化学课件人教版高中化学选修430份

第一节原电池1.了解原电池的工作原理。2.能正确书写电极反应式和电池反应方程式。3.能设计简单的原电池。

一、原电池(1)原电池是怎样工作的？(2)构成原电池的必要条件是什么？1.概念利用氧化还原反应原理将_____能转化为___能的装置。化学电2.工作原理(以铜锌原电池为例)(1)实验现象。①有盐桥存在时：电流表指针_____，锌片_________，铜片上有_____________。②取出盐桥时：电流表指针_________。偏移逐渐溶解红色物质沉积回到零点(2)实验分析。电极Zn电极Cu电极电极名称__________得失电子______________电子流向__________反应类型__________________电极反应式____________________________总反应式_________________负极正极失电子得电子流出流入氧化反应还原反应Zn-2e-====Zn2+Cu2++2e-====CuZn+Cu2+====Zn2++Cu3.构成条件——“两极一液一连线”(1)___________________________________作电极。(2)插入___________。(3)构成_________。

两个活泼性不同的金属或金属与非金属电解质溶液闭合回路二、原电池的设计负正正负1.将化学能转化为电能是原电池的功能。()分析:原电池就是利用氧化还原反应原理将化学能转化为电能的装置。2.(2012·海南高考)锌与稀硫酸反应，要加大反应速率可滴加少量硫酸铜。()分析:锌与CuSO4反应置换出铜，这样Zn-Cu-稀硫酸构成原电池，加快化学反应速率。√√3.锌铜原电池中锌作负极，发生还原反应。()分析:负极发生氧化反应。4.锌铜原电池中氢离子向正极移动。()分析:原电池中阳离子向正极移动。5.原电池中盐桥的作用是构成闭合回路。()分析:盐桥的作用有两个，其一是构成闭合回路，其二是平衡电荷。

×√×一、原电池的工作原理和正负极的判断1.原电池的工作原理(1)反应类型。负极发生氧化反应，正极发生还原反应。(2)电子的移动方向。电子从负极流出，经导线流向正极。(3)离子的移动方向。阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。

2.原电池正负极的判断

【拓展延伸】电化学中常用的氧化还原反应的知识(1)氧化还原反应中各概念间的关系。(2)金属的还原性及其离子的氧化性。【特别提醒】原电池的电极材料“两注意”(1)注意电解质溶液对电极类型的影响。一般的，较活泼金属作负极，较不活泼的金属或导电的非金属作正极，但若是较不活泼的金属发生的氧化还原反应设计的原电池，则是较不活泼的金属作负极。例如：镁-铝电极在稀硫酸中构成原电池，镁为负极，铝为正极；但若以氢氧化钠为电解质溶液，则铝为负极，镁为正极。(2)注意电极材料是否参与反应。负极材料不一定参与反应，如燃料电池；负极和正极材料都参与反应，如铅蓄电池。【典例1】(2012·许昌高二检测)关于如图所示的原电池，下列说法正确的是()A.电子从锌电极通过导线流向铜电极B.盐桥中的阴离子向硫酸铜溶液中迁移C.锌电极发生还原反应D.铜电极上发生的电极反应为2H＋＋2e－====H2↑【思路点拨】解答该题要注意以下三点：(1)较活泼的金属作负极，较不活泼的金属作正极。(2)负极发生氧化反应，正极发生还原反应。(3)电子移动方向：负极→正极；离子移动方向：阳离子→正极，阴离子→负极。【解析】选A。该原电池中，较活泼的金属——锌作负极，发生氧化反应，较不活泼的铜作正极，发生还原反应，电子由负极——锌流出，经导线流向铜电极，负极、正极反应分别为负极：Zn－2e-====Zn2+，正极：Cu2+＋2e-====Cu；盐桥中的阴离子向负极区域硫酸锌溶液中迁移，故A正确，B、C、D错误。【延伸探究】(1)盐桥中通常盛放什么物质，若撤去盐桥，电流计指针如何变化？提示：盐桥中通常盛放含琼脂的氯化钾饱和溶液；其作用是平衡电荷、构成闭合回路，若撤去，则不能构成原电池，电流计指针不发生偏转。(2)该原电池的总电池反应式如何书写？还原剂和氧化剂分别是什么？提示：该原电池的总电池反应式是Zn＋CuSO4====ZnSO4＋Cu，其中还原剂是锌，氧化剂是硫酸铜。

二、原电池原理的应用1.比较金属的活泼性强弱例证：有两种金属a和b，用导线连接后插入到稀硫酸中，观察到a极溶解，b极上有气泡产生。根据电极反应现象判断出a是负极，b是正极，因此，金属活动性a>b。2.加快化学反应速率例证：实验室利用锌和稀硫酸制取氢气时，通常向稀硫酸中滴入几滴硫酸铜溶液。原理：锌与置换出的铜及稀硫酸构成原电池，使产生氢气的速率加快。

3.设计原电池例证：依据反应Zn＋FeSO4====ZnSO4＋Fe设计成原电池。(1)设计原电池的思路。①根据氧化还原反应方程式写出电极反应式；②确定两电极材料；③确定电解质溶液；④构成闭合回路。(2)具体分析。【特别提醒】(1)画原电池装置图的三点提醒：①指明原电池的正负极材料及电解质溶液。②烧杯中用虚线代表电解质溶液，液面用实线。③用导线将两个电极连接以构成闭合回路。(2)若给出的是离子反应Zn＋Fe2+====Zn2+＋Fe，则该电池的电解质可能是FeSO4、FeCl2或Fe(NO3)2。

【典例2】已知某原电池的电极反应是Fe－2e－====Fe2＋，Cu2＋＋2e－====Cu，据此设计该原电池，并回答问题。(1)若原电池装置为上图左图：①电极材料A是_______，B是______(写名称)。②A电极观察到的现象是__________________。(2)若原电池装置为上图右图：①电极材料X是_____(填序号，下同)a.铁b.铜c.石墨②电解质Y是_____。a.FeSO4b.CuSO4c.CuCl2【思路点拨】解答该题要注意以下三点：(1)负极发生还原反应，电极材料应为铁；(2)正极应是Cu2+被还原，电解质溶液应含Cu2+；(3)正极材料应是比铁稳定的导体材料。【解析】结合氧化还原反应的知识可知Fe－2e－====Fe2＋是负极反应，故Fe作负极，即为B；Cu2＋＋2e－====Cu是正极反应，故A应是铜，现象是看到有红色物质析出。不含盐桥的原电池中正极材料是比负极金属活泼性差的金属或导电的非金属即可，故此时正极是铜或石墨，但负极只能是铁，电解质溶液是含不活泼金属离子的盐溶液，可为硫酸铜、氯化铜或硝酸铜。答案:(1)①铜(或碳棒)铁②有红色物质析出(2)①b、c②b、c【延伸探究】(1)左图中电子的移动方向是怎样的？提示：电子由负极铁(即B)经导线流向正极铜(即A)。(2)若右图中X换为镁条，则铁电极反应如何书写？提示：因为镁比铁活泼，此时镁条是负极，铁是正极，铁电极反应是Cu2＋＋2e－====Cu。【方法技巧】含盐桥原电池特点及优点判断(1)特点。两个烧杯中液体靠盐桥连接，且电极材料与相应容器中的电解质溶液的阳离子相同。(2)盐桥的作用。平衡电荷、构成闭合回路，若撤去盐桥或将盐桥换成导线，则不能构成闭合回路，形不成原电池。(3)优点。含盐桥的原电池与不含盐桥的原电池相比，效率高且电流平稳，放电时间长。【变式训练】以下四个装置中，铁溶解最快且能产生平稳电流的是()【解析】选D。A项未构成原电池，B项构成原电池，铁溶解，C项中铁作正极，铁不溶解，D项构成原电池且含盐桥，铁溶解较快，效率高且电流平稳，放电时间长。

1.(2012·郑州高二检测)下列装置可以构成原电池的是()【解析】选C。原电池构成的三个条件是：活泼性不同的两个电极，A错误；电解质溶液，B错误；构成闭合回路，D错误；C满足这三个条件。2.(2012·银川高二检测)用锌片、铜片和硝酸银组成的原电池，正极上发生的电极反应是()A.2H++2e-====H2↑B.Zn-2e-====Zn2+C.2H2O+O2+4e-====4OH-D.Ag++e-====Ag【解析】选D。锌比铜活泼，锌作负极，铜作正极，正极反应是Ag++e-====Ag。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.在原电池中负极发生还原反应C.阳离子向正极方向移动D.原电池中正极一定是不活泼金属【解析】选C。在外电路中，电子从负极流向正极；原电池中负极发生氧化反应；随着反应的进行，阳离子在正极被还原，所以电解质溶液中的阳离子向正极移动；原电池中一般正极金属比负极金属活泼性差，但不一定是不活泼金属，故选C。4.(2012·大纲版全国卷)①②③④四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池。①②相连时，外电路电流从②流向①；①③相连时，③为正极；②④相连时，②上有气泡逸出；③④相连时，③的质量减少。据此判断这四种金属活动性由大到小的顺序是()A.①③②④B.①③④②C.③④②①D.③①②④【解题指南】解答本题时应掌握电化学原理的有关知识。【解析】选B。5.一个由锌片和石墨棒作为电极的原电池如图所示，电极反应分别是：锌片：2Zn-4e-+4OH-====2ZnO+2H2O石墨：2H2O+O2+4e-====4OH-下列说法中不正确的是()A.电解质溶液为酸性溶液B.锌片是负极，石墨是正极 C.电池反应为2Zn+O2====2ZnOD.该原电池工作一段时间后石墨附近溶液的pH增大

【解析】选A。由电极反应可知Zn发生氧化反应，是原电池的负极，O2发生还原反应，石墨是正极；电解质溶液应为碱性溶液；其中随着反应的进行锌片周围pH减小，石墨周围产生OH-，pH增大；两电极反应相加得总反应式：2Zn+O2====2ZnO。

6.研究人员研制出一种锂水电池，可作为鱼雷和潜艇的储备电源。该电池以金属锂和钢板为电极材料，以LiOH为电解质，使用时加入水即可放电。总反应为：2Li+H2O====2LiOH+H2↑。(1)该电池的负极是_____，负极反应式是______；(2)正极现象是_____________________________；(3)放电时OH-向______移动(填“正极”或“负极”)。【解析】金属锂比钢板活泼，作原电池的负极，电极反应式为Li－e－====Li+，LiOH溶液中的阳离子有Li+和H+，由于氧化性H+＞Li+，所以正极反应是：2H++2e－====H2↑，正极产生无色气体；在原电池的放电过程中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，所以OH－向负极移动。答案:(1)锂Li－e－====Li+(2)有无色气体产生(3)负极

含盐桥原电池的构成及分析下图为锌铜原电池装置，请结合图示回答有关问题。【思考探究】(1)该装置中电子移动方向如何？溶液中的SO42-浓度