2017_2018学年高中化学第四章电化学基础第一节原电池课件新人教版选修4

发布时间:2021-08-01 05:48:22

第一节 原电池
[课标要求 ] 1.了解原电池的工作原理。 2.能正确书写原电池电极反应式和电池反应方程式。 3.能设计简单的原电池。

1.原电池构成“三条件”: (1)正、负两个电极。 (2)电解质溶液。 (3)形成闭合回路。 2.原电池正、负极判断“四方法”: (1)负极:①活泼性较强的金属;②电子流出的一极; ③发生氧化反应的一极;④阴离子移向的一极。 (2)正极:①活泼性较弱的金属或导电的非金属(碳棒); ②电子流入的一极;③发生还原反应的一极;④阳离 子移向的一极。

原电池及其工作原理

1.原电池 (1)概念:将 化学 能转化为 电 能的装置。 (2)实质:利用能自发进行的 氧化还原 反应将化学能转化为电能。 (3)构成条件。 ①两个 活泼性不同 的电极; ② 电解质 溶液; ③形成 闭合 回路; ④自发进行的 氧化还原 反应。

2.原电池的工作原理(以锌铜原电池为例)
装置示意图 锌片 逐渐溶解 ,铜片上有红色物质生成,电流 计指针 发生偏转 Zn 电极 负极 失 电子 流出 氧化 反应 _____
- +

现象 电极 电极名称 得失电子 电子流向 反应类型 电极反应式 总反应式

Cu 电极 正极

得 电子 流入 还原 反应 _____ + - Cu2 +2e ===Cu

Zn-2e ===Zn2 + + Zn+ Cu2 ===Zn2 +Cu

锌铜原电池装置如下

[问题思考 ] 1.锌铜原电池中正、负极材料是什么?写出正、负极反应式。 提示:Zn 作负极,电极反应式为 Zn-2e-===Zn2+;Cu 作正
极,电极反应式为 Cu2++2e-===Cu。
2.原电池装置中,盐桥中离子移动的方向是什么?
提示: 盐桥中的 Cl-移向负极(ZnSO4 溶液), K+移向正极(CuSO4 溶液)。

3.原电池装置中,盐桥的作用是什么?

提示:①形成闭合回路;②保持溶液中电荷守恒,使电池反应 能持续发生。

1.原电池工作原理 (1)原理图示

(2)电极名称与反应类型: 正极→还原反应;负极→氧化反应。 (3)电子流向:负极→正极。 (4)电流方向:正极→负极。 (5)离子流向:阳离子→正极;阴离子→负极。

2.带盐桥原电池装置中两个“半电池” 以锌铜原电池为例,如图

(1)ZnZnSO4 半电池:在 ZnSO4 溶液中,锌片逐渐溶解,即 Zn 被氧化,锌原子失去电子,形成 Zn2 进入溶液,即 Zn-2e
+ -

===Zn2 ;从锌片上释放出的电子,经过导线流向铜片。


(2)CuCuSO4 半电池:CuSO4 溶液中的 Cu2+从铜片上得到 电子,还原为铜单质并沉积在铜片上,即 Cu2++ 2e- ===Cu。 (3)盐桥的作用:电池工作时,盐桥中的 Cl- 会移向 ZnSO4 溶液,K 移向 CuSO4 溶液,使两溶液均保持电中性。当取出盐 桥后,形成断路,反应停止。


1.下列装置中,能构成原电池的是

(

)

解析:酒精为非电解质,A 错误;选项 B 中未使用盐桥,没 有形成闭合回路;C 项中两个电极材料相同,不能形成原电 池。依据原电池的构成条件可知 D 正确。

答案:D

2. 关于如图所示的原电池, 下列说法正确的 是 ( ) A.电子从锌电极通过电流表流向铜电极 B.盐桥中的阴离子向 CuSO4 溶液中迁移 C.锌电极发生还原反应,铜电极发生氧化反应 D.铜电极上发生的电极反应是 2H++e- ===H2↑ 解析:该原电池中,Zn 为负极,Cu 为正极,负极发生氧化反

应,正极发生还原反应,电子由 Zn 电极流向 Cu 电极,A 项正 确,C、D 两项错误;因电子由 Zn 电极流向 Cu 电极,则铜电 极反应是 Cu2++2e- ===Cu,所以盐桥中的阳离子向 CuSO4 溶 液中迁移,阴离子向 ZnSO4 溶液中迁移,B 项错误。答案:A

原电池工作原理的应用

1.加快化学反应速率 构成原电池的反应速率比直接接触的反应速率 快 。 如实验 室制 H2 时,粗锌比纯锌与稀硫酸反应快,或向溶液中滴入几滴 CuSO4 溶液,反应加快。

2.比较金属的活动性强弱 对于酸性电解质,一般是作负极的金属活动性 强 ,作正极 的金属活动性较 弱 。

3.设计原电池 (1)理论上,自发的 氧化还原 反应,可以设计成原电池。 (2)外电路。

(3)内电路:将两电极浸入电解质溶液中,阴、阳离子作

定向移动 。 _________

1.有 a、b、c、d 四个金属电极,有关的实验装置及部分实验 现象如下:

实验装置 a极质量减 b极有气体 d极溶解;c 小;b极质 产生;c极 极有气体产 量增加 无变化 生 电流从a 极流向d 极

部分实验

现象

由此可判断这四种金属的活动性顺序是 A.a>b>c>d C.d>a>b>c B.b>c>d>a D.a>b>d>c

(

)

解析:由第一个装置 a 极溶解,可知 a 极是负极,金属活动 性 a>b,对于第二个装置,依据还原性规律知,金属活动性 b>c,第三个装置的金属活动性 d>c,由第四个装置电流从 a→d,则电子从 d→a,故金属活动性 d>a。

答案:C

2.设计原电池 Zn+2Fe3+===Zn2++2Fe2+,在方框中画出能形成 稳定电流的半电池形式的装置图(标出电极材料、电解质溶液)

2 Zn - 2e ===Zn 负极:________ ,电极反应:___________________; Zn
- +

2Fe +2e ===2Fe 。 正极:________ ,电极反应:___________________ Pt
解析:分析元素化合价的变化可知,Zn 为负极,比 Zn 活泼性 差的金属或非金属(石墨等)作正极,选择与电极材料有相同离 子的溶液作电解质溶液。

3+



2+

[三级训练· 节节过关]

1.原电池是将化学能直接转化为电能的装置,原电池反应的本质 是 A.化合价的升降 C.氧化还原反应 B.离子定向移动 D.电能的储存 ( )

解析:原电池是利用自发的氧化还原反应来实现能量转化的, 即通过两极上的氧化反应和还原反应,把化学能转化为电能。

答案:C

2.结合下图判断,下列叙述不正确的是

(

)

A.Ⅰ、Ⅱ的反应原理均是 Zn+ Cu2 ===Zn2 +Cu
+ +

B.Ⅰ、Ⅱ中均有电子转移,均是把化学能转化为电能 C.随着反应的进行,Ⅰ、Ⅱ中 CuSO4 溶液颜色均渐渐变浅 D.取 a 中溶液,加足量 Ba(NO3)2 溶液,过滤后向滤液中加 AgNO3 溶液,有沉淀产生
解析

解析:Ⅰ中发生的是化学反应,没有电能产生,Ⅱ中发生的是 电化学反应,化学能转化为电能,但二者的反应原理都是 Zn+ Cu2 ===Zn2 +Cu, A 项正确, B 项错误; 随着反应的进行, Ⅰ、
+ +

Ⅱ中(Cu2+ )逐渐减小,溶液颜色均渐渐变浅,C 项正确;在原电 池工作过程中,盐桥中的 Cl-移向负极,即 a 中溶液含有 Cl-, 故取 a 中溶液, 加足量 Ba(NO3)2 溶液, 过滤后向滤液中加 AgNO3 溶液,有 AgCl 沉淀产生,D 项正确。

答案:B
返回

3.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 (如图 )。以下有关该原电池的叙 述正确的是 ( ) ②正极反应为 Ag + ④将


①在外电路中, 电流由铜电极流向银电极 e ===Ag


③实验过程中取出盐桥,原电池仍继续工作

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.①② C.②④

B.③④ D.②③
解析

解析: 由于活动性: Cu>Ag, 则 Cu 作负极, 电解质溶液为 Cu(NO3)2 溶液; Ag 作正极,电解质溶液为 AgNO3 溶液,盐桥形成闭合回 路。①在外电路中,电流由银电极流向铜电极,错误;②正极为 溶液中 Ag+得到电子被还原为 Ag, 电极反应式为 Ag++e- ===Ag, 正确;③实验过程中取出盐桥,因为不能形成闭合回路,所以原 电池不能继续工作,错误;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,正确。

答案:C
返回

4. 为了避免锌片与 Cu2 直接接触发生反应而影响原电池的放电 该装置为锌铜原电池,总反应式为 Zn+Cu2+===Cu+Zn2+, 效率,有人设计了如下装置,按要求完成以下填空: 电池工作时,观察到①电流计指针发生偏转,②锌片不断溶 解,③铜片上有红色物质析出,


电流计指针发生偏转, (1)此装置工作时,可以观察到的现象是 ___________________

锌片逐渐溶解,铜片上有红色物质析出 ___________________________________________________ ,
Zn+Cu ===Zn +Cu 电池总反应式为____________________________________ 。
2+ 2+

内部文件,请勿外传

内部文件,请勿外传

锌半电池,铜和铜盐溶液 (2) 以上电池中,锌和锌盐溶液组成 ________ 2- 电池工作时, ZnSO4 溶液中 SO 4 向负极 ( 锌电极 ) 移动, 2- CuSO4 溶液中 SO4 向盐桥移动, 组成铜半电池 ________,中间通过盐桥连接起来。 而盐桥中的 K+向正极区(CuSO4 溶液)移动,Cl-向负极区 (ZnSO4 溶液)移动,这样靠离子的移动形成闭合回路。 - 锌电极 移动,硫酸铜 (3)电池工作时,硫酸锌溶液中 SO2 4 向 ________ 其中 Zn 与 ZnSO4 溶液组成锌半电池,Cu 与 CuSO4 溶液组 - 成铜半电池。 盐桥 移动。 溶液中 SO2 4 向 ________
(4)此盐桥内为饱和 KCl 溶液,盐桥是通过 ________ 离子 移动来导
+ 正极区(CuSO4 溶液) 。 电的。在工作时,K 移向 ___________________


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