《高中化学（人教版）选修四配套课件：4.1 原电池 探究导学课型（教师用书配套课件）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中化学（人教版）选修四配套课件：4.1 原电池 探究导学课型（教师用书配套课件）（103页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第四章电化学基础第一节原电池 自主预习 一 电化学及其分类1 电化学的概念 研究 相互转换的装置 过程和效率的科学 化学能与电能 2 电化学的分类 原电池 电解池 二 原电池及其工作原理1 原电池 1 概念 将 转化为 的装置 2 实质 利用能自发进行的 反应将化学能转化为电能 化学能 电能 氧化还原 3 构成条件 活泼性不同 电解质 氧化还原 2 原电池的工作原理 以锌铜原电池为例 负极 正极 变细 变粗 失电子 得电子 流出 流入 流入 流出 阴离子移向负极 阳离子移向正极 氧化反应 还原反应 Zn 2e Zn2 Cu2 2e Cu Zn Cu2 Zn2 Cu 预习小测 1 下图中能组成原
2、电池产生电流的是 解析 选B A D两项中电极与电解质溶液之间不发生反应 不能构成原电池 B项符合原电池的三个构成条件 且Zn能与H2SO4溶液反应 两电极发生的反应分别是Zn 2e Zn2 2H 2e H2 C项中酒精不是电解质 故不是原电池 2 下列反应不可用于设计成原电池的是 A CaCO3 2HCl CaCl2 CO2 H2OB 2CH3OH 3O2 2CO2 4H2OC Zn 2HCl ZnCl2 H2 D 4Al 3O2 6H2O 4Al OH 3 解析 选A A项不是氧化还原反应 不能设计成原电池 3 对于原电池的电极名称 叙述错误的是 A 发生氧化反应的一极为负极B 正极为电子
3、流入的一极C 比较不活泼的金属为负极D 电流流出的一极为正极 解析 选C 原电池中相对活泼的金属为负极 发生氧化反应 相对不活泼的金属 或非金属导体 为正极 发生还原反应 4 可以将反应Zn Br2 ZnBr2设计成原电池 下列4个电极反应 Br2 2e 2Br 2Br 2e Br2 Zn 2e Zn2 Zn2 2e Zn其中表示放电时负极和正极反应的分别是 A 和 B 和 C 和 D 和 解析 选C 放电时负极反应物为Zn 失电子被氧化 正极反应物为Br2 得电子被还原 5 关于如图所示装置的叙述 正确的是 A 铜是负极 铜片上有气泡产生B 铜片质量逐渐减少C 电流从锌片经导线流向铜片D 氢
4、离子在铜片表面被还原 解析 选D 分析题给装置知 该装置为原电池 锌作负极 发生氧化反应 电极反应式为 Zn 2e Zn2 铜作正极 发生还原反应 电极反应式为 2H 2e H2 A 铜是正极 铜片上有气泡产生 错误 B 铜片质量不变 错误 C 电流从正极经导线流向负极 即由铜片经导线流向锌片 错误 D 氢离子在铜片表面被还原 正确 6 如图所示 下列叙述中正确的是 A 正极发生氧化反应B 电子由铜通过导线流向锌C 负极有O2逸出D 铜上有H2逸出 解析 选D 该装置是原电池 其中Zn是原电池的负极 Cu是原电池的正极 A 正极发生还原反应 错误 B 电子由锌通过导线流向铜 错误 C 负极上Z
5、n失去电子产生Zn2 进入溶液 错误 D 在正极氢离子得到电子产生氢气 因此铜上有H2逸出 正确 7 有关如图所示原电池的叙述 正确的是 盐桥中装有含琼胶的KCl饱和溶液 A 铜片上发生氧化反应B 取出盐桥后 电流计依然发生偏转C 反应中 盐桥中的K 会移向CuSO4溶液D 反应前后铜片质量不改变 解析 选C 左侧Cu2 放电 发生还原反应 A项错误 取出盐桥后 未形成闭合回路 无电流 B项错误 盐桥中阳离子向正极迁移 C项正确 左池中有铜析出 铜片质量增加 D项错误 探究1 原电池原理 互动探究 1 原电池构成条件 1 任何化学反应都可以设计成原电池吗 提示 不是 只有自发进行的氧化还原反应
6、才能设计成原电池 2 带有盐桥的原电池中盐桥的作用是什么 提示 形成闭合回路 保持溶液中电荷守恒 使电池反应能持续发生 3 原电池必须有两种不同的电解质溶液吗 提示 不必要 可以使用一种溶液 也可以用两种溶液 使用两种溶液时必须用盐桥连接 放电时间会更长 4 只有金属才能作电极材料吗 提示 只要能导电 非金属如石墨也可以作原电池的正极材料 有一些金属氧化物也能够用于作原电池的正极材料 5 在原电池中 金属活动性强的电极一定作负极吗 提示 不一定 原电池的正负极不只与金属活动性相对强弱有关 还与电解质溶液有关 如Mg Al和NaOH溶液构成的原电池中 活动性Mg比Al强 但却是Al作负极 2 原
7、电池工作原理 1 原电池中哪些微粒的定向移动形成了电流 提示 在外电路中 电子从负极流向正极形成电流 内电路中 阴离子向负极移动 阳离子向正极移动形成电流 2 原电池中正 负极发生反应的类型各是什么 提示 负极发生氧化反应 正极发生还原反应 3 在用锌粒与稀盐酸反应制取氢气时 往往向反应液中滴加几滴硫酸铜溶液 结果发现反应加快 这是什么原因 提示 因为锌与Cu2 发生置换反应生成了少量的铜单质 附在锌的表面构成了铜锌原电池 从而加快反应速率 4 原电池两极转移的电子数有何关系 提示 原电池中 负极上失去电子发生氧化反应 正极上得到电子发生还原反应 根据氧化还原反应中电子守恒定律知 正极上得电子
8、总数与负极上失电子总数相等 探究总结 1 原电池工作原理 1 电极名称与反应类型 正极 还原反应 负极 氧化反应 2 电子流向 负极 正极 3 电流方向 正极 负极 4 离子流向 阳离子 正极 阴离子 负极 2 原电池正 负极的判断方法 拓展延伸 1 原电池一般负极参加反应 表现为溶解 质量减小 但负极参加反应 质量不一定减小 如铅蓄电池放电时 负极反应为Pb 2e PbSO4 负极质量不但没有减小 反而增加 2 判断电极时 不能简单地依据金属的活泼性来判断 要看反应的具体情况 如 在Mg Al NaOH溶液组成的原电池中 Al在强碱性溶液中比Mg更易失电子 Al作负极 Mg作正极 在Fe 或
9、Al Cu 浓硝酸构成的原电池中 Fe Al被浓硝酸钝化后 比Cu等金属更难失电子 Cu等金属作负极 Fe Al作正极 探究训练 1 2016 广州高二检测 某高二化学兴趣小组为了探索铝电极在原电池中的作用 设计并进行了以下一系列实验 实验结果如下 试根据下表中的实验现象回答下列问题 1 实验1 2中Al所作的电极是否相同 2 写出实验3中的电极反应式和电池总反应方程式 3 实验4中Al作正极还是作负极 为什么 写出Al电极的电极反应式 4 解释实验5中电流计指针偏向Al的原因 5 根据实验结果总结 在原电池中金属铝作正极还是作负极受到哪些因素的影响 解题指南 解答本题需注意以下两点 1 失去
10、电子的金属作负极 2 电子从负极流向正极 解析 一般情况下 较活泼的金属作原电池的负极 根据实验1 2的结果 自然得出实验1中Al作正极 实验2中Al作负极 实验4 在NaOH溶液中 Al能与其发生氧化还原反应而Mg不能 故Al作负极 实验5 在浓硝酸中由于Al发生钝化 Zn作负极 答案 1 不同 实验1中Al作正极 实验2中Al作负极 2 Al为负极 Al 3e Al3 石墨为正极 2H 2e H2 总反应方程式 2Al 6H 2Al3 3H2 3 Al作负极 因为Al能与NaOH溶液反应而Mg不能 Al 4OH 3e Al 2H2O 4 实验5中由于Al在浓硝酸中发生钝化 所以Zn为负极
11、电流计指针偏向Al 5 与另一电极材料的活泼性 电解质溶液的酸碱性以及电解质溶液的氧化性强弱等因素有关 延伸探究 1 写出实验1 2中负极的电极反应式 提示 Mg 2e Mg2 Al 3e Al3 2 实验1 2中溶液的pH如何变化 提示 因为氢离子浓度越来越小 所以pH会变大 2 2016 上海高考 图1是铜锌原电池示意图 图2中 x轴表示实验时流入正极的电子的物质的量 y轴表示 A 铜棒的质量B c Zn2 C c H D c 解析 选C 在正极Cu上溶液中的H 获得电子变为氢气 铜棒的质量不变 A项错误 由于Zn是负极 不断发生反应Zn 2e Zn2 所以溶液中c Zn2 增大 B项错误
12、 由于反应不断消耗H 所以溶液的c H 逐渐降低 C项正确 不参加反应 其浓度不变 D项错误 3 2016 郑州高二检测 某化学兴趣小组同学设计如图装置 回答下列问题 1 正极的电极反应式为 2 盐桥的作用是向甲 乙两烧杯中提供Cl 和 使两烧杯中的溶液保持电荷守恒 反应过程中Cl 进入 填 甲 或 乙 烧杯 3 该电池反应离子方程式为 解析 该装置是带盐桥的原电池装置 Zn Cu2 Zn2 Cu 正极反应为Cu2 2e Cu 原电池中 阴离子移向负极 所以氯离子进入甲中保持电中性 答案 1 Cu2 2e Cu 2 甲 3 Zn Cu2 Zn2 Cu 补偿训练 某原电池装置如下图所示 下列有关
13、叙述中 正确的是 A Fe作正极 发生氧化反应B 工作一段时间后 两烧杯中溶液的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 解析 选D 该装置是原电池 A 在该原电池中 Fe作负极 发生氧化反应 错误 B 工作一段时间后 左边的烧杯中含有大量的Fe2 溶液的pH减小 右边烧杯中的H 不断放电产生氢气 因此溶液pH会逐渐增大 错误 C 负极反应是Fe 2e Fe2 错误 D 工作一段时间后 NaCl溶液中由于Fe2 不断氧化进入溶液 根据溶液呈电中性原理 盐桥中的Cl 会进入到左边的烧杯中 该烧杯中c Cl 增大 正确 探究2 原电池设计及应用 互
14、动探究 1 原电池设计 1 设计原电池对化学反应的要求 中和反应能够放出大量的热 有人设想将其设计成原电池 你认为他能成功吗 提示 不能成功 中和反应不是氧化还原反应 没有电子转移 Cu Ag与稀硫酸能否设计成原电池 提示 不能 Cu Ag与稀硫酸不能自发地发生氧化还原反应 什么样的化学反应才能设计成原电池 提示 必须是放热的自发地发生氧化还原反应才能设计成原电池 因为只有氧化还原反应才有电子转移 才能形成电流 只有释放能量的化学反应才能把化学能转化为电能 2 如何确定原电池的电解质溶液 提示 电解质溶液中应含有方程式反应物中的离子 一般为具有氧化性的阳离子 3 如何选取正 负极材料 提示 如
15、果是金属被氧化 则该金属本身作负极材料 正极材料一般选用比负极金属活泼性弱的金属或者是能导电的非金属如碳棒 2 依据设计步骤 将反应Fe H2SO4 FeSO4 H2 设计成原电池 1 将反应拆分成两个半反应 氧化反应 还原反应 提示 Fe 2e Fe2 2H 2e H2 2 确定正 负极的材料及电解质溶液 负极材料 提示 还原剂 Fe 正极材料 提示 比负极不活泼的金属 如Cu 或非金属 如C 电解质溶液 负极区 正极区 提示 FeSO4溶液CuSO4溶液 3 画出装置图 提示 3 如下图所示原电池装置 试判断其电极情况 1 若a电极为铝 b电极为锌 X为稀硫酸 则a b各为什么电极 提示
16、a为负极 b为正极 因为铝的活动性大于锌 2 若a电极为铝 b电极为锌 X为浓硫酸 则a b各为什么电极 提示 a为正极 b为负极 因Al可被浓硫酸钝化而不能继续反应 而锌可以与浓硫酸反应 锌失电子发生氧化反应 故铝电极为正极 锌电极为负极 3 若a电极为铜 b电极为石墨 则X是什么才能使该装置构成原电池 提示 石墨是稳定的电极 一般不发生反应 若使该装置构成原电池 则应使铜作负极 电解质溶液X应与铜发生反应 故可选AgNO3溶液或硝酸溶液或FeCl3溶液等 4 原电池原理的应用 1 若纯锌与粗锌 含Fe C等 分别与同浓度的稀硫酸反应制取H2 哪种方法产生H2的速率快 提示 粗锌 粗锌中Fe C与稀硫酸形成原电池 加快了反应速率 2 根据原电池原理怎样比较Fe Cu两种金属的活动性强弱 提示 将铁片和铜片用导线连接浸入稀硫酸中 铁片溶解 铜片表面有气泡产生 说明铁比铜活泼 探究总结 原电池设计时电解质溶液和电极材料的选择 1 电解质溶液一般要能够与负极发生反应 但若是两个半反应分别在两个烧杯中进行 则左右两个烧杯中的电解质溶液应与电极材料具有相同的阳离子 2 电池的电极材料必须能导电
