第4章 第1节 第1课时　原电池的工作原理 讲义-（2019）新人教版高中化学选择性必修一.doc

1、第一节原电池第1课时原电池的工作原理发展目标体系构建1.通过铜锌原电池的分析，了解原电池的工作原理。2.会正确判断原电池的正极和负极。3.学会书写电极反应式，掌握书写电极反应式的技巧与方法。一、原电池的工作原理1原电池：利用氧化还原反应原理将化学能转化为电能的装置。2原电池的构成条件3原电池工作原理(以锌铜原电池为例)装置现象锌片逐渐溶解，铜片上有红色物质析出，电流表指针发生偏转电极名称Zn电极负极Cu电极正极得失电子失电子得电子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Zn2e=Zn2Cu22e=Cu总反应式ZnCu2=Zn2Cu盐桥在原电池中有何作用？若撤去盐桥，电流表的指针如何变

2、化？提示盐桥的作用：利用溶液中离子的移动，使两个半电池中的溶液形成闭合回路。若撤去盐桥、电流表的指针会不发生偏转。二、原电池工作原理的应用1加快氧化还原反应的速率如：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3设计原电池(1)电极材料的选择。负极一般是活泼的金属材料。正极一般选用活泼性比负极差的金属材料或石墨等惰性电极。(2)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。若是两个“半反应”分别在两只烧杯中进行，则左、右两只烧杯中的电解质溶液应与电极材料具有相同的阳离子。1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)原电池是将化学能转化为电能

3、的装置。 ()(2)CaOH2O=Ca(OH)2是放热反应，可设计成原电池。()(3)原电池正极发生氧化反应，负极发生还原反应。 ()2某原电池装置如图所示。下列有关叙述中正确的是()(盐桥中装有含琼胶的KCl饱和溶液)AFe作正极，发生氧化反应B工作一段时间后，两烧杯中溶液pH均不变C负极反应：2H2e=H2D工作一段时间后，NaCl溶液中c(Cl)增大D该装置是原电池。A项，在该原电池中Fe作负极，发生氧化反应；B项，工作一段时间后，左边的烧杯中会含有大量的Fe2，溶液的pH减小，右边烧杯中的H不断放电产生氢气，因此烧杯中溶液pH会逐渐增大；C项，负极反应是Fe2e=Fe2；D项，工作一段

4、时间后，左侧烧杯中由于Fe2不断进入溶液，根据溶液呈电中性原则，盐桥中的Cl会进入该烧杯溶液中，则该烧杯溶液中c(Cl)增大。3为了避免锌片与Cu2直接接触发生反应而影响原电池的放电效率，有人设计了如下装置。按要求完成以下填空：(1)此装置工作时，可以观察到的现象是_，电池总反应式为_。(2)以上电池中，锌和锌盐溶液组成_，铜和铜盐溶液组成_，中间通过盐桥连接起来。(3)电池工作时，硫酸锌溶液中SO向_移动，硫酸铜溶液中SO向_移动。(4)此盐桥内为饱和KCl溶液，盐桥是通过_移动来导电的。在工作时，K移向_。解析该装置为锌铜原电池，总反应式为ZnCu2=CuZn2。电池工作时，观察到电流计指

5、针发生偏转，锌片不断溶解，铜片上有红色物质析出。其中Zn与ZnSO4溶液组成锌半电池，Cu与CuSO4溶液组成铜半电池。电池工作时，ZnSO4溶液中SO向负极(锌电极)移动，CuSO4溶液中SO向盐桥移动，而盐桥中的K向正极区(CuSO4溶液)移动，Cl向负极区(ZnSO4溶液)移动，这样靠离子的移动形成闭合回路。答案(1)电流计指针发生偏转，锌片逐渐溶解，铜片上有红色物质析出ZnCu2=Zn2Cu(2)锌半电池铜半电池(3)锌电极盐桥(4)离子正极区(CuSO4溶液) 探究原电池的构成与工作原理(素养养成宏观辨识与微观探析)1786年意大利解剖学和医学教授伽伐尼，在一次解剖青蛙的实验中意外发

6、现，当用两种不同金属材质的解剖刀同时触碰青蛙腿时，蛙腿会发生痉挛。此后伽伐尼变换各种条件， 重复这个实验。最后他得出猜想：动物体内存在生物电流。当时很多人赞同这一猜想，但是化学家伏打却产生了疑惑：已死去的青蛙为何还会产生“生物电”？为什么蛙腿只有与铜制品和铁制品同时接触时才会抽动？为此，伏打把自己当成了青蛙，做起了实验：首先，他将一种金属放在自己的舌头上，没有太多感觉。接着，他将2 种金属制的弯棒， 一端放入嘴里， 另一端跟眼接触， 瞬间眼睛里有光亮的感觉。接下来他发现只要将2 种不同的金属相接触， 中间隔有湿纸、湿布等， 都有电流产生。问题1阅读上述材料总结构成原电池的条件有哪些？提示具有活

7、泼性不同的两个电极，两电极插入电解质溶液中，形成闭合回路，且两电极能自发地发生放热的氧化还原反应。问题2下列装置中，哪些能构成原电池？其他不能构成原电池的原因是什么？提示装置D能构成原电池；装置A不能构成原电池，原因是酒精为非电解质；装置B不能构成原电池，原因是没有形成闭合回路；装置C不能构成原电池，原因是两个金属电极的活泼性相同。问题3铁制品和铜制品与蛙腿接触时，铁制品发生氧化反应还是还原反应？写出反应的电极反应式。提示铁制品与蛙腿接触时发生氧化反应。电极反应式为Fe2e= Fe2。问题4原电池工作时，电子和离子分别怎样移动？提示电子是从负极经过导线移向正极；在原电池电解质溶液中，阳离子移向

8、正极，阴离子移向负极。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：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原电池电极反应式的书写(1)一般电极反应式的书写方法定电极，标得失。按照负极发生氧化反应，正极发生还原反应，判断出电极反应产物，找出得失电子的数量。看环境，配守恒。电极产物在电解质溶液中应能稳定存在，如碱性介质中生成的H应让其结合OH生成水。电极反应式要依据电荷守恒和质量守恒、得失电子守恒等加以配平。两式加，验总式。两电极反应式相加，与总反应方程式对照验证。(2)已知总反应式，书写电极反应式分析

9、化合价，确定正极、负极的反应物与反应产物。在电极反应式的左边写出得失电子数，使得失电子守恒。根据质量守恒配平电极反应式。复杂电极反应式总反应式简单的电极反应式。1锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是()AZn作为原电池的负极发生还原反应B电子从锌片经电解质溶液流向铜片C电池工作一段时间后，乙池的溶液质量增大D电池工作一段时间后，甲池的c(Zn2)增大C在Zn、Cu和硫酸铜构成的原电池中。锌为负极，发生失去电子的氧化反应， A错误；原电池工作时，电子从负极锌沿导线流向正极铜，电子不能进入溶液中， B错误； Zn、Cu和硫酸铜构成原电池中，锌为负极

10、，电极反应式为Zn2e=Zn2，铜为正极，电极反应式为Cu22e=Cu，甲池转移1 mol Zn2到乙池，则乙池有1 mol Cu析出，但1 mol Zn2的质量大于1 mol Cu的质量，所以乙池的溶液质量增大， C正确；原电池工作时，由于阳离子交换膜的作用，内电路中阳离子Zn2由负极Zn移向正极Cu，所以甲池的c(Zn2)几乎不变， D错误。2一个原电池反应的离子方程式是ZnCu2=Zn2Cu，该原电池的正确组成是()选项ABCD正极ZnCuCuZn负极CuZnZnCu电解质溶液CuCl2溶液H2SO4溶液CuSO4溶液CuCl2溶液C活泼金属为负极，且能与电解质溶液自发地发生氧化还原反应

11、。3A、B、C、D四种金属按下表中的装置进行实验。装置现象二价金属A不断溶解C的质量增加A上有气体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是_。(3)装置丙中溶液的pH_(填“变大”、“变小”或“不变”)。(4)四种金属活动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，活动性AB；乙中C极质量增加，即析出Cu，则B为负极，活动性BC；丙中A上有气体即H2产生，则A为正极，活动性DA，随着H的消耗，pH变大。答案(1)A2e=A2(2)Cu22e=Cu(3)变大(4)DABC4依据

12、氧化还原反应：2Ag(aq)Cu(s)=Cu2(aq)2Ag(s)。设计的原电池如图所示。请回答下列问题：(1)电极X的材料是_；电解质溶液Y是_。(2)银电极为电池的_极，发生的电极反应式为_；X电极上发生的电极反应式为_。(3)外电路中的电子是从_极流向_极。解析原电池中负极上发生氧化反应，正极上发生还原反应，盐桥起到形成闭合回路、平衡电荷的作用。由总反应方程式可知电极X的材料是Cu，发生氧化反应，电解质溶液Y是可溶性银盐溶液，常用AgNO3溶液。负极反应式：Cu2e=Cu2，正极电极反应式：2Ag2e=2Ag，电子由负极(Cu)流出，经外电路流向正极(Ag)。答案(1)CuAgNO3溶液

13、(2)正2Ag2e=2AgCu2e=Cu2(3)负(Cu)正(Ag)构建原电池思维模型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()ABCDAB、C选项均无化学反应；D选项Zn与稀硫酸反应，但装置不能形成闭合回路，只有A符合要求。2下列有关电化学知识的描述正确的是()A行人踩踏发电瓷砖(原理是利用行人踩踏地板产生的振动来发电)是将化学能转化为电能B某原电池反应为Cu2AgNO3=Cu(NO3)22Ag，装置中的盐桥可以装有含琼胶的KCl饱和溶液C因为铁的活泼性强于铜，所以将铁、铜用导线连接后放入浓硝酸中，若能组成原电池，必是铁作负极、铜作正极D理论上，任何能自发进行的且能放出能量的

14、氧化还原反应都可设计成原电池D行人踩踏地板产生的振动不属于化学能， A错误；在原电池的正极端氯离子和银离子反应，所以不可以用KCl饱和溶液制得的琼脂， B错误； Fe在浓硝酸中发生钝化，Cu能与浓硝酸反应，可组成原电池，但铁作正极、铜作负极，C错误；原电池是将化学能转化为电能，需要自发进行的释放能量的氧化还原反应， D正确。3关于下图所示的原电池，下列说法正确的是()A电子从锌电极通过电流表流向铜电极B盐桥中的阴离子向硫酸铜溶液中迁移C锌电极发生氧化反应；铜电极发生还原反应，电极反应是2H2e=H2D取出盐桥后，电流表仍会偏转，铜电极在反应前后质量不变A锌片作负极，铜片作正极，电子从负极流向正

15、极，A选项正确；盐桥中的阴离子向负极移动，B选项错误；负极发生氧化反应，正极发生还原反应，铜电极发生的反应为Cu22e=Cu，C选项错误；取出盐桥后不能形成原电池，铜电极在反应后质量增加，D选项错误。4分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是()A中Mg作负极，中Fe作负极B中Mg作正极，电极反应式为6H2O6e=6OH3H2C中Fe作负极，电极反应式为Fe2e=Fe2D中Cu作正极，电极反应式为2H2e=H2B中Mg不与NaOH溶液反应，而Al能和NaOH溶液反应，失去电子，故Al作负极，中Fe在浓硝酸中易钝化，Cu和浓硝酸反应失去电子，故Cu作负极，A、C项错误；中电池总反应为2Al

16、2OH2H2O=2AlO3H2，负极电极反应式为2Al8OH6e=2AlO4H2O，二者相减得到正极电极反应式为6H2O6e=6OH3H2，B项正确；中Cu作正极，电极反应式为O22H2O4e=4OH，D项错误。5(1)控制适合的条件，将反应2Fe32I2Fe2I2设计成如图所示的原电池。甲乙请回答下列问题：反应开始时，乙中石墨电极上发生_(填“氧化”或“还原”)反应，电极反应式为_。甲中石墨电极上发生_(填“氧化”或“还原”)反应，电极反应式为_。电流表读数为0时，反应达到平衡状态，此时在甲中加入FeCl2固体，则乙中的石墨作_(填“正”或“负”)极，该电极的电极反应式为_。(2)利用反应2

17、CuO22H2SO4=2CuSO42H2O可制备CuSO4，若将该反应设计为原电池，其正极电极反应式为_。解析(1)根据反应2Fe32I=2Fe2I2，原电池负极反应式：2I2e=I2，发生氧化反应。正极反应式：2Fe32e=2Fe2，发生还原反应。反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应；当电流表读数为0时反应已平衡，此时，在甲中加入FeCl2固体，反应2Fe32I2Fe2I2向左移动。因此，右侧石墨作正极，电极反应式为I22e=2I；左侧石墨作负极，电极反应式为2Fe22e=2Fe3。(2)Cu作负极，O2在正极上得电子，电极反应式：O24e4H=2H2O。答案(1)氧化2I2e=I2还原2Fe32e=2Fe2正I22e=2I(2)O24e4H=2H2O11/11