2017-2018版高中化学 第4章 电化学基础 第1节 原电池学案(新人教版)选修4

1、第一节主电池1.了解主电池的工作原理以及配置主电池的条件。(重点)可以正确地写电极反应式和电池反应式。(严重困难点)可以设计简单的主电池。原始电池的工作原理基础初探整理教材1.原电池：利用氧化还原反应原理将化学能转变为电能的装置。2.基本电池配置条件基本电池工作原理(以锌铜基本电池为例)设备现象锌逐渐溶解，铜碎片析出红色物质，电流表指针偏转电极名称Zn电极-阴极Cu电极-阳极得失电子失去电子得到电子电子流流出流入反应类型氧化反应还原反应电极反应式Zn-2e-=Zn2Cu2 2e-=Cu总反应式Zn Cu2=Zn2 Cu升华探索思考探索锌和铜分别通过导体连接到电流表，并浸泡在装有CuSO4溶液的

2、烧杯中，装置如图所示。问题事故：(1)正金属表面如何变化，如图所示？电流表指针偏了吗？请分析铜和锌的反应。提示 Zn牙齿腐蚀，Cu有固体析出。电流表指针偏转。Zn片段：Zn-2e-=Zn2铜：Cu2 2e-=Cu(2)在绘图装置中，实验进行一段时间后，电流表指针偏转的角度减小，最终电流不通过。同时锌表面逐渐完全被铜覆盖。这是什么原因？如何避免这种情况？提示 Zn与CU2反应。Zn CU2=CU Zn2，被ZN片复盖。为了防止这种事情发生，可以利用念教。认知升华主电池工作原理1.主电池配置示例：图CuZn主电池两种设备的比较：设备I的还原剂Zn和氧化剂Cu2+直接接触容易发生能量损失。设备II可

3、以避免能量损失。装置II重盐桥的作用是提供离子迁移途径，导电性。3.工作原理问题组崇光问题组1主电池配置1.下一个反应是不能用主电池设计的()a . CaCO 3 2 HCl=CaCl 2 CO2H2OB.2ch3 oh 3 O2=2 CO2 4h2oC.zn 2 HCl=zncl2 H2D.4al 3 O2 6h2o=4al (oh) 3a项不是氧化还原反应，不能设计成原电池。回答 a2.(主要电池的电极名称的叙述有误。)A.发生氧化反应的极化阴极B.正电子流入的单极C.比较不活泼的金属是阴极D.电流流出的极双极分析在原电池中比较活跃的金属以阴极发生氧化反应。相对不活泼的金属(或非金属导体)

4、以阳极发生还原反应。回答 c3.(1)以下设备属于主电池_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。(2)在选定的主电池上，_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _是阴极，_ _ _ _ _ _ _ _ _反应发生，_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _(3)牙齿基本电池反应的化学方程式为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

5、_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _分析 (1)构成原电池的条件：两个活跃电极；形成电解质溶液封闭回路。自发的氧化还原反应。根据牙齿条件，属于初级电池。(2)(3) 中，Fe为阴极，发生氧化反应，Cu为正极，发生还原反应，Cu表面起泡，反应本质上为Fe H2SO4=FeSO4 H2。回答 (1)(2)Fe氧化Cu Cu表面产生气泡(3)Fe h2so 4=feso 4 H2问题组2基本电池工作原理4.锌铜原电池装置如图所示，阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，以下相关叙述正确()A.铜电极上的氧化B.电池运行一段时间后，甲池中的c(SO)减少C.

6、电池运行一段时间后，b池溶液的总质量增加。D.阴阳离子通过交换膜向阴极和阳极移动，在溶液中保持电荷平衡分析 A. CU为阳极，电极上发生还原反应，错误。b .在电池工作期间，SO不参与电极反应，因此甲池中的c(SO)基本保持不变，并发生错误。c .电池运行时甲地应变为Zn-2e-=Zn2，乙地反应为Cu2 2e-=Cu，甲地中Zn2通过正离子交换膜进入乙池，在溶液中保持电荷平衡，用电极d .问题间信息表明，负离子不能通过正离子交换膜。错了。回答 c5.如图所示，用导线连接锌和铜，放到稀硫酸中。(1)锌片的现象是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _，电极反应式是

7、_ _ _ _ _ _ _ _ _ _(2)铜的现象是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _(3)电流通过_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _对于阳极，_ _ _ _ _ _ _ _ _ _是阴极。(4)在反应过程中，如果0.2 mol电子发生转移，则产生的氢在标准条件下体积为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。(5)把电解质溶液改为硫酸铜溶液，能形成原电池吗？(？_ _ _ _ _ _ _ _ _(填充“能量”或“否”)。可能的话，电极反应性_ _

8、 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _否则，原因_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _回答 (1)锌片熔化后变薄，Zn-2e-=Zn2(2)泡沫喷出2h 2e-=H2(3)铜、锌、铜和锌(4)2.24

9、L(5)能量阴极：Zn-2e-=Zn2阳极：Cu2 2e-=Cu原电池原理的应用基础初探整理教材主电池设计理论上可以自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。实际设计时，请注意以下方面：(1)外部电路阴极(复原性强的物质)阳极(相对稳定的金属或导电的非金属)。(2)内部电路将阳极浸入电解质溶液中，使阴阳离子正向运动。(3)闭合电路升华探索思考探索根据电极材料Fe、Cu、石墨、电解质溶液CuCl2溶液、FeCl3溶液、NaOH溶液选择适当的材料和溶液，使用原电池原理设计实验装置并设计Cu2+、Fe3+的氧化性强弱。问题事故：(1)怎样证明氧化性：Fe3 Cu2？提示使用反应：2f E3+Cu=2fe

10、 2 Cu2；氧化性：氧化剂(Fe3)氧化剂(Cu2)。请画出相关原电池装置地图(包括盐桥)。提示(3)主电池的阳极反应类型是什么？阴极反应类型是什么？提示还原反应，氧化反应(4)阳极区和阴极区的现象是什么？提示阴极：Cu条继续溶解。阳极：溶液从黄色变成浅绿色。(5)使用电极反应式和电池反应方程式。提示阴极：Cu-2e-=Cu2阳极：2fe3 2e-=2fe2总反应：2fe3 Cu=2fe2 Cu2认知升华应用基本电池工作原理1.一次电池正极和负极的判断2.加速氧化还原反应。例如：当锌与稀硫酸反应时，添加少量CuSO4溶液可加快H2的生成速度。比较金属活动强弱4.主电池设计(1)电极材料的选择

11、。阴极一般是活跃的金属材料。阳极一般使用活性低于阴极的金属材料或石墨等惰性电极。(2)电解质溶液的选择。电解质溶液一般必须能与阴极反应。如果两个“反反应”牙齿各在两个烧杯中进行，则左、右两个烧杯的电解质溶液必须具有与电极材料相同的阳离子。问题组崇光问题组1利用主电池判断金属的活动性1.4茄子金属片连接2 2块，浸入稀硫酸中，均可构成原电池。连接，外部电路电流从流向。连接，阳极；连接的时候气泡脱落。连接时质量下降。因此，从大到小判断牙齿四茄子金属活动性的顺序是()A.b .C.d .分析利用原电池的形成和工作原理解决问题。在外部电路中，电流从阳极流向阴极，到基本电池的阴极，到阳极的活动性；活动性

12、较低的金属用作原电池的阳极，因此金属的活动性；带气泡的电极上发生的反应为2H 2E-=H2，因为是原电池的阳极，所以活动性；质量下降的电极发生氧化反应，产生金属离子溶解，阴极，因此活性，从而得到金属活动性：。回答 b2.根据下图，以下离子方程式中的错误是()a . 2ag(s)Cd2(AQ)=2ag(AQ)CD(s)b . CO2(AQ)CD(s)=co(s)Cd2(AQ)c . 2ag(AQ)CD(s)=2ag(s)Cd2(AQ)d . 2ag(AQ)co(s)=2ag(s)CO2(AQ)解释在主题图中，可以根据“”或“-”确定正极和负极，金属用作电极，因此负极金属的活动性比正极金属强，并且

13、可以与原电池装置相结合来确定金属的活性。CdCo和CoAg，即CdCoAg。金属Cd比Ag强，不能发生A抗反应。金属活动性表明，最后三种茄子离子反应都可以自发进行。回答 a问题组2利用主电池反应加速反应率3.在锌和100 mL 1 mol/L盐酸反应实验中，在溶液中加入少量的1焦酸钠，溴化铜，醋酸铜(均可溶)，测定H2生成速度(mL/min)，预计3个茄子方案的速度大小为()。A. B. C.d . 931醋酸钠和盐酸反应降低氢离子浓度，反应率降低。溴化铜和锌反应取代铜，形成铜锌原电池，提高了反应率。醋酸铜既有降低反应率的因素，也有提高反应速度的因素，很难判断哪个因素为主。速度上最大的答案是c

14、。回答 c(4.10毫升浓度为1 mol/L的盐酸与过量的锌粉反应，添加适量的以下溶液可以减缓反应速率，但不影响产氢量。)A.K2SO4B.NaClC.cuso 4d。Na2CO3分析 Zn与稀盐酸反应。ZN 2 HCL=ZNCL 2 H2，添加物质降低反应率会降低C (H)。但是不影响产生氢的物质量，这表明最终电离产生的N (H)牙齿保持不变。A.K2SO4是江珊强碱盐，不发生水解，溶液中性，溶液中的水对盐酸起到稀释作用，减少C (H)，但不消耗H，因此N (H)保持不变，按宗旨正确。B.NaCl和HCl没有反应。不能减慢反应速度。错误。c .加入CuSO4溶液后，会发生Zn和位移反应。Cu

15、so4 Zn=Cu znso4，生成的Cu和Zn，盐酸构成原电池。反应速度快，与主题不符。错误；错误。d .添加Na2CO3溶液后与盐酸反应。Na2CO3 2 HCl=2 NaCl H2O CO2，减少溶液中的c (h)，但CO2气体逸出回答 AB问题组3设计主电池5.原电池反应的离子方程式为Zn Cu2=Zn2 Cu，原电池的准确构成为()图解号码：选项abcd正剧ZnCuCuZn阴极CuZnZnCu电解质溶液CuCl2溶液H2SO4溶液库索4溶液CuCl2溶液活泼的金属是阴极，能引起电解质溶液和自发氧化还原反应。回答 c学业分层评价(20)(建议花费的时间：45分钟)学术规范1.铜锌主电池

16、中的铜电极为()，如图所示A.阴极B.提高质量C.发生还原反应的极D.发生氧化反应的极点分析牙齿装置是原电池，Zn极电子流出是阴极发生氧化反应。Cu极电子流入阳极，发生还原反应，但质量没有提高。回答 c2.下一个烧杯里的是稀硫酸，铜电极上能产生气泡的是()分析 b，c选项没有化学反应。d选项Zn与稀释H2SO4反应，但设备不能形成闭合环，只有A满足要求。回答 a3.以下关于主电池的陈述中正确的是()A.在外部电路中，电子从正极流向负极B.在主电池中，只有金属锌用作阴极C.当主电池工作时，阳离子向阳极方向移动。D.当主电池工作时，阳离子向阴极方向移动。分析在主电池外部电路中，电子从阴极流向阳极。原电池的活跃金属不一定是ZN牙齿，而是阴极。随着反应的进行，正离子在阳极中恢复，电解质溶液的正离子移向阳极，负离子移向阴极。回答 c4.将纯锌和纯铜