第一節(jié)原電池,第四章電化學(xué)基礎(chǔ),學(xué)習(xí)目標(biāo)定位 1.通過(guò)銅鋅原電池的分析，了解原電池的工作原理。 2.會(huì)正確判斷原電池的正極和負(fù)極。 3.學(xué)會(huì)書寫電極反應(yīng)式，掌握書寫電極反應(yīng)式的技巧與方法。,新知導(dǎo)學(xué),達(dá)標(biāo)檢測(cè),內(nèi)容索引,新知導(dǎo)學(xué),1.原電池的構(gòu)造與工作原理 銅鋅原電池如圖所示，請(qǐng)回答下列問題： (1)有關(guān)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象： 鋅片 ，銅片 ，硫酸銅溶液顏色 ； 電流表的指針 ，裝置中的能量變化是 。,一、原電池的工作原理,溶解,加厚變亮,變淺,發(fā)生偏轉(zhuǎn),化學(xué)能,轉(zhuǎn)化為電能,(2)電極名稱和電極反應(yīng)： 鋅電極為 極，發(fā)生 反應(yīng)，電極反應(yīng)式是Zn2e=Zn2； 銅電極為 極，發(fā)生 反應(yīng)，電極反應(yīng)式是Cu22e=Cu； 電池總反應(yīng)的離子方程式是ZnCu2=Zn2Cu。 (3)電子流動(dòng)方向和電流方向 外電路：電子由 電極經(jīng)過(guò)導(dǎo)線流向 電極，電流由 電極流向 電極； 內(nèi)電路：陽(yáng)離子移向 ，陰離子移向 。,負(fù),氧化,正,還原,鋅,銅,銅,鋅,銅電極(正極),鋅電極(負(fù)極),(4)原電池構(gòu)成的條件：具有 不同的兩個(gè)電極，二者直接或間接地連在一起，插入 中，且能自發(fā)地發(fā)生氧化還原反應(yīng)。下列圖示裝置能形成原電池的是 。,活動(dòng)性,電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì),AD,原電池原理示意圖,(1)原電池原理是將 進(jìn)行，還原劑在 極上失去電子發(fā)生 反應(yīng)，電子通過(guò)導(dǎo)線流向 極，氧化劑在 極上得到電子發(fā)生 反應(yīng)。 (2) 為電子流出極，相對(duì)活潑，通常是活動(dòng)性較 的金屬或某些還原劑，電極被 ，發(fā)生 反應(yīng)。 (3) 為電子流入極，相對(duì)不活潑，通常是活動(dòng)性較 的金屬或非金屬導(dǎo)體，一般是電解質(zhì)溶液中的氧化性強(qiáng)的離子被還原或電極上附著物本身被 ，發(fā)生 反應(yīng)。,氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分開,負(fù),氧化,正,正,還原,負(fù)極,強(qiáng),氧化,氧化,正極,差,還原,還原,2.鹽橋原電池(或雙液原電池) 按右圖所示裝置完成實(shí)驗(yàn)，并回答下列問題：,(1)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，能觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象： 鋅片 ，銅片 ； 電流表指針 ； 硫酸銅溶液的顏色 。 (2)離子移動(dòng)方向 硫酸鋅溶液中： 向鹽橋移動(dòng)； 硫酸銅溶液中： 向銅極移動(dòng)； 鹽橋中：K移向 區(qū)(CuSO4溶液)，Cl移向 區(qū)(ZnSO4溶液)。,溶解,加厚變亮,發(fā)生偏轉(zhuǎn),變淺,Zn2,Cu2,正極,負(fù)極,(3)若取出裝置中的鹽橋，電流表的指針是否還會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)？， 原因是。,不偏轉(zhuǎn),取出鹽橋，該裝置不能構(gòu)成閉合回路，不能形成原電池,原電池中鹽橋的作用 (1)構(gòu)成 ，形成原電池。 (2)避免 與電解質(zhì)溶液直接反應(yīng)，有利于最大程度地將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。 (3)鹽橋中的 定向遷移，使溶液保持電中性，反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行，能長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定放電。,閉合回路,電極,陰、陽(yáng)離子,3.由原電池相關(guān)知識(shí)判斷正誤(正確的打“”，錯(cuò)誤的打“”) (1)原電池中電子流出的一極是正極，發(fā)生氧化反應(yīng)( ) (2)原電池中電流的方向是負(fù)極導(dǎo)線正極( ) (3)雙液原電池中的鹽橋是為了連通電路，所以也可以用金屬導(dǎo)線代替 ( ) (4)在原電池中陽(yáng)離子移向正極，陰離子移向負(fù)極( ) (5)銅、鋅與硫酸組成的原電池中，鋅為負(fù)極，質(zhì)量減少，銅為正極，質(zhì)量不變( ),原電池正極和負(fù)極的判斷依據(jù),例1關(guān)于下圖所示的原電池，下列說(shuō)法正確的是 A.電子從鋅電極通過(guò)電流表流向銅電極 B.鹽橋中的陰離子向硫酸銅溶液中遷移 C.銅電極發(fā)生還原反應(yīng)，其電極反應(yīng)是2H2e=H2 D.取出鹽橋后，電流表仍會(huì)偏轉(zhuǎn)，銅電極在反應(yīng)前后質(zhì)量不變,答案,解析,解析鋅片作負(fù)極，銅片作正極，電子從負(fù)極流向正極，A選項(xiàng)正確； 鹽橋中的陰離子向負(fù)極移動(dòng)，B選項(xiàng)錯(cuò)誤； 負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，銅電極發(fā)生的反應(yīng)為Cu22e=Cu，C選項(xiàng)錯(cuò)誤； 取出鹽橋后不能形成原電池，電流表不偏轉(zhuǎn)，銅電極在反應(yīng)后質(zhì)量增加，D選項(xiàng)錯(cuò)誤。,例2根據(jù)原電池的工作原理，寫出下列電池的電極反應(yīng)式。 (1)將鐵片、銅片用導(dǎo)線連接后，置于稀硫酸中，形成原電池： 正極反應(yīng)式是_； 負(fù)極反應(yīng)式是_； 原電池總反應(yīng)的離子方程式是_。,答案,2H2e=H2,Fe2e=Fe2,Fe2H=Fe2H2,(2)有人用原電池原理除去銀器皿表面的黑色硫化銀，其處理方法：將一定濃度的食鹽溶液放入一鋁制容器中，再將變黑的銀器浸入溶液中，放置一段時(shí)間后，有臭雞蛋氣味的氣體放出，銀表面的黑色會(huì)褪去而銀不會(huì)損失。在此形成的原電池中： 負(fù)極反應(yīng)式是_； 正極反應(yīng)式是_； 總反應(yīng)方程式是_。,答案,解析,2Al6e=2Al3,3Ag2S6e=6Ag3S2,3Ag2S2Al6H2O=6Ag2Al(OH)33H2S,解析要善于抓住題示信息?！昂谏嗜ザy不會(huì)損失”，必然發(fā)生變化：Ag2SAg，顯然這是原電池的正極反應(yīng)：3Ag2S6e=6Ag3S2，負(fù)極反應(yīng)應(yīng)為活潑金屬發(fā)生氧化反應(yīng)：2Al6e=2Al3，正極生成的S2和負(fù)極生成的Al3在溶液中都能水解且相互促進(jìn)：2Al33S26H2O=2Al(OH)33H2S，有臭雞蛋氣味的硫化氫氣體產(chǎn)生。原電池的總反應(yīng)為上述三個(gè)反應(yīng)式的加合：3Ag2S2Al6H2O=6Ag2Al(OH)33H2S。,方法點(diǎn)撥,一般電極反應(yīng)式的書寫方法 (1)判斷原電池的正、負(fù)極，即找出氧化劑和還原劑。 (2)結(jié)合介質(zhì)的酸堿性確定還原產(chǎn)物和氧化產(chǎn)物。 (3)寫出電極反應(yīng)式，將兩式相加得總反應(yīng)式。,例3根據(jù)下列原電池的總反應(yīng)式，寫出其電極反應(yīng)式。 (1)利用反應(yīng)2CuO22H2SO4=2CuSO42H2O可制備硫酸銅，若將該反應(yīng)設(shè)計(jì)為原電池，其負(fù)極反應(yīng)式是_， 正極反應(yīng)式是_。,答案,解析,2Cu4e=2Cu2,O24e4H=2H2O,解析將總方程式拆成氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)兩個(gè)半反應(yīng)，還原劑在負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)：2Cu4e=2Cu2；氧化劑在正極上發(fā)生還原反應(yīng)：O24e4H=2H2O。,(2)某原電池總反應(yīng)為2FeO 3H2=Fe2O34OHH2O，在該原電池中： 負(fù)極反應(yīng)式是_； 正極反應(yīng)式是_。,答案,解析,3H26e6OH=6H2O,解析將總方程式拆成氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)兩個(gè)半反應(yīng)，還原劑在負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)：3H26e6OH=6H2O；氧化劑在正極上發(fā)生還原反應(yīng)：2FeO 5H2O6e=Fe2O310OH。,方法點(diǎn)撥,已知總反應(yīng)式，書寫電極反應(yīng)式的方法 (1)分析原電池總反應(yīng)式中各元素的化合價(jià)變化情況，找出氧化劑及其對(duì)應(yīng)的還原產(chǎn)物，氧化劑發(fā)生的反應(yīng)即為正極反應(yīng)；找出還原劑及其對(duì)應(yīng)的氧化產(chǎn)物，還原劑發(fā)生的反應(yīng)即為負(fù)極反應(yīng)。 (2)當(dāng)氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物由多種元素組成時(shí)，還應(yīng)注意電解質(zhì)參與的反應(yīng)。 (3)若有一電極反應(yīng)式較難書寫，可先寫較易寫出的電極反應(yīng)式，然后利用總反應(yīng)式減去該電極反應(yīng)式即可得到另一電極反應(yīng)式。,1.比較金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱 對(duì)于酸性電解質(zhì)，一般是負(fù)極金屬的活動(dòng)性 ，正極金屬的活動(dòng)性 。 例如：a和b兩種金屬，用導(dǎo)線連接后插入稀硫酸中，觀察到a極溶解，b極上有氣泡產(chǎn)生，則a為 極，b為 極，金屬活動(dòng)性a b。 2.加快氧化還原反應(yīng)的速率 構(gòu)成原電池的反應(yīng)速率比直接接觸反應(yīng)的速率 。 例如：實(shí)驗(yàn)室制取氫氣時(shí)，粗鋅比純鋅與稀硫酸反應(yīng)速率 ；或向溶液中滴入幾滴硫酸銅溶液，產(chǎn)生氫氣的速率 。,二、原電池原理的應(yīng)用,較強(qiáng),較弱,負(fù),正,快,快,加快,3.設(shè)計(jì)化學(xué)電池 (1)理論上，任何自發(fā)的 反應(yīng)都可以設(shè)計(jì)成原電池。 (2)外電路： 性較強(qiáng)的物質(zhì)在負(fù)極失去電子， 性較強(qiáng)的物質(zhì)在正極上得到電子。 (3)內(nèi)電路：將兩電極浸入電解質(zhì)溶液中，陰、陽(yáng)離子作 移動(dòng)。,氧化還原,還原,氧化,定向,例4依據(jù)氧化還原反應(yīng)：Cu2Ag=Cu22Ag設(shè)計(jì)的原電池如圖所示。,答案,解析,請(qǐng)回答下列問題： (1)電極X的材料是_，電解質(zhì)溶液Y是_。,銅,硝酸銀溶液,解析原電池中負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上發(fā)生還原反應(yīng)，鹽橋起到形成閉合回路、平衡電荷的作用。由總反應(yīng)方程式可知電極X的材料是Cu，發(fā)生氧化反應(yīng)，電解質(zhì)溶液Y是可溶性銀鹽溶液，常用AgNO3溶液。電極反應(yīng)式如下，負(fù)極：Cu2e=Cu2，正極：2Ag2e=2Ag，電子由負(fù)極(Cu)流出，經(jīng)外電路流向正極(Ag)。,(2)銀電極的電極反應(yīng)式是_； X電極的電極反應(yīng)式是_。 (3)外電路中的電子是從_極流向_極。 (4)該原電池的正極是_，還可以選用_等材料。 (5)如果將裝置圖中的兩個(gè)燒杯換成一個(gè)燒杯，是否還需要硫酸銅溶液？_。,答案,2Ag2e=2Ag,Cu2e=Cu2,負(fù)(或銅),正(或銀),銀,鉑、石墨,不需要,方法點(diǎn)撥,原電池的設(shè)計(jì)方法“兩極一液一連線” (1)根據(jù)電池總反應(yīng)式寫出正極和負(fù)極的電極反應(yīng)式。 (2)電極材料的選擇：電池的電極必須導(dǎo)電。一般電池中的負(fù)極必須能夠與電解質(zhì)溶液反應(yīng)，容易失去電子，因此負(fù)極一般是活潑的金屬材料，所以正極和負(fù)極不能用同一種材料，兩個(gè)電極可以是活潑性不同的兩種金屬或一種金屬和一種非金屬。 (3)電解質(zhì)溶液的選擇：電解質(zhì)溶液是為正極提供放電的物質(zhì)，一般能夠與負(fù)極發(fā)生反應(yīng)。 (4)形成閉合回路。,例5四種金屬片兩兩相連浸入稀硫酸中都可組成原電池。相連時(shí)，外電路電流從流向；相連時(shí)，為正極；相連時(shí)，上有氣泡逸出；相連時(shí)，的質(zhì)量減少。據(jù)此判斷這四種金屬活動(dòng)性由大到小的順序是 A. B. C. D.,答案,解析,解析利用原電池的形成和工作原理解決問題。在外電路中，電流從正極流向負(fù)極，則作原電池的負(fù)極，作正極，故活動(dòng)性； 活動(dòng)性相對(duì)較弱的金屬作原電池的正極，故金屬的活動(dòng)性； 有氣泡產(chǎn)生的電極發(fā)生的反應(yīng)為2H2e=H2，為原電池的正極，故活動(dòng)性； 質(zhì)量減少的電極發(fā)生氧化反應(yīng)生成金屬離子而溶解，為負(fù)極，故活動(dòng)性，由此可得金屬活動(dòng)性：。,學(xué)習(xí)小結(jié),達(dá)標(biāo)檢測(cè),1.在如圖所示的水果(檸檬)電池中，外電路上的電流從X電極流向Y電極。若X為鐵，則Y可能是 A.鋅 B.石墨 C.銀 D.銅,答案,1,2,3,4,5,解析,解析電流的方向與電子的移動(dòng)方向相反，由已知條件知電子由Y電極流向X電極，因此Y電極的金屬活動(dòng)性強(qiáng)于鐵，故Y電極只能為選項(xiàng)中的鋅。,2.(2017福建四地六校高二月考)某原電池裝置如圖所示。下列有關(guān)敘述中正確的是 A.電池工作中，鹽橋中的Cl向負(fù)極移動(dòng) B.負(fù)極反應(yīng)式：2H2e=H2 C.工作一段時(shí)間后，兩燒杯中溶液pH均不變 D.Fe作正極，發(fā)生氧化反應(yīng),答案,解析,1,2,3,4,5,解析根據(jù)原電池工作原理，陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，鹽橋的作用是構(gòu)成閉合回路和平衡兩燒杯中的電荷，所以Cl向負(fù)極移動(dòng)，故A正確； 鐵作負(fù)極：Fe2e=Fe2，正極反應(yīng)式為2H2e=H2，故B錯(cuò)誤； 左燒杯中pH基本不變，右燒杯中消耗H，c(H)減小，pH增大，故C錯(cuò)誤； 總電極反應(yīng)式為Fe2H=Fe2H2，鐵作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，故D錯(cuò)誤。,1,2,3,4,5,3.下列有關(guān)圖甲和圖乙的敘述不正確的是 A.均發(fā)生了化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的過(guò)程 B.Zn和Cu既是電極材料又是反應(yīng)物 C.工作過(guò)程中，電子均由Zn經(jīng)導(dǎo)線流向Cu D.相同條件下，圖乙比圖甲的能量利用效率高,答案,解析,1,2,3,4,5,解析兩個(gè)裝置都為原電池裝置，均發(fā)生化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的過(guò)程，故A正確； 根據(jù)原電池的工作原理，鋅比銅活潑，鋅作負(fù)極、銅作正極，銅本身不是反應(yīng)物，故B錯(cuò)誤； 鋅作負(fù)極，電子從負(fù)極經(jīng)外電路流向正極，故C正確； 圖乙中裝置產(chǎn)生的電流在一段時(shí)間內(nèi)變化不大，但圖甲裝置產(chǎn)生的電流在較短時(shí)間內(nèi)就會(huì)衰減，故D正確。,1,2,3,4,5,4.有a、b、c、d四種金屬，將a與b用導(dǎo)線接起來(lái)，浸入電解質(zhì)溶液中，a不易腐蝕；將b、d分別投入等濃度的鹽酸中，d比b反應(yīng)劇烈；將銅浸入a的鹽溶液里，無(wú)明顯變化；如果把銅浸入c的鹽溶液里，有金屬c析出。據(jù)此判斷它們的金屬活動(dòng)性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)?A.acdb B.dabc C.dbac D.badc,答案,解析,1,2,3,4,5,1,2,3,4,解析兩種活潑性不同的金屬和電解質(zhì)溶液構(gòu)成原電池，一般情況下，較活潑的金屬作負(fù)極，負(fù)極上金屬失電子發(fā)生氧化反應(yīng)被腐蝕，較不活潑的金屬作正極，將a與b用導(dǎo)線連接起來(lái)，浸入電解質(zhì)溶液中，a不易腐蝕，所以金屬活動(dòng)性：ba。金屬和相同的酸反應(yīng)時(shí)，活動(dòng)性強(qiáng)的金屬反應(yīng)劇烈，將b、d分別投入等濃度的鹽酸中，d比b反應(yīng)劇烈，所以活動(dòng)性：db。 金屬與鹽的置換反應(yīng)中，較活潑的金屬能置換出較不活潑的金屬，將銅浸入a的鹽溶液中，無(wú)明顯變化，說(shuō)明金屬活動(dòng)性：aCu； 如果把銅浸入c的鹽溶液中，有金屬c析出，說(shuō)明金屬活動(dòng)性：Cuc。所以金屬活動(dòng)性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)閐bac。,5,5.由A、B、C、D四種金屬按下表中裝置圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。,1,2,3,4,5,根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象回答下列問題： (1)裝置甲中負(fù)極的電極反應(yīng)式是_。,1,2,3,4,A2e=A2,解析甲、乙、丙均為原電池裝置。依據(jù)原電池原理，甲中A不斷溶解，則A為負(fù)極、B為正極，活動(dòng)性AB； 乙中C極增重，即析出Cu，則B為負(fù)極，活動(dòng)性BC； 丙中A上有氣泡即H2產(chǎn)生，則A為正極，活動(dòng)性DA，隨著H的消耗，pH變大。,答案,解析,5,(2)裝置乙中正極的電極反應(yīng)式是_。 (3)裝置丙中溶液的pH_(填“變大”“變小”或“不變”)。 (4)四種金屬活動(dòng)性由強(qiáng)到弱的順序是_。,1,2,3,4,Cu22e=Cu,答案,變大,DABC,5,