，不活潑金屬是正極；

2.對(duì)于金屬—非金屬電極，金屬是負(fù)極，非金屬是正極，如干電池等；

3.對(duì)于金屬—化合物電極，金屬是負(fù)極，化合物是正極。方法二：根據(jù)電極反應(yīng)的本身確定。失電子的反應(yīng)→氧化反應(yīng)→負(fù)極；得電子的反應(yīng)→還原反應(yīng)→正極。強(qiáng)調(diào)：電極的判斷及電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)2021/5/921練習(xí)：宇宙飛船上使用的氫氧燃料電池，其電池反應(yīng)為2H2+O2=2H2O，電解質(zhì)溶液為KOH，反應(yīng)保持在高溫下，使H2O蒸發(fā)，正確敘述正確的是：（）

A．H2為正極反應(yīng)物，O2為負(fù)極反應(yīng)物

B．電極反應(yīng)（正極）：

O2+2H2O+4e-=4OH-

C．電極反應(yīng)（負(fù)極）：

2H2+4OH-+4e-=4H2O

D．負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)BD2021/5/922關(guān)于如圖所示裝置的敘述中，正確的是A．銅是正極，銅片上有氣泡產(chǎn)生

B．銅片質(zhì)量逐漸減少C．銅離子在銅片表面被還原

D．電流從鋅片經(jīng)導(dǎo)線(xiàn)流向銅片C2021/5/923某原電池構(gòu)造如下圖所示。下列敘述正確的是A．在外電路中，電子由銀電極流向銅電極B．取出鹽橋后，電流計(jì)的指針仍發(fā)生偏轉(zhuǎn)C．外電路中每通過(guò)0.1mol電子，銅的質(zhì)量理論上減小6.4gD．原電池的總反應(yīng)式為Cu+2AgNO3＝2Ag+Cu(NO3)2D2021/5/924控制適合的條件，將反應(yīng)2Fe3++2I-?2Fe2++I2設(shè)計(jì)成如圖所示的原電池。下列判斷不正確的是A.反應(yīng)開(kāi)始時(shí)，乙中石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng)B.反應(yīng)開(kāi)始時(shí)，甲中石墨電極上Fe3+被還原C.電流計(jì)讀數(shù)為零時(shí)，反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)D.電流計(jì)讀數(shù)為零后，在甲中溶入FeCl2固體，乙中石墨電極為負(fù)極D2021/5/925反應(yīng)AsO43-+2I-+2H+?AsO33-+I2+H2O，現(xiàn)設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)裝置，進(jìn)行下述操作：①I(mǎi)操作過(guò)程中C1棒上發(fā)生的反應(yīng)為

；②II操作過(guò)程中C2棒發(fā)生的反應(yīng)為