人教版选修4电化学基础

第四章电化学基础

第一节原电池

［目标要求］1.理解原电池的工作原理，能够写出电极反应式和电池反应方程式。2.了

解半反应、盐桥、内电路、外电路等概念。3.会判断原电池的正、负极，能够利用氧化还原

反应设计简单的原电池。

基础落实•］

•、y也

1.原电池定义：将化学能转变为电能的装置。

2.实质：将氧化还原反应的电子转移变成电子的定向移动。即将化学能转化成电能。

3.简单原电池的构成条件：

①活泼性不同的两个电极，②电解质溶液，③形成闭合同路，④能自发进行的氧化还原

反应。

二、原电池的工作原理

工作原理：利用氧化还原反应在不同区域内进行，以适当方式连接起来，获得电流。

以铜锌原电池为例：

1.在ZnSO,溶液中，锌片逐渐溶解,即Zn被氧化,锌原子失电子，形成Zr?+进入溶液,

从锌片上释放的电子，经过导线流向铜片;

CuSO,溶液中，Cu”从铜片上得电子,还原成为金属铜并沉积在铜片上。

锌为负极,发生氧化反应，电极反应式为Zn—2e-=Zn?+；

铜为正极,发生还原反应,电极反应式为CU2++2“=CU。

总反应式为Zn+Cu2+=Zn2++Cu,反应是自发进行的。

2.闭合回路的构成：

外电路：电子从负极到正极,电流从正极到负极,

内电路：溶液中的阴离子移向ZnSO,溶液，阻离子移向CuSO,溶液。

3.盐桥

盐桥中通常装有含琼胶的KC1饱和溶液。当其存在时，随着反应的进行，Zn棒中的Zn

原子失去电子成为Zn"进入溶液中，使ZnSO4溶液中Zn"过多，带正电荷。Cu"获得电子沉积

为Cu,溶液中Cu"过少，S（T过多，溶液带负电荷。当溶液不能保持电中性时，将阻止放电

作用的继续进行。盐桥的存在就避免了这种情况的发生，其中。二向ZnSO,溶液迁移，笈向

CuSO,溶液迁移，分别中和过剩的电荷，使溶液保持电中性，反应可以继续进行。

对点训练•

知识点一原电池

1.下列装置中能构成原电池产生电流的是（）

2.下列各装置能形成原电池的是（）

知识点二原电池的原理

3.将纯锌片和纯铜片按图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

甲乙

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

4.把A、B、C、D四块金属泡在稀112so”中，用导线两两相连可以组成各种原电池。A、B

相连时，A为负极；C、D相连时，D上有气泡逸出；A、C相连时，A极减轻；B、D相连时，B

为正极。则四种金属的活动性顺序由大到小排列为（）

A.A>B>ODB.A>OB>DC.A>C>D>BD.B>D>C>A

知识点三原电池的应用

5.•种新型燃料电池，它以多孔银板为电极插入KOH溶液中，然后分别向两极通入乙烷

和氧气，则有关此电池推断正确的是（）

A.通入乙烷的电极为正极

B.参加反应的乙烷与氧气的物质的量之比为7:2

C.放电一段时间后，KOH的物质的量浓度减少

-f

D.负极反应式为C2H6+6H20-14e=2C0r+18H

6.已知电极材料：铁、铜、银、石墨、锌、铝；电解质溶液：CuCk溶液、Fez（SO,）3溶

液、硫酸。按要求回答下列问题：

（1）电工操作上规定：不能把铜导线和铝导线连接在一起使用。请说明原因

（2）若电极材料选铜和石墨，电解质溶液选硫酸铁溶液，外加导线，能否构成原电池？

。若能，请写出电极反应式，负极：，正极：

____________o（若不能，后两空不填）

（3）设计-制以铁和扁硫酸反应为原理的原电池，要求画出装置图（需标明电极材料及电

池的正、负极）。

课时作业•

【练基础落实】

1.下列关于实验现象的描述不正确的是（）

A.把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面出现气泡

B.用锌片作负极，铜片作正极，在CuSO4溶液中，铜片质量增加

C.把铜片插入三氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁

D.把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，气泡放出的速率加快

2.控制适合的条件，将反应2Fe"+2F=2Fe2++l2设计成如下图所示的原电池。下列

判断不正确的是（）

A.反应开始时，乙中石墨电极上一发生氧化反应

B.反应开始时，甲中石墨电极上的F/+被还原

C.电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态

I）.电流计读数为零后，在甲中溶入FeCk固体，乙中的石墨电极为负极

3.以锌片和铜片为两极，以稀硫酸为电解质溶液组成原电池，当导线中通过2moi电子

时，下列说法正确的是（）

A.锌片溶解了1mol,铜片上析出1molH2

B.两极上溶解和析出的物质的质量相等

C.锌片溶解了31g,铜片上析出了1g压

D.锌片溶解了1mol,硫酸消耗了0.5mol

【练方法技巧】

4.以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。关于该电池的叙述正确的是

（）

质子交换膜

A.该电池能够在高温下工作

+

B.电池的负极反应式为0^.206+61420-246"=6602t+24H

C.放电过程中，H+从正极区向负极区迁移

224

I）.在电池反应中，每消耗1mol氧气，理论上能生成标准状况下COZ气体一能一L

5.据报道，我国拥有的完全自主产权的氢氧燃料电池车已在北京奥运会期间为运动员提

供了服务。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02+2H20+4e^=40H*

B.工作•段时间后，电解液中KOH的物质的量不变

C.该燃料电池的总反应方程式为2H?+02=2压0

D.用该电池电解CuCL溶液，产生2.24LCk（标准状况）时，有0.1mol电子转移

【练综合拓展】

6.某探究活动小组想利用原电池反应检测金属的活动性顺序，有甲、乙两位同学均使用

镁片与铝片作电极,但甲同学将电极放入6moi的稀H2soi中，乙同学将电极放入6moi•L

的NaOH溶液中,如图所示。

片

乙

甲

式：

反应

应的

极反

关电

的有

发生

甲池中

(1)写出

,

极

负

。

极

正

式：

反应

应的

极反

关电

的有

发生

乙池中

(2)写出

,

极

负

。

极

正

o

程式为

离子方

总反应

的金

极材料

构成负

属，则

是金

料若

极材

的电

电池

成原

为“构

均认

同学

两位

与乙

果甲

(3)如

断出

会判

而乙

强，

性更

活动

断出

会判

则甲

”，

活泼

金属

料的

极材

成正

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号)。

素符

写元

强(填

性更

活动

。

？

结论

哪些

如下

得到

，可

此实验

(4)由

质

适的介

选择合

应注意

性顺序

属活动

判断金

池反应

用原电

A.利

性强

的金属

定比铝

性不一

的金属

B.镁

值

实用价

己没有

时，

已过

序表

性顺

活动

金属

说明

实验

C.该

体分析

问题具

应具体

变，

件多

应条

、反

复杂

对象

研究

化学

说明

实验

I).该

做

”的

、负极

中正

电池

断原

接判

表直

顺序

活动性

用金属

“利

证明了

反过来

实验也

(5)上述