高中化学人教版化学反应原理第四章电化学基础第一节原电池 名师获奖

4-1原电池学习目标：1、了解原电池原理；掌握原电池正、负极的判断及构成原电池的条件；电极反应式的书写；3、理解铜锌原电池的原理与结构。学习重难点：原电池工作原理、原电池的设计。自主学习一．1.氧化还原反应的本质是2.原电池是将转化为的装置。其本质是原理的应用。二．原电池工作原理：1.知识回顾—以Cu-Zn-硫酸铜原电池为例，如右图锌片：极，_________电子，发生________反应。铜片：极，_________电子，发生________反应。外电路：电子从极流入极内电路：________向负极移动，______向正极移动思考：如果用以上装置作电源，能持续稳定地产生电流吗？怎样进行改进？探究活动—有盐桥的原电池的工作原理：阅读课本P71页有关【实验4-1】的论述，结合图4-1，和上述“题1”的Cu-Zn原电池装置对照，实验装置有何变化_____________________根据实验，填写下表：电极Zn电极Cu电极现象得失电子电极名称电子流向反应类型电极反应式总反应式【思考】原电池的工作原理是怎样的？（教材P72）【结论】把氧化反应和还原反应分开在不同的区域进行，再以适当的方式连接起来，就可以获得电流三．原电池的形成条件：(1)两个活泼性不同的电极.相对活泼的金属作，较不活泼的金属或能导电的非金属作；(2)有溶液；(3)形成回路；(4)能自发地发生反应。四．原电池的设计方法—构成原电池的基本条件，是进行原电池设计的基本依据。1、根据电池反应写出电极反应式，以2Ag+(aq)+Cu(s)==Cu2+(aq)+2Ag(s)为例。把以上反应分解为氧化反应和还原反应两个半反应，从而确定电极反应。氧化反应（负极）：；还原反应（正极）：。2．电极材料的选择：电池的电极必须导电。一般电池的负极必须能够与电解质溶液反应，容易失去电子，往往以负极反应为依据确定电极材料，这里选用为负极。正极与负极之间只有产生电势差，电子才能定向移动，所以正极和负极一般不用同一种材料，且正极材料的活动性比Ag弱，多采用惰性电极C。本例也可用等金属3．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。本例电解质溶液要含有，可以为溶液。但若是两个半反应分别在两个烧杯中进行，则左右两个烧杯中的电解质溶液应与电极材料具有相同的，如下图，图中的X是，Y是4．形成闭合回路。五．电极反应式的书写：1.如果题目给定的是图示装置，先分析正、负极，再根据正、负极规律（负氧正还）书写电极反应式。2.如果题目给定的是总反应式，可分析此反应中的氧化反应或还原反应，再选择某一极上的简单变化情况去写电极反应式，另一极的电极反应式可直接写或用总反应式减去已写出的电极反应式即可。【例题】将镁片和铝片用导线相连，分别同时插入稀H2SO4和NaOH溶液中，写出电池总反应方程式和两池中的电极反应式Mg—Al—稀H2SO4原电池：Al—Mg—NaOH原电池：合作探究:生电流？盐桥的作用是什么？2.原电池的正、负极的判断方法有哪些？（1）由组成原电池的两极材料的活泼性强弱确定：活泼性金属为负极，活泼性的金属或能导电的非金属为正极。（2）根据外电路中自由电子的移动方向或电流方向确定：。（3）根据内电路中阴阳离子的移动方向确定：在内电路中移向的电极为正极，移向的电极为负极。（4）根据在两电极发生的反应来判断：。（5）由电极变化情况确定：某一电极若不断溶解或其质量不断减少，该电极发生反应，则此电极为原电池的极；若某一电极的质量不断增加或不变或有气体产生，该电极发生反应，为此电池的极。3.利用反应（1）Zn+2Fe3+=Zn2++2Fe2+，(2)Fe＋H2SO4（稀）=FeSO4＋H2↑

设计能够产生持续稳定电流的原电池电极反应式负极正极电极材料与电解质溶液选择负极正极材料电解质溶液材料电解质溶液装置图分别写出其电极反应式:巩固练习:1．关于原电池的叙述中正确的是A．构成原电池的两极必须是两种不同金属B．原电池是将化学能转化为电能的装置C．原电池工作时总是负极溶解，正极上有物质析出D．原电池的正极是还原剂，总是溶液中的阳离子在此被还原2．下列反应可用于设计原电池的是A．H2SO4＋2NaOH=Na2SO4＋2H2OB．2FeCl3＋Fe=3FeCl2C．Mg3N2＋6H2O=3Mg(OH)2↓＋2NH3↑D．NaCl＋AgNO3=NaNO3＋AgCl↓3．有关原电池的下列说法中正确的是A．在外电路中电子由正极流向负极B．在原电池中，只有金属锌作为负极C．原电池工作时，阳离子向正极方向移动D．原电池工作时，阳离子向负极方向移动4．由铜、锌和稀硫酸组成的原电池工作时，电解质溶液的pH变化情况是

A．不变B．先变小后变大C．逐渐变大D．逐渐变小5.下列制取氢气的反应速率最快的是A.纯铁和1mol/L硫酸；B.纯铁和18mol/L硫酸；C.粗铁和1mol/L盐酸；D.粗铁和1mol/L硫酸的反应中加入几滴CuSO4溶液。6．把A、B、C、D四块金属泡在稀硫酸中，用导线两两相连可以组成各种原电池，若A、B相连时，A为负极；C、D相连时，D上有气泡逸出；A、C相连时，A极减轻；B、D相连时，B为正极。则四种金属的活泼性顺序由大到小排列为A．A＞B＞C＞D B．A＞C＞B＞DC．A＞C＞D＞BD．B＞D＞C＞A7.如右图装置，电流表G发生偏转，同时a极逐渐变粗，b极逐渐变细，c为电解质溶液，则a、b、c可以是下列各组中的A．a是Zn，b是Cu，c为稀H2SO4B．a是Cu，b是Zn，c为稀H2SO4C．a是Fe，b是Ag，c为AgNO3溶液D．a是Ag，b是Fe，c为AgNO3溶液8．将铜片和银片用导线连接插入硝酸银溶液中，当线路中有mol的电子发生转移时，负极质量的变化是A．增加gB．增加gC．减轻g D．减轻g9．下列事实能说明Al的金属活动性比Cu强的是A、常温下将铝和铜用导线连接组成原电池放入到氢氧化钠溶液中B、常温下将铝和铜用导线连接组成原电池放入到稀盐酸溶液中C、与氯气反应时，铝失去3个电子，而铜失去2个电子D、常温下，铝在浓硝酸中钝化而铜不发生钝化10．将Al片和Cu片用导线连接，一组插入浓硝酸中，一组插入稀氢氧化钠溶液中，分别形成原电池。在这两个原电池中，负极分别为A．Cu片、Al片B．Al片、Cu片C．Al片、Al片D．Cu片、Cu片11.（双选）下列变化中，属于原电池反应的是A．在空气中金属铝表面迅速氧化形成保护层B．镀锌铁表面有划损时，也能阻止铁被氧化C．红热的铁丝与水接触表面形成蓝黑色保护层D．铁与稀H2SO4反应时，加入少量CuSO4溶液时，可使反应加速12.在Cu-Zn原电池中，200mLH2SO4溶液的浓度为L,若工作一段时间后，从装置中共收集到气体（设为标准状况），则流过导线的电子为mol,溶液的pH值变为_________（溶液体积变化忽略不计）13．银器皿日久表面逐渐变黑色，这是由于生成硫化银。有人设计用原电池原理加以除去，其处理方法为：将一定浓度的食盐溶液放入一铝制容器中，再将变黑的银器浸入溶液中，放置一段时间后，有臭鸡蛋气味的气体放出，银表面的黑色会褪去而银不会损失。试回答：在此原电池反应中，负极发生的反应为____________________；正极发生的反应为_______；反应过程中产生有臭鸡蛋气味的气体，原电池总反应方程式为：_________________________________________________________________参考答案：自主学习、一．1.反应物之间电子的转移；2.将化学能转化为电能能的装置；氧化还原反应二．1.锌与CuSO4溶液发生置换反应，溶液中的Cu2+在锌片表面被直接还原，析出的铜在锌片表面构成原电池，逐渐使向外输出的电流强度减弱直至无电流再产生。2.电极Zn电极Cu电极现象锌片逐渐溶解铜片上有红色铜沉积得失电子失电子得电子电极名称负极正极电子流向流出流入反应类型氧化反应还原反应电极反应式Zn－2e－===Zn2＋Cu2＋＋2e－===Cu总反应式Zn＋Cu2＋===Cu＋Zn2＋三．构成原电池的条件：负极正极电解质闭合氧化还原五．2.①Mg—Al—稀H2SO4原电池：负极（Mg）：Mg-2e-=Mg2+（氧化反应）正极（Al）：2H++2e-=H2↑（还原反应）电池反应：Mg+2H+=Mg2++H2↑②Al—Mg—NaOH原电池：负极（Al）：2Al-6e-+8OH-=2AlO2-+4H2O（氧化反应）正极（Mg）：6H2O+6e-=3H2↑+6OH-（还原反应）电池反应：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2合作探究：1.见“教材P72页”。盐桥的作用：离子在盐桥中能定向移动，通过盐桥将两个隔离的电解质溶液连接起来，使连接的两溶液保持电中性，氧化还原反应得以继续进行，并形成闭合回路。2.原电池正负极判断的方法

（1）由组成原电池的两极材料判断

较活泼的金属为负极，较不活泼的金属或能导电的非金属为正极。

(2)根据电流方向或电子流向判断

外电路中，电流由正极流向负极，电子由负极流向正极。

(3)根据原电池电解质溶液中离子的移动方向判断

在原电池电解质溶液中，阳离子移向正极，阴离子移向负极。(4)根据原电池中两极发生的反应判断

原电池中，负极总是发生氧化反应，正极总是发生还原反应。若给出一个总方程式，则可根据化合价升降来判断。

(5)根据电极质量的变化判断

原电池工作后，某一电极质量增加，说明溶液中的阳离子在该电极上放电，该极为正极，活泼性较弱；反之，如果某一电极质量减轻，则该电极溶解，为负极，活泼性较强。

根据电极上有气泡产生判断

原电池工作后，如果某一电极上有气体产生，通常是因为该电极发生了析出H2的反应，说明该电极为正极，活泼性较弱。3.（1）Pt(或石墨)2Fe3＋＋2e－==2Fe2＋+ZnZn－2e－==Zn2＋Fe－2e＝Fe2+Fe－2e＝Fe2+Fe+2HFe+2H+＝Fe2++H2↑巩固练习：12.0.03113．Al－3e－=Al3＋