高二化学选修四原电池

高二化学选修四原电池高二化学选修四原电池知人善教培养品质引发成长动力高二化学选修四原电池一对一辅导教案学生姓名性别男年级高二学科化学授课教师上课时间年月日第（）次课共（)次课课时：课时教学课题原电池教学目标1．体验化学能与电能相互转化的探究过程。2．了解原电池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。教学重点与难点1.通过实验体验由化学能转为电能的探究.2．掌握原电池的工作原理.3．能正确书写电极反应和电池反应方程式教学过程原电池原电池原电池电极的判断：较活泼金属作负极，较不活泼金属或石墨等电极作正极电极反应负极：发生氧化反应正极：发生还原反应能量转换：化学能转化为电能：电子、离子的移向电子由负极流向正极阴离子向负极迁移，阳离子向正极迁移原电池形成条件有电解质溶液,并能自发地发生氧化还原反应有两个活泼性不同的电极构成闭合回路2．金属的腐蚀（以钢铁腐蚀为例)金属的腐蚀金属的腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀【电极反应】负极（铁原子）：Fe–2e-=Fe2+正极（碳原子）：2H++2e-=H2↑【环境】酸性较强的溶液的溶液析氢腐蚀吸氧腐蚀【环境】酸性较弱的溶液或中性溶液的溶液【电极反应】负极：Fe–2e-=Fe2+正极：2H2O+O2+4e-=4OH-3．金属的防护加覆盖层加覆盖层牺牲阳极的阴极防护法（原电池原理）外加电源的阴极防护法（电解原理）金属的防护电化学防护改变金属内部结构1。原理(以铜、锌原电池为例）原电池是利用氧化还原反应原理将化学能转化为电能的装置。装置举例2。电极反应锌片负极，发生氧化反应电极反应式：Zn－2e－=Zn2＋铜片正极，发生还原反应电极反应式：Cu2＋＋2e－=Cu总电极反应式为:Cu2＋＋Zn=Cu＋Zn2＋3．构成条件条件两个活泼性不同的电极,较活泼的做负极电解质溶液形成闭合回路能自发地发生氧化还原反应1.用还原性较强的物质作负极,向外电路提供电子；用氧化性较强的物质作正极，从外电路得到电子。2．将两极浸在电解质溶液中，通过阴、阳离子的定向移动形成内电路。3．放电时负极上的电子通过导线流向正极，再通过溶液中离子移动形成的内电路构成闭合回路。原电池正、负极的判断方法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。6．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，活动性较弱。7．根据某电极（X)附近pH的变化判断生成H2或吸收O2电极反应发生后，均能使该电极附近电解质溶液的pH增大，因而原电池工作后，X极附近的pH增大了，说明X极为正极，金属活动性较弱。原电池中，活泼性强的金属不一定做负极：如下面的原电池.(1）中Al作负极。(2）中Cu作负极.某高二化学兴趣小组为了探索铝电极在原电池中的作用，设计并进行了以下一系列实验，实验结果如下。试根据下表中的实验现象回答下列问题：编号电极材料电解质溶液电流计指针偏转方向1Mg、Al稀盐酸偏向Al2Al、Cu稀盐酸偏向Cu3Al、石墨稀盐酸偏向石墨4Mg、AlNaOH偏向Mg5Al、Zn浓硝酸偏向Al（1)实验1、2中Al所作的电极是否相同?（2)写出实验3中的电极反应式和电池总反应方程式。(3）实验4中Al作正极还是作负极？为什么？写出Al电极的电极反应式.（4）解释实验5中电流计指针偏向Al的原因.（5）根据实验结果总结：在原电池中金属铝作正极还是作负极受到哪些因素的影响?【解析】一般情况下,较活泼的金属作原电池的负极，根据实验1、2的结果,自然得出1中Al作正极,2中Al作负极.在NaOH溶液中，Al比Mg活泼,作负极。在浓硝酸中由于Al发生钝化,Zn作负极。【答案】（1)不同；(2)Al为负极：Al－3e－=Al3＋,石墨为正极：2H＋＋2e－=H2↑，2Al＋6H＋=2Al3＋＋3H2↑；（3）Al作负极，因为Al能与NaOH溶液反应而Mg不能与NaOH溶液反应,Al＋4OH－－3e－=AlOeq\o\al（－,2)＋2H2O;（4)实验5中由于Al在浓硝酸中发生钝化,所以Zn为负极；(5）与另一电极材料的活泼性、电解质溶液的酸碱性以及电解质溶液的氧化性强弱等因素有关。本题学生易只考虑活泼性强的作原电池负极,而易忽略原电池必须是自发的氧化还原反应.1．有如图所示的两个原电池装置，下列说法不正确的是()A．A池中负极的电极反应为Mg－2e－=Mg2＋B．Mg在A池中为负极,在B池中为正极C．B池中电子的流向：Mg→AlD．原电池工作一段时间后，A池溶液的pH会增大【解析】判断原电池正负极,除考虑活泼性还要注意电解质溶液对正负极的影响。对于稀硫酸来说，镁是比铝更活泼的金属；但对于氢氧化钠溶液来说,铝是比镁更活泼的金属，所以A池中镁是负极，B池中铝是负极,B对；A池中电极反应为Mg－2e－=Mg2＋，A对；B池中电子流向为Al→Mg，C项错。A池中正极2H＋＋2e－=H2↑，随着反应进行，c（H＋）减少，pH增大,D对.2.原电池的应用1．加快氧化还原反应的速率例如:在锌与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液能使产生H2的速率加快。2．比较金属活动性强弱例如：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。根据电极现象判断出a是负极，b是正极,由原电池原理可知,金属活动性a〉b.3．用于金属的防护如要保护一个铁闸，可用导线将其与一锌块相连，使锌作原电池的负极,铁闸作正极。4．设计化学电池例如：以2FeCl3＋Cu=2FeCl2＋CuCl2为依据,设计一个原电池.由A、B、C、D四种金属按下表中装置图进行实验。装置现象金属A不断溶解，生成二价离子C的质量增加A上有气泡产生根据实验现象回答下列问题:（1)装置甲中负极的电极反应式是_________________________。(2)装置乙中正极的电极反应式_________________________。（3)装置丙中溶液的pH________(填“变大”“变小”或“不变”）。（4)四种金属活泼性由强到弱的顺序是_____________________________。【解析】甲、乙、丙均为原电池装置，依据原电池原理，甲中A不断溶解，则A为负极、B为正极，活泼性：A〉B，乙中C极增重,即析出Cu,则B为负极，活泼性：B>C,丙中A上有气体即H2产生，则A为正极，活泼性：D>A,随着H＋的消耗，pH变大。【答案】（1)A－2e－=A2＋（2)Cu2＋＋2e－=Cu(3）变大(4）D〉A>B>C2．有A、B、C、D四块金属片，进行如下实验：①A、B用导线相连后，同时浸入稀硫酸溶液中,A为负极；②C、D用导线相连后，同时浸入稀硫酸溶液中，电流由D→导线→C；③A、C相连后，同时浸入稀硫酸溶液中,C极产生大量气泡；④B、D用导线相连后,同时浸入稀硫酸溶液中,D极发生氧化反应。据此，判断四种金属的活动性顺序是(）A．A＞B＞C＞DB．A＞C＞D＞BC．C＞A＞B＞DD．B＞D＞C＞A铁及铁的化合物应用广泛,如FeCl3可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。（1）写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式:_________________________________________.（2)若将(1）中的反应设计成原电池,请画出原电池的装置图，标出正、负极，并写出电极反应式。正极反应_________________________;负极反应_________________________.练习题1．下图中能组成原电池产生电流的是（）2．下列说法正确的是()A．原电池是把电能转化为化学能的装置B．原电池中电子流出的一极是正极，发生氧化反应C．原电池的两极发生的反应均为氧化还原反应D．形成原电池后，原电池中的阳离子向正极移动3．一个原电池反应的离子方程式是Zn＋Cu2＋=Zn2＋＋Cu，该原电池的正确组成是（)ABCD正极ZnCuCuZn负极CuZnZnCu电解质溶液CuCl2溶液H2SO4溶液CuSO4溶液CuCl2溶液4．利用反应Zn＋2FeCl3=ZnCl2＋2FeCl2设计一个原电池。在下图方格内画出实验装置图,并指出正极材料为________,电极反应式为_______________________;负极材料为________，电极反应式为_________.1．下列烧杯中盛放的都是稀硫酸，在铜电极上能产生气泡的是()2．根据原电池的有关知识,下列反应不能用于原电池的是(）A．2H2＋O2点燃,2H2OB．2CH3OH＋3O2点燃,2CO2＋4H2OC．Zn＋2HCl=ZnCl2＋H2↑D．NaOH＋HCl=NaCl＋H2O3．100mL浓度为2mol/L的盐酸跟过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成氢气的量，可采用的方法是(）A．加入适量的6mol/L的盐酸B．加入数滴氯化铜溶液C．加入适量蒸馏水D．加入适量的氯化钠溶液4．X、Y、Z、M、N代表五种金属，有以下化学反应：(1)水溶液中X＋Y2＋=X2＋＋Y;(2）Z＋2H2O（冷水)=Z(OH）2＋H2↑；(3）M、N为电极,与N盐溶液组成原电池,电极反应为M－2e－=M2＋；(4)Y可以溶于稀硫酸中，M不被稀硫酸氧化。则这五种金属的活动性由弱到强的顺序是（)A．M<N〈Y<X<ZB．N〈M<X〈Y〈ZC．N<M<Y〈X<ZD．X<Z<N〈M<Y5．下图是锌、铜和稀硫酸形成的原电池,某实验兴趣小组同学做完实验后,在读书卡片上记录如下：卡片；No。28时间：2011。03.20实验后的记录：①Zn为正极，Cu为负极②H＋向负极移动③电子流动方向为Zn→Cu④Cu极有H2产生⑤若有1mol电子流过导线，则产生的H2为0。5mol⑥正极反应式:Zn－2e－=Zn2＋卡片上的描述合理的是（)A.①②③B．③④⑤C．④⑤⑥D．②③④6．控制合适的条件，将反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2设计成如下图所示的原电池.下列判断不正确的是（）甲乙A．反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应B．反应开始时，甲中石墨电极上Fe3＋被还原C．电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态D．电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中石墨电极为负极7．用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥（装有琼脂—KNO3的U形管）构成一个原电池.以下有关该原电池的叙述正确的是（)①在外电路中，电流由铜电极流向银电极；②正极反应为:Ag＋＋e－=Ag;③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作;④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同。A．①②B．②③C．②④D．③④8.如图所示的原电池装置，X、Y为两电极，电解质溶液为稀硫酸，外电路中的电子流向如图所示，对此装置的下列说法正确的是(）A．外电路的电流方向为：X→外电路→YB．若两电极分别为Zn和碳棒,则X为碳棒，Y为ZnC．若两电极都是金属，则它们的活动性为X〉YD．X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应9．在如图所示装置中,观察到电流计指针偏转，M棒变粗,N棒变细,由此判断下表中所列M、N、P物质,其中可以成立的是()MNPA锌铜稀硫酸溶液B铜铁稀盐酸C银锌硝酸银溶液D锌铁硝酸铁溶液10．如图所示，X为单质硅，Y为金属铁，a为NaOH溶液,组装成一个原电池，下列说法正确的是（)A．X为负极，电极反应为：Si－4e－=Si4＋B．X为正极,电极反应为：4H2O＋4e－=4OH－＋2H2↑C．X为负极，电极反应为：Si＋6OH－－4e－=SiOeq\o\al（2－,3）＋3H2OD．Y为负极，电极反应为：Fe－2e－=Fe2＋11．（1）下列装置属于原电池的是________.（2)在选出的原电池中，________是负极，发生______反应，________是正极,该极的现象是________________________________________________________________________。（3）此原电池反应的化学方程式为_______________________________________________________