人教版选修4 第4章第1节 原电池 学案.doc

第一节 原电池1原电池构成“三条件”：正、负两个电极；电解质溶液；形成闭合回路。2原电池正、负极判断“四方法”：(1)负极：活泼性较强的金属；流出电子的一极；发生氧化反应的一极；阴离子移向的一极。(2)正极：活泼性较弱的金属或导电的非金属(碳棒)；流入电子的一极；发生还原反应的一极；阳离子移向的一极。原电池的基础知识自学教材填要点1原电池(1)概念：将化学能转化为电能的装置。(2)实质：利用能自发进行的氧化还原反应，把化学能转化为电能。2原电池工作原理(以锌铜原电池为例)装置示意图现象锌片逐渐溶解，铜片上有红色物质生成，电流表指针发生偏转电极zn电极cu电极电极名称负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=zn2cu3.盐桥(1)成分：含有kcl饱和溶液的琼脂。(2)离子移动方向：cl移向znso4溶液(负极区)，k移向cuso4溶液(正极区)。(3)作用：使两个半电池形成通路，并保持两溶液的电中性。4原电池形成的条件(1)两个活泼性不同的电极；(2)电解质溶液；(3)形成闭合回路；(4)能自发地发生氧化还原反应。师生互动解疑难(1)原电池正、负极的判断方法： (2)盐桥的作用：通过离子在盐桥中的定向移动，使两个隔离的电解质溶液连接起来，可使电流持续传导。使用盐桥是将两个半电池完全隔开，使副反应减至最低程度，可以获得单纯的电极反应。有利于最大程度地将化学能转化为电能。(3)原电池的电极类型不仅跟电极材料有关，还与电解质溶液的性质有关，如mgal电极在稀硫酸中构成原电池时，mg作负极，al作正极，但若以naoh溶液为电解质溶液，则al为负极，mg为正极。1下列装置中，能构成原电池的是()解析：酒精为非电解质，a错误；选项b中未使用盐桥，没有形成闭合回路；c项中两个电极材料相同，不能形成原电池。依据原电池的构成条件可知d正确。答案：d原电池原理的应用自学教材填要点1加快化学反应速率构成原电池的反应速率比直接接触的反应速率快。如实验室制h2时，粗锌比纯锌与稀h2so4反应快，或向溶液中滴入几滴cuso4溶液，反应加快。2比较金属的活动性强弱对于酸性电解质，一般是作负极的金属为较活泼的金属，作正极的金属是相对较不活泼的金属。3设计原电池(1)理论上，任何一个自发的氧化还原反应，都可以设计成原电池。(2)设计示例：设计思路实例以自发进行的氧化还原反应为基础2fecl3cu=2fecl2cucl2把氧化还原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)：cu2e=cu2还原反应(正极)：2fe32e=2fe2以两极反应为原理，确定电极材料及电解质溶液负极材料：cu正极材料：石墨或铂电解质溶液：fecl3(aq)画出示意图师生互动解疑难(1)为获得持续、稳定、较强的电流，所选用的电解质溶液一般能与负极发生氧化还原反应，而且使用盐桥将两个半电池连通。(2)设计原电池有以下两个关键点。电解质溶液：一般能与负极反应或者溶解在溶液中的物质(如o2)与负极反应。电极材料：一般较活泼的金属作负极，较不活泼的金属或非金属作正极。(3)设计原电池时，若氧化还原方程式中无明确的电解质溶液，可用水做电解质，但为了增强其导电性，通常加入强碱或一般的强酸，如燃料电池，水中一般要加入koh或h2so4。2设计原电池zn2fe3=zn22fe2，在方框中画出能形成稳定电流的半电池形式的装置图(标出电极材料、电解质溶液)负极：_，电极反应：_；正极：_，电极反应：_。解析：分析元素化合价的变化可知，zn为负极，比zn活泼性差的金属或非金属石墨等作正极，选择与电极材料有相同离子的溶液作电解质溶液。答案：见右图znzn2e=zn2pt2fe32e=2fe2主题1：铜锌原电池装置中盐桥的作用是什么？装有kcl溶液的盐桥中离子移动的方向如何？甲盐桥的作用是离子通道，使原电池形成闭合回路乙盐桥可以使由它连接的两溶液保持电中性，否则锌盐溶液会由于锌的溶解带上正电荷，铜盐溶液会由于铜的析出带上负电荷丙盐桥中的阳离子(k)向正极(cu极)移动，阴离子(cl)向负极(zn极)移动主题2：实验室用锌与稀h2so4反应制取h2，如何加快该反应的反应速率？甲增大稀h2so4的浓度，(但不能成为浓h2so4)，升高温度及将锌粒改为锌粉乙将纯锌改为粗锌丙往稀h2so4中加入少量cuso4溶液原电池的构成条件例1下列装置中，电流表指针能发生偏转的是()解析a项中锌电极和乙烧杯中的电解质溶液不能发生氧化还原反应，不能构成原电池，a项错误；b项中冰醋酸不导电，不构成原电池，b项错误；c项中装置符合构成原电池的条件，但两极直接接触，相当于短路，因此电路中无电流，c项错误。答案d原电池的判断方法(1)先分析有无外接直流电源，无外接直流电源的可能是原电池。(2)然后依据原电池的形成条件判断装置是否为原电池，方法如下：1.b项中若将冰醋酸改为醋酸水溶液，电流表指针能否发生偏转？提示：电流表指针能发生偏转。因为醋酸水溶液为电解质溶液，符合原电池的构成条件。原电池的工作原理例2铜锌原电池(如图)工作时，下列叙述正确的是() a正极反应为zn2e=zn2b电池反应为zncu2=zn2cuc在外电路中，电子从负极流向正极d盐桥中的k移向znso4溶液解析电池的正极得电子，a选项错误；结合该电池的装置图可知，该过程中的氧化还原反应为zncu2=zn2cu，b选项正确；外电路中，电子从负极流向正极，c选项正确；左烧杯中由于zn失去电子形成zn2，使得该烧杯中正电荷的离子增加，为维持电中性，k应该通过盐桥流向cuso4所在的右烧杯，d选项错误。答案bc原电池电解质溶液中离子移动方向的规律：将铁片和银片用导线连接置于同一稀盐酸溶液中，并经过一段时间后，下列叙述中正确的是()a负极有cl2逸出，正极有h2逸出b负极附近cl的浓度减小c正极附近cl的浓度逐渐增大d溶液中cl的浓度基本不变解析：在该原电池中，fe为负极，电极反应为fe2e=fe2，ag为正极，电极反应为2h2e=h2，cl移向负极，但整个溶液中cl的浓度基本保持不变，d正确。答案：d原电池原理的应用例3把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线相连组成原电池。若a、b相连时，a为负极。c、d相连时，电流由d到c。a、c相连时，c极上产生大量气泡。b、d相连时，b极上有大量气泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱的为()aabcd bacdbccabd dbdca解析根据原电池原理，作为负极的金属的活动性比正极金属的活动性强。电子流动方向是负极流向正极，电流方向与电子流动方向相反，溶液中的h在正极上得电子生成h2，因此可依次作出如下判断：活动性ab，cd，ac，db，综合得到结论：金属活动性顺序为acdb，所以b项正确。答案b利用原电池原理比较a、b两种金属活动性强弱的方法：将金属a和b用导线相连后插入稀h2so4或b的可溶性盐溶液中，观察到a极溶解，b极上产生气泡或质量增加