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选修4第四章电化学基础 第一节原电池 复习回顾 1 原电池是 的装置 原电池反应的本质是 反应 将化学能转化为电能 氧化还原反应 2 如右图所示 组成的原电池 1 当电解质溶液为稀H2SO4时 Zn电极是 填 正 或 负 极 其电极反应为 该反应是 填 氧化 或 还原 下同 反应 Cu电极是 极 其电极反应为 该反应是 反应 2 当电解质溶液为CuSO4溶液时 Zn电极是 极 其电极反应为 该反应是 反应 Cu电极是 极 其电极反应为 该反应 反应 负 Zn 2e Zn2 氧化 正 2H 2e H2 还原 负 Zn 2e Zn2 氧化 正 Cu2 2e Cu 还原 1 能自发进行氧化还原反应2 两个活泼性不同的导体作电极3 有电解质溶液4 形成闭合回路 原电池的构成条件 练习 判断下列装置是否能形成原电池 A B C D E F CDE 氧化反应 还原反应 e A Cu 原电池的工作原理 锌片失去电子 铜离子得到电子 两极之间溶液离子的定向移动和外部导线中电子的定向移动 构成闭合回路 使两个电极反应不断进行 发生有序的电子转移过程 产生电流 锌片腐蚀 不断溶解 铜片上有红色物质析出 电流表指针发生偏转 一段时间实验现象 锌片被红色物质覆盖 电流表读数不断减小 实验探究一 Zn也会和CuSO4直接反应存在缺陷 2 不使用时 该原电池能否长期保存 1 为什么电流表读数不断减小 因为铜在锌表面析出后 与CuSO4溶液一起形成了原电池 产生的电流并没有经过电流表 所以电流表的读数不断减小 当锌片表面完全被铜覆盖后 相当于两个电极都是铜 已不能发生原电池反应 所以最后无电流产生 实验探究一 现象再分析 1 此原电池不能获得稳定电流的根本原因是什么 2 怎么避免这一 隐患 的发生 原因分析 实验探究一 Cu Zn CuSO4溶液 Zn2 SO42 A 1 烧杯中加什么溶液 实验设计 不与锌反应的溶液 一般加金属对应的盐溶液 为什么 2 安培表指针会偏转吗 3 怎样构成闭合回路 实验探究二 盐桥中通常装有含KCl饱和溶液的琼脂K 和Cl 在盐桥中能移动 信息提示 盐桥 交流研讨 1 在盐桥插入之前 检流计指针是否发生偏转 2 在盐桥插入之后 检流计指针是否发生偏转 3 左右烧杯中各发生了什么反应 4 该装置与普通锌铜原电池相比 有什么不同的地方 半电池 包括电极材料和电解质溶液 两个隔离的半电池通过盐桥连接起来 实验探究二 SO42 Zn2 e e SO42 Cu2 K 盐桥工作示意图 Cu Zn K Cl K Cl K Cl K Cl K Cl Cl K K Cl K K K Cl Cl K Cl Cl Cl 1 勾通内电路 2 平衡电荷 使溶液呈电中性 锌半电池 铜半电池 电极反应 负极 正极 总反应 Cu2 2e Cu Zn 2e Zn2 Zn Cu2 Zn2 Cu 锌铜原电池 盐桥 问题解决 电池符号 Zn ZnSO4 CuSO4 Cu负极盐桥正极 二 加入盐桥后由两个半电池组成的原电池工作原理 还原性强的材料作负极 失电子被氧化电解质溶液中氧化性强的离子在正极得电子被还原电子由负极经导线流向正极两极之间通过盐桥构成闭合回路 知识小结 一 盐桥的作用 1 勾通内电路2 平衡电荷 使溶液呈电中性 半电池中 另半电池 外电路中 内电路中 银半电池 铜半电池 电极反应 负极 正极 总反应 Cu 2e Cu2 2Ag 2e 2Ag Cu 2Ag Cu2 2Ag 铜银原电池 盐桥 AgNO3溶液 CuSO4溶液 问题解决 请根据离子反应 Fe Cu2 Fe2 Cu设计一个带盐桥的原电池 知识应用 知识递进 优点 1 有效避免了电极材料与电解质溶液的直接反应 增加了原电池的使用寿命 2 离子在盐桥中作定向移动 减少了离子的混乱 使离子移动更加有序 电流持续稳定 提高了原电池的使用效率 高考真题 依据氧化还原反应 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 发生的电极反应为 X电极上发生的电极反应为 3 外电路中的电子是从电极流向电极 Cu AgNO3 正 X Ag Cu 2e Cu2 2Ag 2e 2Ag 练习反馈 三 原电池正 负极的判断 特别提醒 判断电极时 不能简单地依据金属的活动性顺序来判断 要看反应的具体情况 如 1 Al在强碱溶液中比Mg更易失电子 Al作负极 Mg作正极 2 Fe Al在浓HNO3中钝化后 比Cu更难失电子 Cu作负极 Fe Al作正极 B C B 判断右边原电池的正 负极 并写出电极反应式 CuC FeCl3溶液 负极 Cu失电子Cu 2e Cu2 正极 Fe3 得电子2Fe3 2e 2Fe2 Cu 2FeCl3 CuCl2 2FeCl2 先写出总反应 即负极与电解质溶液反应 拆成离子方程式 Cu 2Fe3 Cu2 2Fe2 根据化合价升降判断正负极 四 电极方程式的书写 1 简单原电池电极方程式的写法 2 复杂原电池电极方程式的书写 1 方法点拨 写电极方程式的时候 要根据 得电子显负电 失电子显正电 的原则 利用 电荷守恒 通过巧用H OH 和水写出电极方程式 2 一般先写出简单一极的反应式 再用总反应式做差得出另一极的反应式 3 两极同时书写时注意使两极电子得失相等 请写出右边原电池的电极方程式 总反应方程式 负极 Al 失e 2Al 6e 2Al3 2Al3 8OH 2AlO2 4H2O 负极总反应 2Al 8OH 6e 2AlO2 4H2O 正极 总反应 负极反应 6H2O 6e 6OH 3H2 拆成离子方程式 2Al 2OH 2H2O 2AlO2 3H2 根据化合价升降判断正负极 2Al 2NaOH 2H2O 2NaAlO2 3H2 1 利用原电池原理设计新型化学电池 2 改变化学反应速率 如实验室用粗锌与硫酸反应制取氢气 3 进行金属活动性强弱比较 4 电化学保护法 即将金属作为原电池的正极而受到保护 如在铁器表面镀锌 五 原电池原理的应用 5 解释某些化学现象 1 比较金属活动性强弱 例1 下列叙述中 可以说明金属甲比乙活泼性强的是 C 将甲乙作电极组成原电池时甲是负极 A 甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中 乙溶解 甲上有H2气放出 B 在氧化 还原反应中 甲比乙失去的电子多 D 同价态的阳离子 甲比乙的氧化性强 C 原电池原理应用 2 比较反应速率 例2 下列制氢气的反应速率最快的是 粗锌和1mol L盐酸 B A 纯锌和1mol L硫酸 纯锌和18mol L硫酸 C 粗锌和1mol L硫酸的反应中加入几滴CuSO4溶液 D D 原电池原理应用 例3 下列装置中四块相同的Zn片 放置一段时间后腐蚀速率由慢到快的顺序是 4 2 1 3 练习 判断下列哪些装置构成了原电池 若不是 请说明理由 若是 请指出正负极名称 并写出电极反应式 2H 2e H2 负极 总反应 正极 Zn 2e Zn2 Zn 2H Zn2 H2 负极 正极 总反应 正极 负极 总反应 Zn 2e Zn2 2H 2e H2 Zn 2H Zn2 H2 Fe 2e Fe2 Cu2 2e Cu Fe Cu2 Fe2 Cu Fe CuSO4 Cu FeSO4 负极 正极 总反应 Zn 2e Zn2 Cu2 2e Cu Zn Cu2 Zn2 Cu 或Zn CuSO4 ZnSO4 Cu 负极 正极 总反应 Fe 2e Fe2 2H 2e H2 Fe 2H Fe2 H2 或Fe H2SO4 FeSO4 H2 2 如图所示 在铁圈和银圈的焊接处 用一根棉线将其悬在盛水的烧杯中 使之平衡 小心的向烧杯中央滴入CuSO4溶液 片刻后可观察到的现象是 3