三河一中系列导学案(18)之一原电池原理

1、第4章电化学基础第一节原电池学习目标1了解原电池的工作原理。2. 能表示电极反应式和电池反应方程式。3. 能设计原电池装置。学习重点：原电池原理及构成条件；原电池电极反应方程式的书写;学习难点：原电池电极反应方程式的书写 自主预习：感悟教材学与思一、原电池能转化为能的装置。a是 ,b是 ，外电路电子由出电极反应式和总反应方程式：原电池装置，是借助 将.电极通过导线流向 电极，请分别写a极：:b 极：总反应方程式：。问题探究1:盐桥内盛放的是什么物质？其作用是什么?二、原电池工作原理1. 原电池工作原理是把反应分开进行，还原剂在极上失去电子发生反应，电子通过导线流向 极，氧化剂在 极上得到电子发

2、生 反应。2. 原电池形成的条件(1) 一电极其中一个相对来说较活泼，另一个相对来说较不活泼。一溶液。形成。(4)能自发地发生反应。3. 原电池电极及电极反应特点(1) 极为电子流岀极，相对活泼。通常是活动性较强的金属或某些还原剂，电极被，发生反应。(2) 一极为电子流入极，相对不活泼，通常是活动性较差的金属或非金属导体，一般是电解质溶液中的氧化性较强的离子被还原或电极上附着物本身被，发生反应。问题探究2:如何判断一个装置是否是原电池？互动课堂要点一核心突破导与练原电池的判定先分析有无外接电源，有外接电源的为电解池，无外接电源的可能为原电池；然后依据原电池的形成条件分析判断，主要是“四看”：一

3、看电极一稠极为导体且存在活泼性差异（燃料电池的电极一般为惰性电极 ）。二看溶液一极插入电解质溶液中。 三看回 路一形成闭合回路或两极直接接触。四看本质一有无自发的氧化还原反应发生。特别提醒:多池相连，但无外接电源时，两极活泼性差异最大的一池为原电池，其他各池可看做电解池。例1如图所示的番茄水果电池中外电路上的电流从电极X流向（A线所连接的电极）电极Y（B线所连接的电极），若X为铁，则Y可能是（）A. 镁B .铜C .石墨D .铂变式训练：一个原电池反应2丰 的离子方程式是Zn+ CuABCD=Zn2+ + Cu,该原电池的正正极ZnCuCuZn确组成是（）负极CuZnZnCu电解质溶液CuCl

4、2HSQCuSQCuCl2要点二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

5、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Q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。例2有甲、乙两位同学均想利用原电池反应检测金属的活动性顺序，两人均使用镁片和铝片作电极，但甲同学将电极放入6mol/L的HSQ溶液中，乙同学将电极放入6mol/L的NaOH溶液中，如图：下列关于电极的判断正确的是 （）A. 甲中镁作负极，乙中

6、镁作负极B. 甲中镁作负极，乙中铝作负极C. 甲中铝作正极，乙中铝作正极D. 甲中镁作正极，乙中铝作正极变式训练：如图是Zn和Cu形成的原电池，某实验兴趣小组做完实验后，在读书卡片上记录如下：在卡片上，描述合理的是（）稀 II2 so4NO 28 Date : 2012.10.28实验后的记录：Zn为正极，Cu为负极。向负极移动。电子流动方向Zn Cl。Cu极上有H2产生。 若有1mol电子流过导线，则产生 H2为0.5mol。 正极的电子反应式为：Zn 2e-=Zn2+。A. B. C .D.要点三原电池原理的应用1. 加快氧化还原反应的速率女口：在锌与稀硫酸反应时加入少量CuSQ溶液能使产

7、生 Hz的速率加快。2 寻求和制造干电池和蓄电池等化学能源。3 比较金属活动性强弱女口：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ab。 4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。5 设计化学电池例如：以2FeCl3+ Cu=2FeCb+ CuClz为依据，设计一个原电池。(1) 将氧化还原反应拆成氧化反应和还原反应两个半反应，分别作原电池的负极和正极的电极反应式。负极：Cu 2e_ =CiT 正极：2Fe3+ + 2e_ =2Fe2

8、+(2) 确定电极材料：如发生氧化反应的物质为金属单质，可用该金属直接作负极；如为气体(如H2)或溶液中的还原性离子，可用惰性电极(如Pt、碳棒)作负极。发生还原反应的电极材料必须不如负极材料活泼。本例中可用铜棒作负极，用铂丝或 碳棒作正极。(3) 确定电解质溶液一般选用反应物中的电解质溶液即可。如本例中可用FeCb溶液作电解液。(4) 构成闭合回路。注：设计原电池时，若氧化还原方程式中无明确的电解质溶液，可用水作电解质，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 H2SQ。例3由A B C、D四种金属按下表中装置图进行实验。装置现象二价金属A不断溶解C

9、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是 。(3) 装置丙中溶液的pH(填“变大” “变小”或“不变”)。 四种金属活泼性由强到弱的顺序是 。变式训练：有A B C D四种金属，将 A与B用导线连接起来，浸入电解质溶液中，B不易腐蚀。将 A、D分别投入等浓度的盐酸中，D比A反应剧烈。将铜浸入 B的盐溶液里，无明显变化。如果把铜浸入C的盐溶液里，有金属 C析出。据此，判断它们的活动性由D. BADC强到弱的顺序是()A. DCABB. DABC C . DBAC要点四 原电池的改进一k桥电流计Znii 盟桥 幣u1

10、.改进的原电池 一k桥原电池(如图)ZnSOCuS(原电池由两个半电池组成，在铜锌原电池中，锌和锌盐溶 液组成锌半电池，铜和铜盐溶液组成铜半电池，中间通过 盐桥连接起来。(1) 盐桥中装有饱和 KCl溶液和琼脂制成的胶冻，防止导管中溶液流出。(2) 盐桥的作用：a.使整个装置构成闭合回路，避免两溶液直接接触；b.盐桥中阳离子移向正极区，阴离子移向负极区，使两溶液保持电中性，从而使氧化还原反应持续进行。(3) 盐桥原电池告诉我们，一个原电池可以看成两个半电池，负极是还原性较强的物质， 向外电路提供电子，发生氧化反应；正极是氧化性较强的物质，从外电路得到电子，发 生还原反应。外电路：电子由负极流向

11、正极，内电路：阴离子移向负极，阳离子移向正 极，内外电路形成闭合回路。2优点：使原电池中氧化剂和还原剂近乎完全隔离，并在不同区域之间实现了电子的定 向移动，使原电池能持续、稳定地产生电流。3.该原电池的两个半反应：锌半电池：Zn 2e=Zn2+ ;铜半电池：Cu2+ 2e=Cu。例3根据氧化还原反应：Zn+ Fe2+ =Zn2+ + Fe,设计一个带盐桥的原电池，注明电极及 外电路电子流向，书写电极反应。易错点某种氢氧燃料电池的电解液为KOH溶液。下列有关该电池的叙述不正确的是（）A .正极反应式为：O2 + 2H2O+ 4e =4OHB. 工作一段时间后，电解液中的KOH的物质的量不变C.

12、该燃料电池的总反应方程式为：2H2+ O2=2H 2O D .该电池中通 H2的电极为正极成功体验:演练提升测与评1.某原电池的离子方程式是 Zn + Cu2 + =Z n2 + Cu，该原电池正确的组成是 （）正极负极电解质溶液ACuZnHCIBZnCuCuSO4CCuZnCuSO4DCuZnZnCl22. 下列反应可用于设计原电池的是（）A . H2SO4 + 2NaOH=Na 2SO4+ 2H2OB. 2FeCl3+ Fe=3FeCl 2C. Mg3N2 + 6H2O=Mg（OH） 2 J + 2NH3?D. NaCI + AgNO 3=NaNO 3 + AgCl J3. 在盛有稀H2S

13、O4的烧杯中放入用导线连接的锌片和铜片，下列叙述正确的是（）A .正极附近的SO2离子浓度逐渐增大B .电子通过导线由铜片流向锌片C.正极有 Q逸出D.铜片上有 H2逸出4. 下列各组金属均用导线相连，并插入对应液体中，其中不能组成原电池的是（）A. Zn|H2SQ（稀）|CB . Cu|AgNO（aq）|Ag C . Zn|CCI 4|Cu D . Cu|FeCI 3（aq）|C5. 将Fe片和石墨用导线相连，一组插入稀fSQ中，一组插入FeCh的溶液中，分别形 成了原电池。（1）这两个原电池中，正极分别是 。A.石墨、石墨B.石墨、Fe片 C . Fe片、Fe片D. Fe片、石墨（2）写出插入稀H2SQ中形成原电池的正极反应式（离子方程式）（3）写出插入FeCl3溶液中形成原电池的电池总反应式（同上）6. 氢氧燃料电池是一种高效能、低污染的新型电池，主要用于航天领域，它的电极材料 一般为活化电极，具有很强的催化活性，如铂电极、活性炭电极等。电解质溶液一般为4