人教版选修4第四章 第一节 原电池学案.DOC

第四章电化学基础第一节原电池重难点一 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。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，活泼性较弱。7根据某电极(x)附近ph的变化判断析氢或吸氧的电极反应发生后，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，金属活动性较强。特别提醒应用此要点，须注意：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。重难点二 电极反应式的书写方法书写电极反应式时，按照负极发生氧化反应，正极发生还原反应，首先正确判断出电极反应产物，然后结合反应物及转移电子数量写出反应式，再结合质量守恒、电荷守恒配平各电极反应式。两电极反应式相加则得总反应式。结合具体的情况，我们可以概括为以下两种情况：(1)根据两个电极反应式，写出总反应式。使两个电极反应式得失电子数相等后，将两式相加，消去相同的化学式。(2)根据总反应式，写电极反应式一般分四个步骤：列物质，标得失，选离子，配电荷，配个数，巧用水，两式加，验总式。重难点三 原电池原理的应用1依据原电池原理比较金属活动性强弱(1)电子由负极流向正极，由活泼金属流向不活泼金属，而电流方向是由正极流向负极，二者是相反的。(2)在原电池中，活泼金属作负极，发生氧化反应；不活泼金属作正极，发生还原反应。(3)原电池的正极通常具备特定的现象：有气体生成，或电极质量增加或不变等；负极通常不断溶解，质量减少。2根据原电池原理，把各种氧化还原反应设计成电池从理论上讲，任何一个自发的氧化还原反应，都可以设计成原电池。关键是选择合适的电解质溶液和两个电极。(1)电解质溶液的选择电解质是使负极放电的物质。因此电解质溶液一般要能够与负极发生反应。或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反应(如空气中的氧气)。但如果两个半反应分别在两个容器中进行(中间连接盐桥)，则左右两个容器中的电解质溶液选择与电极材料相同的阳离子。如，在铜锌硫酸构成的原电池中，负极金属锌浸泡在含有zn2的电解质溶液中，而正极铜浸泡在含有cu2的溶液中。(2)电极材料的选择在原电池中，选择还原性较强的物质作为负极；氧化性较强的物质作为正极。并且，原电池的电极必须导电。电池中的负极必须能够与电解质溶液反应，容易失去电子，因此负极一般是活泼的金属材料(也可以是还原性较强的非金属材料如h2、ch4等)。正极和负极之间产生的电势差是电子(阴、阳离子)移动的动力。例1将纯锌片和纯铜片按如图所示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是()a两烧杯中铜片表面均无气泡产生b甲中铜片是正极，乙中铜片是负极c两烧杯中溶液的ph均增大d产生气泡的速率甲比乙慢答案c解析因乙烧杯中锌片和铜片没有接触，故不能构成原电池，a、b皆错；因甲烧杯中zn、cu用导线连接后构成原电池，加快了zn的溶解，故d错；又因两烧杯中的zn都能与稀h2so4反应产生h2而消耗h+，故c正确。原电池设计前后并不改变反应进行的方向，甲、乙的总反应相同。原电池反应将氧化还原反应分成两部分进行，反应速率加快，且将化学能转变为电能。 例2关于如图所示装置的叙述，正确的是()a铜是负极，铜片上有气泡产生 b铜片质量逐渐减少c电流从锌片经导线流向铜片 d氢离子在铜片表面被还原答案d解析本题主要考查有关原电池的知识。由所给图示可知zn为原电池负极，失去电子被氧化，电子经导线流向正极铜电极，溶液中的氢离子在正极得到电子而被还原为h2。原电池只分正极、负极，不用阴极、阳极表示，电流与电子流的方向相反。在判断电流方向时，易与电子流向混淆。在外电路，电流从正极流向负极，而电子流向则与电流方向相反。例3把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。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()aabcdbacdb ccabd dbdca答案b解析应用原电池原理比较金属活泼性时，注意电子流向、电流方向、正负极、氧化反应、还原反应与活泼性的关系。根据原电池原理，作为负极的金属活动性比正极金属的活动性强。电子流动方向是由负极流向正极，电流方向与电子流动方向相反，因此可依次作出如下判断：活动性：ab；cd；ac；db。综合得结论：金属活动性acdb，故应选b。例4利用反应zn2fecl3=zncl22fecl2设计一个原电池。在方格内画出实验装置图，并指出正极为e，电极反应式为_；负极为_，电极反应式为_。答案装置如图pt(或其它合理答案)2fe3+2e-=2fe2+znzn-2e-=zn2+解析本题的创新之处在于将原电池的原理进行逆向思维，以培养同学们的逆向思维能力。其思路为：首先将已知的反应拆成两个半反应(即失电子和得电子的反应)：zn-2e-=zn2+,2fe3+2e-=2fe2+；然后结合原电池的工作原理分析可知，该电极的负极应用锌作材料，正极要保证fe3得到负极失去的电子，一般可用不能还原fe3的材料(如铂、碳棒等)作正极，电解质溶液只能用fecl3溶液。将氧化反应及还原反应通过原电池两极反应进行放大，不仅便于理解和巩固氧化还原反应中的一些概念，而且可通过电子的定向移动更直观、更深入理解电子守恒或化合价升高或降低数目相等等理论，该处是物理、化学的综合试题的交接点，应引起重视。1判断下图中装置，哪些能形成原电池()答案d解析a项装置盛放的是酒精，属于非电解质，不能形成原电池；b项装置两电极材料完全相同，不能形成原电池；c项装置不能形成原电池，不能自发发生氧化还原反应；d项装置能形成原电池，符合形成原电池的条件，且能发生反应：zncu2=zn2cu。2下列关于原电池的叙述正确的是()a构成原电池的正极和负极必须是两种不同的金属b原电池是将化学能转化为电能的装置c在原电池中，电子流出的一极是负极，该电极被还原d原电池放电时，电流的方向是从负极到正极答案b解析构成原电池的正、负极可以用金属与非金属，如碳作电极；原电池中电子流出的一极发生氧化反应；电流的方向是从正极流向负极，与电子流动的方向是相反的。3已知空气锌电池的电极反应为：锌片：zn2oh2e=znoh2o，碳棒：o2h2o2e=2oh。据此判断，锌片是()a正极，并被还原 b正极，并被氧化c负极，并被还原 d负极，并被氧化答案d解析方法一由zn2oh2e=znoh2o可知：zn失去电子被氧化，电子由锌片流出，锌片是负极，得出d正确。方法二由活泼金属是负极，排除a、b选项；由负极(或负极上)发生氧化反应，排除c，得出d正确。4在用锌和稀硫酸反应制取氢气时，加入少量cuso4溶液，其目的是()a防止产生过多的h2 b降低生成h2的速率c提高生成h2的量 d加快反应速率答案d解析因为锌可以将铜从cuso4溶液中置换出来，生成的铜附着在锌的表面，在硫酸中形成原电池，促进氢气的生成，加快反应的进行。5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逐渐变小答案c解析根据该原电池工作的总反应，zn2h=zn2h2只要原电池不断工作，该反应就不断发生，溶液中c(h)就逐渐减小，溶液的ph将不断增大。6.如图所示的装置，在盛有水的烧杯中，铁圈和银圈的连接处吊着一根绝缘的细丝，使之平衡。小心地向烧杯中央滴入cuso4溶液。(1)片刻后可观察到的现象是(指悬吊的金属圈)()a铁圈和银圈左右摇摆不定b铁圈和银圈仍保持平衡状态不变c铁圈向下倾斜，银圈向上倾斜d银圈向下倾斜，铁圈向上倾斜(2)产生上述现象的原因是什么？_。答案(1)d(2)铁圈和银圈构成原电池，其中铁圈做负极，发生反应：fe2e=fe2，使铁圈质量减小；银圈做正极，发生反应：cu22e=cu，生成的铜附着在银圈上，使银圈质量增加7(1)将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池，两电极间连接一个电流计。锌片上发生的电极反应：_；银片上发生的电极反应：_。(2)若该电池中两电极的总质量为60 g，工作一段时间后，取出锌片和银片洗净干燥后称重，总质量为47 g，试计算：产生氢气的体积(标准状况)；通过导线的电量。(已知na6.021023 mol1，电子电量为1.601019c)答案(1)zn2e=zn22h2e=h2(2)4.5 l3.8104 c解析(1)锌片、银片与稀硫酸构成原电池锌片为负极，发生氧化反应：zn2e=zn2银片为正极，发生还原