高中化學(xué)第1章化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化1.2電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能__電解第2課時(shí)電解原理的應(yīng)用課時(shí)練1.3化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能__電池第1課時(shí)原電池工作原理學(xué)案魯科版選修

1、原電池工作原理學(xué)習(xí)目標(biāo)：1、以銅鋅原電池為例，熟悉原電池的工作原理2、會(huì)正確判斷原電池的正極和負(fù)極3、學(xué)會(huì)原電池電極反應(yīng)式的書寫方法學(xué)習(xí)重難點(diǎn)：原電池的工作原理及電極反應(yīng)式的書寫。自主學(xué)習(xí)【知識(shí)回顧】1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。分析下圖所示原電池裝置并填空。原電池總反應(yīng)式：Zn2H=Zn2H2。2原電池構(gòu)成的條件：具有活潑性不同的兩個(gè)電極，二者直接或間接地連在一起，插入電解質(zhì)溶液中，且能自發(fā)地發(fā)生氧化還原反應(yīng)。下列圖示裝置能形成原電池的是AD?！咀灾魈骄俊刻骄奎c(diǎn)一原電池的工作原理1.按右圖所示裝置，完成實(shí)驗(yàn)并回答下列問題：(1)有關(guān)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是鋅片溶解，銅片加厚變亮，C

2、uSO4溶液顏色變淺。檢流計(jì)的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，該裝置中的能量變化是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。(2)電子流動(dòng)方向和電流方向外電路：電子由鋅電極經(jīng)過導(dǎo)線流向銅電極，電流由銅電極流向鋅電極。內(nèi)電路：電流由鋅電極流向銅電極。(3)電極反應(yīng)：負(fù)極反應(yīng)式是Zn2e=Zn2；正極反應(yīng)式是Cu22e=Cu；總反應(yīng)式是ZnCu2=Zn2Cu。(4)用溫度計(jì)測量溶液的溫度，其變化是溶液的溫度略有升高，原因是還有部分Cu2直接在鋅電極上得電子被還原，部分化學(xué)能轉(zhuǎn)化成熱能。2按下圖所示裝置，完成實(shí)驗(yàn)，并回答下列問題：(1)實(shí)驗(yàn)過程中，你能觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是鋅片溶解，銅片加厚變亮；檢流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)；CuSO4溶液的顏色變淺。(

3、2)用溫度計(jì)測量溶液的溫度，其結(jié)果是溶液的溫度不升高(或無變化)，由此可說明CuSO4溶液中的Cu2不能移向鋅片得電子被還原。(3)離子移動(dòng)方向硫酸鋅溶液中：Zn2向鹽橋移動(dòng)；硫酸銅溶液中：Cu2向銅極移動(dòng)；鹽橋中：K移向正極區(qū)(CuSO4溶液)，Cl移向負(fù)極區(qū)(ZnSO4溶液)。(4)若取出裝置中的鹽橋，檢流計(jì)的指針是否還會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)？為什么？【答案】不偏轉(zhuǎn)。如果要使檢流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則該裝置中必須形成閉合回路，若取出鹽橋，很顯然該裝置未構(gòu)成閉合回路，檢流計(jì)指針不會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)。3實(shí)驗(yàn)結(jié)論：與問題1中的原電池裝置相比較，問題2中雙液原電池具有的特點(diǎn)是(1)具有鹽橋。取下鹽橋，無法形成閉合回路，反

4、應(yīng)不能進(jìn)行，可控制原電池反應(yīng)的進(jìn)行。(2)兩個(gè)半電池完全隔開，Cu2無法移向鋅片，可以獲得單純的電極反應(yīng)，有利于最大程度地將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。歸納總結(jié)1原電池原理是把氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分開進(jìn)行，還原劑在負(fù)極上失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電子通過導(dǎo)線流向正極，氧化劑在正極上得到電子發(fā)生還原反應(yīng)。2原電池電極及電極反應(yīng)特點(diǎn)(1)負(fù)極為電子流出極，相對(duì)活潑，通常是活動(dòng)性較強(qiáng)的金屬或某些還原劑，電極被氧化，發(fā)生氧化反應(yīng)。(2)正極為電子流入極，相對(duì)不活潑，通常是活動(dòng)性較差的金屬或非金屬導(dǎo)體，一般是電解質(zhì)溶液中的氧化性強(qiáng)的離子被還原或電極上附著物本身被還原，發(fā)生還原反應(yīng)。3原電池的設(shè)計(jì)從理論上講，任何一個(gè)自發(fā)

5、的氧化還原反應(yīng)都可以設(shè)計(jì)成原電池。關(guān)鍵是選擇合適的電解質(zhì)溶液和兩個(gè)電極。(1)電解質(zhì)溶液：一般能與負(fù)極反應(yīng)，或者溶解在溶液中的物質(zhì)(如O2)與負(fù)極反應(yīng)。(2)電極材料：一般較活潑的金屬作負(fù)極，較不活潑的金屬或非金屬導(dǎo)體作正極?；顚W(xué)活用1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形管)構(gòu)成一個(gè)原電池。以下有關(guān)該原電池的敘述正確的是()在外電路中，電流由銅電極流向銀電極正極反應(yīng)為Age=Ag實(shí)驗(yàn)過程中取出鹽橋，原電池仍繼續(xù)工作將銅片浸入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 BC D【答案】C【解析】銅片、銀片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3

6、溶液、導(dǎo)線、鹽橋構(gòu)成一個(gè)原電池，Cu作負(fù)極，Ag作正極，兩極電極反應(yīng)分別為負(fù)極：Cu2e=Cu2，正極：2Ag2e=2Ag，鹽橋起到了傳導(dǎo)離子、形成閉合回路的作用，電子的流向是由負(fù)極流向正極，電流的方向與電子的流向相反，因此C正確。2利用反應(yīng)Cu2FeCl3=CuCl22FeCl2設(shè)計(jì)一個(gè)原電池，正極為_，電極反應(yīng)式為_；負(fù)極為_，電極反應(yīng)式為_；電解質(zhì)溶液是_?！敬鸢浮縋t(或C)2Fe32e=2Fe2CuCu2e=Cu2FeCl3溶液【解析】根據(jù)已知的氧化還原反應(yīng)設(shè)計(jì)原電池的思路：首先將已知的反應(yīng)拆成兩個(gè)半反應(yīng)(即氧化反應(yīng)和還原反應(yīng))：Cu2e=Cu2，2Fe32e=2Fe2；然后結(jié)合原電

7、池的電極反應(yīng)特點(diǎn)，分析可知，該電池的負(fù)極應(yīng)該用Cu作材料，正極要保證Fe3得到負(fù)極失去的電子，一般用不能還原Fe3的材料，如Pt或碳棒等，電解質(zhì)溶液只能用含F(xiàn)e3的電解質(zhì)溶液，如FeCl3溶液等。探究點(diǎn)二原電池的電極判斷及電極反應(yīng)式的書寫1原電池電極(正極、負(fù)極)的判斷依據(jù)有多種。試填寫下表：判斷依據(jù)正極負(fù)極電極材料不活潑金屬或非金屬導(dǎo)體活潑金屬電子流向電子流入電子流出電極反應(yīng)還原反應(yīng)氧化反應(yīng)電極現(xiàn)象電極增重或產(chǎn)生氣體電極減輕2寫出下表中原電池裝置的電極反應(yīng)和總的化學(xué)反應(yīng)方程式：負(fù)極材料正極材料電解質(zhì)溶液(1)鐵銅稀硫酸(2)銅銀硝酸銀(1)正極反應(yīng)_；負(fù)極反應(yīng)_；總反應(yīng)方程式_。(2)正極反

8、應(yīng)_；負(fù)極反應(yīng)_；總反應(yīng)方程式_?！敬鸢浮?1)2H2e=H2Fe2e=Fe2FeH2SO4=FeSO4H2(2)2Ag2e=2AgCu2e=Cu2Cu2AgNO3=Cu(NO3)22Ag【解析】負(fù)極失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)；正極得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)。根據(jù)活潑性，(1)中鐵作負(fù)極，(2)中銅作負(fù)極。3有一紐扣電池，其電極分別為Zn和Ag2O，以KOH溶液為電解質(zhì)溶液，電池的總反應(yīng)為ZnAg2OH2O=2AgZn(OH)2。(1)Zn發(fā)生氧化反應(yīng)，是負(fù)極，電極反應(yīng)式是Zn2e=Zn2。(2)Ag2O發(fā)生還原反應(yīng)，是正極，電極反應(yīng)式是Ag2O2eH2O=2Ag2OH。歸納總結(jié)1一般電極反應(yīng)式的書寫

9、方法(1)定電極，標(biāo)得失。按照負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，判斷出電極反應(yīng)產(chǎn)物，找出得失電子的數(shù)量。(2)看環(huán)境，配守恒。電極產(chǎn)物在電解質(zhì)溶液的環(huán)境中，應(yīng)能穩(wěn)定存在，如堿性介質(zhì)中生成的H應(yīng)讓其結(jié)合OH生成水。電極反應(yīng)式要依據(jù)電荷守恒和質(zhì)量守恒、得失電子守恒等加以配平。(3)兩式加，驗(yàn)總式。兩電極反應(yīng)式相加，與總反應(yīng)方程式對(duì)照驗(yàn)證。2已知電池總反應(yīng)式，書寫電極反應(yīng)式(1)分析化合價(jià)，確定正極、負(fù)極的反應(yīng)物與產(chǎn)物。(2)在電極反應(yīng)式的左邊寫出得失電子數(shù)，使得失電子守恒。(3)根據(jù)質(zhì)量守恒配平電極反應(yīng)式。(4)活學(xué)活用3可用于電動(dòng)汽車的鋁空氣燃料電池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液為電解質(zhì)溶

10、液，鋁合金為負(fù)極，空氣電極為正極。下列說法正確的是()A以NaCl溶液或NaOH溶液為電解質(zhì)溶液時(shí)，正極反應(yīng)都為O22H2O4e=4OHB以NaOH溶液為電解質(zhì)溶液時(shí)，負(fù)極反應(yīng)為Al3OH3e=Al(OH)3C以NaOH溶液為電解質(zhì)溶液時(shí)，電池在工作過程中電解質(zhì)溶液的pH保持不變D電池工作時(shí)，電子通過外電路從正極流向負(fù)極【答案】A【解析】本題重點(diǎn)考查原電池的工作原理及電極反應(yīng)式的書寫。B項(xiàng)，以NaOH溶液為電解質(zhì)溶液時(shí)，不應(yīng)生成Al(OH)3沉淀，而應(yīng)生成 Al(OH)4；C項(xiàng)，電解質(zhì)溶液的pH應(yīng)減??；D項(xiàng)，電子通過外電路從負(fù)極流向正極，故選A?！緦W(xué)習(xí)小結(jié)】【自我檢測】1關(guān)于原電池的敘述中正確

11、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(shí)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【答案】B2若某裝置發(fā)生如下反應(yīng)：Cu2H=Cu2H2，關(guān)于該裝置的有關(guān)說法正確的是()A該裝置一定為原電池B該裝置為電解池C若為原電池，Cu為正極D電解質(zhì)溶液可能是硝酸溶液【答案】B【解析】已知反應(yīng)為非自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，故該裝置應(yīng)為電解池，而非原電池，但電解質(zhì)不能為HNO3，否則得電子的為NO，而非H得電子放出H2。3如圖是鋅、銅和稀硫酸形成的原電池，某實(shí)驗(yàn)興趣小組同學(xué)做完實(shí)驗(yàn)后，記錄如下：Zn為正極，Cu為負(fù)極H向負(fù)

12、極移動(dòng)電子流動(dòng)方向?yàn)閆nCuCu極有H2產(chǎn)生若有1 mol電子流過導(dǎo)線，則產(chǎn)生的H2為0.5 mol正極反應(yīng)式：Zn2e=Zn2則上述描述合理的是()A BC D【答案】B【解析】判斷一裝置是否屬于原電池，應(yīng)看是否符合構(gòu)成原電池的條件，符合構(gòu)成原電池的條件即為原電池。然后，再根據(jù)原電池原理判斷正、負(fù)極，分析電極反應(yīng)、電子流動(dòng)或電流流動(dòng)方向等。在本題給定的原電池中，正極是Cu，負(fù)極是Zn，故錯(cuò)誤；電子從負(fù)極Zn流出，流向正極Cu，H向正極移動(dòng)，在Cu電極上得電子：2H2e=H2，故錯(cuò)誤，、正確；此原電池負(fù)極上發(fā)生的反應(yīng)是Zn2e=Zn2，錯(cuò)誤；總反應(yīng)方程式：Zn2H=Zn2H2，當(dāng)有1 mol電子通過時(shí)，產(chǎn)生H2為0.5 mol，故正確。4(1)將Al片和Cu片用導(dǎo)線相連，插入稀H2SO4中組成原電池，寫出電極名稱及電極反應(yīng)式：Al片()_，Cu片()_。(2)若將Al片和Cu片用導(dǎo)線相連，插入濃HNO3中能否組成原電池？_(填“能”或“不能”)，若能組成原電池，寫出電極名稱及電極反應(yīng)式：(若不能，此問不用作答)Al片()_，Cu片()_?！敬鸢浮?1)負(fù)極2Al6e=2Al3(或