高中化学化学反应原理学案131原电池的工作原理

第3节化学能转化为电能——电池第1课时原电池的工作原理[学习目标定位]1.以铜锌原电池为例，熟悉原电池的工作原理。2.会正确判断原电池的正极和负极。3.学会原电池电极反应式的书写方法。一原电池的工作原理1.按右图所示装置，完成实验并回答下列问题：(1)有关的实验现象是①锌片________，铜片________________，CuSO4溶液颜色________。②检流计的指针________________，该装置中的能量变化是________能转化为____能。(2)电子流动方向和电流方向①外电路：电子由________电极经过导线流向______电极，电流由________电极流向________电极。②内电路：电流由____电极流向____电极。(3)电极反应：负极反应式是________________________________；正极反应式是________________________________；总反应式是___________________________。(4)用温度计测量溶液的温度，其变化是________________________________，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。2．按下图所示装置，完成实验，并回答下列问题：(1)实验过程中，你能观察到的实验现象是_________________________________________________________________。(2)用温度计测量溶液的温度，其结果是________________________________，由此可说明____________________________________________________________________。(3)离子移动方向①硫酸锌溶液中：________向盐桥方向移动；②硫酸铜溶液中：________向铜极方向移动；③盐桥中：K＋移向________极区(CuSO4溶液)，Cl－移向________极区(ZnSO4溶液)。(4)若取出装置中的盐桥，检流计的指针是否还会发生偏转？为什么？3．实验结论：与问题1中的原电池装置相比较，问题2中双液原电池具有的特点是(1)具有盐桥。取下盐桥，无法形成________________，反应不能进行。(2)两个半电池完全隔开，Cu2＋无法移向锌片，防止____________与________反应，有利于最大程度地将__________转化为________。1.原电池的工作原理2．原电池正负极的判断3．原电池的设计从理论上讲，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：一般能与________反应，或者溶解在溶液中的物质(如O2)与________反应。(2)电极材料：一般较活泼的金属作为________，较不活泼的金属或非金属导体作为________。1．关于下图所示的原电池，下列说法正确的是()A．电子从锌电极通过检流计流向铜电极B．盐桥中的阴离子向硫酸铜溶液中迁移C．锌电极发生氧化反应；铜电极发生还原反应，其电极反应是2H＋＋2e－=H2↑D．取出盐桥后，检流计仍会偏转，铜电极在反应前后质量不变2．根据氧化还原反应：2Ag＋(aq)＋Cu(s)=Cu2＋(aq)＋2Ag(s)，画出原电池示意图并在图中加入检流计，注明电极材料名称和电解质溶液，其中盐桥为饱和KNO3琼脂溶液。请回答下列问题：(1)银电极为电池的________极，写出两电极的电极反应式：Ag电极：________________________________________________________________；Cu电极：________________________________________________________________。(2)外电路中的电子是从________电极流向________电极。(3)盐桥中向CuSO4溶液中迁移的离子是________(填字母)。A．K＋B．NOeq\o\al(－,3)C．Ag＋D．SOeq\o\al(2－,4)二原电池的电极判断及电极反应式的书写1．原电池电极(正极、负极)的判断依据有多种。试填写下表：判断依据正极负极电极材料电子流向电极反应电极现象2.将铁片、铜片用导线连接后，置于稀硫酸中，形成原电池，其正极反应式________________________________________________________________________；负极反应式____________________________________________________________；总反应方程式___________________________________________________________。3．有一纽扣电池，其电极分别为Zn和Ag2O，以KOH溶液为电解质溶液，电池的总反应为Zn＋Ag2O＋H2O=2Ag＋Zn(OH)2。(1)Zn发生________反应，是________极，电极反应式是________________________________。(2)Ag2O发生________反应，是________极，电极反应式是____________________________。1.一般电极反应式的书写方法(1)定电极，标得失。按照负极发生氧化反应，正极发生还原反应，判断出电极反应产物，找出得失电子的数量。(2)看环境，配守恒。电极产物在电解质溶液的环境中，应能稳定存在，如碱性介质中生成的H＋应让其结合OH－生成水。电极反应式要依据电荷守恒和质量守恒、得失电子守恒等加以配平。(3)两式加，验总式。两电极反应式相加，与总反应方程式对照验证。2．已知电池总反应式，书写电极反应式(1)分析化合价，确定正极、负极的反应物与产物。(2)在电极反应式的左边写出得失电子数，使得失电子守恒。(3)根据质量守恒配平电极反应式。(4)eq\x(复杂电极反应式)＝eq\x(总反应式)－eq\x(简单的电极反应式)3．利用反应Cu＋2FeCl3=CuCl2＋2FeCl2设计成如下图所示原电池，回答下列问题：(1)写出电极反应式：正极________________________________________________________________________；负极________________________________________________________________________。(2)图中X溶液是________，Y溶液是________。(3)原电池工作时，盐桥中的________(填“阳”或“阴”)离子向X溶液方向移动。4．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为电极，但甲同学将电极放入6mol·L－1的稀H2SO4中，乙同学将电极放入6mol·L－1的NaOH溶液中，如图所示。(1)写出甲池中发生的有关电极反应的反应式：负极________________________________________________________________________，正极________________________________________________________________________。(2)写出乙池中发生的有关电极反应的反应式：负极________________________________________________________________________，正极________________________________________________________________________。总反应离子方程式为__________________________________________________________。1．用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥(装有琼脂­KNO3的U形管)构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是()①在外电路中，电流由铜电极流向银电极②正极反应为Ag＋＋e－=Ag③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同A．①②B．②③C．②④D．③④2．某小组为研究电化学原理，设计了如图所示装置。下列叙述不正确的是()A．a和b不连接时，铁片上会有金属铜析出B．a和b用导线连接时，铜片上发生的反应为Cu2＋＋2e－=CuC．无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色D．a和b用导线连接后，电流由铁电极经导线流向铜电极3．某电池的总反应为Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋，能实现该反应的原电池是()正极负极电解质溶液ACuFeFeCl3溶液BCFeFe(NO3)2溶液CFeZnFe2(SO4)3溶液DAgFeCuSO4溶液4.某原电池装置如图所示。下列有关叙述中正确的是()A．Fe为正极，发生氧化反应B．工作一段时间后，两烧杯中溶液pH均不变C．负极反应：2H＋＋2e－=H2↑D．工作一段时间后，NaCl溶液中c(Cl－)增大5．(1)向等质量的两份锌粉a、b中分别加入过量的稀H2SO4，同时向a中加入少量CuSO4溶液，下列产生氢气的体积(V)与时间(t)的关系基本正确的是________。(2)利用反应2Cu＋O2＋2H2SO4=2CuSO4＋2H2O可制备CuSO4，若将该反应设计为原电池，其正极电极反应式为______________________________________________________________________________________________________________________________。

答案精析一新知导学1．(1)溶解加厚变亮变浅②发生偏转化学电(2)①锌铜铜锌②锌铜(3)Zn－2e－=Zn2＋Cu2＋＋2e－=CuZn＋Cu2＋=Zn2＋＋Cu(4)溶液的温度略有升高还有部分Cu2＋直接在锌电极上得电子被还原，部分化学能转化成热能2．(1)①锌片溶解，铜片加厚变亮；②检流计指针发生偏转；③CuSO4溶液的颜色变浅(2)溶液的温度不升高(或无变化)CuSO4溶液中的Cu2＋不能移向锌片得电子被还原(3)①Zn2＋②Cu2＋③正负(4)不偏转。如果要使检流计指针发生偏转，则该装置中必须形成闭合回路，若取出盐桥，很显然该装置未构成闭合回路，检流计指针不会发生偏转。3．(1)闭合回路(2)负极ZnCu2＋化学能电能归纳总结1．氧化反应电流还原反应阴阳2．(从上到下，从左到右)弱入出阳还原强出入阴氧化3．(1)负极负极(2)负极正极活学活用1．A2.(1)正2Ag＋＋2e－=2AgCu－2e－=Cu2＋(2)CuAg(3)B解析由反应方程式可知，该电池的电极反应式为正极：2Ag＋＋2e－=2Ag，负极：Cu－2e－=Cu2＋。所以负极应为Cu，正极为Ag，电解质溶液应为CuSO4溶液和AgNO3溶液，外电路中的电子从Cu极流向Ag极。盐桥中的K＋移向正极(Ag极)，NOeq\o\al(－,3)移向负极(Cu极)。二新知导学1．(从左到右，从上到下)不活泼金属或非金属导体活泼金属电子流入电子流出还原反应氧化反应电极增重或产生气体电极减轻2．2H＋＋2e－=H2↑Fe－2e－=Fe2＋Fe＋H2SO4=FeSO4＋H2↑解析负极失去电子，发生氧化反应；正极得到电子，发生还原反应。根据活泼性，铁为负极。3．(1)氧化负Zn－2e－=Zn2＋(2)还原正Ag2O＋2e－＋H2O=2Ag＋2OH－活学活用3．(1)2Fe3＋＋2e－=2Fe2＋Cu－2e－=Cu2＋(2)FeCl3CuCl2(3)阳解析该原电池中Cu为负极，电极反应式为Cu－2e－=Cu2＋；C为正极，电极反应式为2Fe3＋＋2e－=2Fe2＋。X应为FeCl3溶液，Y应为CuCl2溶液。原电池工作时，盐桥中的阳离子向正极(C)移动。4．(1)Mg－2e－=Mg2＋2H＋＋2e－=H2↑(2)2Al＋8OH－－6e－=2[Al(OH)4]－6H2O＋6e－=6OH－＋3H2↑2Al＋2OH－＋6H2O=2[Al(OH)4]－＋3H2↑解析(1)甲池中电池总反应方程式为Mg＋H2SO4=MgSO4＋H2↑，Mg为负极，电极反应式为Mg－2e－=Mg2＋；Al为正极，电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑。(2)乙池中电池总反应方程式为2Al＋2NaOH＋