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1、第四章电化学基础 第四章电化学基础 第一节原电池 课程标准导航1 原电池的工作原理 2 能表示电极反应式和电池反应方程式 3 能设计原电池装置 自主学习 一 原电池原理1 原电池的概念和实质 1 概念 将 转化为 的装置 2 实质 利用能自发进行的 反应把化学能转化为电能 化学能 电能 氧化还原 2 原电池工作原理 以锌铜原电池为例 逐渐溶解 红色物质沉积 偏转 3 原电池形成的条件 1 两个 的电极 2 溶液 3 形成 回路 4 能自发地发生 反应 活泼性不同 电解质 闭合 氧化还原 二 原电池的设计1 依据理论上 能自发进行的 均能设计成原电池 2 实际设计时应注意的几个方面 1 外电路
2、氧化还原反应 还原性较强 能导电 电解质 阴 阳 3 闭合回路 负极 正极 自主体验1 下列装置中 电流表指针能发生偏转的是 解析 选D A项中锌电极和乙烧杯中的电解质溶液不能发生氧化还原反应 不能构成原电池 A项错误 B项中冰醋酸不导电 不构成原电池 B项错误 C项中装置符合构成原电池的条件 但两极直接接触 相当于短路 因此电路中无电流 C项错误 2 下列反应不可用于设计成原电池的是 A CaCO3 2HCl CaCl2 CO2 H2OB Zn CuSO4 ZnSO4 CuC Zn 2HCl ZnCl2 H2 D 4Al 3O2 6H2O 4Al OH 3 解析 选A 自发氧化还原反应理论上
3、都可以设计成相应的原电池 但是A的反应为非氧化还原反应 所以不能设计成原电池 3 如图所示装置 下列说法正确的是 A Cu为正极 Cu片上发生还原反应B Cu为正极 Cu片上发生氧化反应C Cu为负极 Cu片上发生还原反应D Cu为负极 Cu片上发生氧化反应解析 选A 原电池的总反应为 Zn 2H Zn2 H2 所以铜作正极 铜片上发生还原反应 探究导引1如何根据给定方程式判断构成原电池的正负极 提示 原电池正 负极的判断基础是自发进行的氧化还原反应 如果给出一个方程式判断正 负极 可以直接根据化合价的升降来判断 发生氧化反应的一极为负极 发生还原反应的一极为正极 要点归纳1 原电池的判定先分
4、析有无外接电源 无外接电源的可能为原电池 然后依据原电池的形成条件分析判断 主要是 四看 一看电极 两极为导体且存在活泼性差异 燃料电池的电极一般为惰性电极 二看溶液 两极插入电解质溶液中 三看回路 形成闭合回路或两极直接接触 四看本质 有无自发的氧化还原反应发生 2 原电池正 负极的判断方法 特别提醒 1 原电池的电极类型不仅跟电极材料有关 还与电解质溶液的性质有关 如镁 铝电极在稀硫酸中构成原电池 镁为负极 铝为正极 但若以氢氧化钠溶液为电解质溶液 则铝为负极 镁为正极 2 原电池中并非只有负极电极材料参与化学反应 有的两极都参与化学反应 如可充电电池 有的两电极材料都不参与化学反应 如氢
5、氧燃料电池 即时应用1 有如图所示的两个原电池装置 下列说法不正确的是 A A池中负极的电极反应为Mg 2e Mg2 B Mg在A池中为负极 在B池中为正极C B池中电子的流向 Mg AlD 原电池工作一段时间后 A池溶液的pH会增大 解析 选C 判断原电池正负极 除考虑活泼性还要注意电解质溶液对正负极的影响 对于稀硫酸来说 镁是比铝更活泼的金属 但对于氢氧化钠溶液来说 铝是比镁更活泼的金属 所以A池中镁是负极 B池中铝是负极 B对 A池中电极反应为Mg 2e Mg2 A对 B池中电子流向为Al Mg C项错 A池中正极2H 2e H2 随着反应进行 c H 减少 pH增大 D对 探究导引2为
6、什么锌与稀硫酸反应时 加入少量CuSO4 会使反应速率加快 提示 锌与稀硫酸反应时 加入少量CuSO4 Cu2 被锌置换出来 生成的单质Cu附着在锌的表面 此时会发生原电池反应 锌为负极 使反应速率加快 要点归纳1 加快氧化还原反应的速率在金属与酸溶液的置换反应中 通过形成原电池而使反应速率加快 2 比较金属活动性的强弱 例如 有两种金属a和b 用导线连接后插入到稀H2SO4中 观察到a极溶解 b极上有气泡产生 根据电极现象判断出a是负极 b是正极 由原电池原理可知 金属活动性a b 3 设计化学电池例如 以2FeCl3 Cu 2FeCl2 CuCl2为依据 设计一个原电池 1 将氧化还原反应
7、拆成氧化反应和还原反应两个半反应 分别作原电池的负极和正极电极反应式 负极 Cu 2e Cu2 正极 2Fe3 2e 2Fe2 2 确定电极材料 若发生氧化反应的物质为金属单质 可用该金属直接作负极 若为气体 如H2 或溶液中的还原性离子 可用惰性电极 如Pt 碳棒 作负极 发生还原反应的电极材料必须比负极材料活泼性差 本例中可用铜棒作负极 用铂丝或碳棒作正极 3 确定电解质溶液一般选用反应物中的电解质溶液即可 如本例中可用FeCl3溶液作电解质溶液 4 构成闭合回路 4 寻求和制造干电池和蓄电池等化学能源5 用于金属的防护如要保护一个铁闸 可用导线将其与一锌块相连 使锌作原电池的负极 铁闸作
8、正极 特别提醒设计原电池时 若氧化还原方程式无明确的电解质溶液 可用水作电解质 但为了增强其导电性 通常加入强碱或一般的强酸 如燃料电池 水中一般要加入KOH或H2SO4 若给出的是离子方程式 则电解质溶液是含氧化性离子的酸或可溶性盐 此时电解质不惟一 即时应用2 把a b c d四块金属片浸入稀硫酸中 用导线两两相连组成原电池 若a b相连时 a为负极 c d相连时 电流由d到c a c相连时 c极上产生大量气泡 b d相连时 b极上有大量气泡产生 则四种金属的活动性顺序由强到弱的为 A a b c dB a c d bC c a b dD b d c a 解析 选B 根据原电池原理 作为负
9、极的金属的活动性比正极金属的活动性强 电子流动方向是负极流向正极 电流方向与电子流动方向相反 溶液中的H 在正极上得电子生成H2 因此可依次作出如下判断 活动性a b c d a c d b 综合得到结论 金属活动性顺序为a c d b 所以B项正确 2010 高考广东卷改编题 铜锌原电池 如图 工作时 下列叙述正确的是 A 正极反应为 Zn 2e Zn2 B 电池反应为 Zn Cu2 Zn2 CuC 在外电路中 电子从正极流向负极D 盐桥中的K 移向ZnSO4溶液 解析 Zn是原电池的负极 故A错 原电池总反应与没有形成原电池时的氧化还原反应相同 故B正确 根据闭合回路的电流方向 在外电路中
10、 电流由正极流向负极 因电子流向与电流的方向相反 即电子由负极流向正极 故C错误 在溶液中 阳离子向正极移动 故D错 答案 B 易误警示 1 注意电子与电流的方向 原电池中电子流向由负极到正极 外电路电流流向与之相反 2 原电池中 电池可能与电解质溶液反应 也可能与电解质溶液不反应 M N P E四种金属 M N2 N M2 M P用导线连接放入硫酸氢钠溶液中 M表面有大量气泡 N E用导线连接放入E的硫酸溶液中 电极反应为E2 2e E N 2e N2 四种金属的还原性由强到弱顺序是 A PMNEB ENMPC PNMED EPMN 解析 由 知 活泼性M N M P用导线连接放入硫酸氢钠溶
11、液中 M表面产生气泡 构成原电池正极 活泼性P M N E构成的原电池N作负极 活泼性N E 答案 A 原电池正负极活泼性的实验探究原电池的电极类型不仅跟电极的金属活动性有关 还与电解质溶液的性质有关 电解质溶液的性质也直接关系到电极产物的存在形式 经典案例 甲 乙两位同学均想利用原电池反应验证金属的活动性顺序 并探究产物的有关性质 分别设计了如图所示的原电池 请完成下列问题 1 甲池中正极上的实验现象是 2 乙池中总反应的离子方程式为 3 上述实验证明了 利用金属活动性顺序表可直接判断原电池正负极 这种作法 填 可靠 或 不可靠 如不可靠 请你提出另一种判断原电池正负极的可行的方案 若你认为可靠 此空可不作答 4 一段时间后 乙学生将乙池两极取出 然后取少许乙池溶液逐滴滴加6mol L 1稀硫酸直至过量 可能观察到的现象是 各阶段对应的离子方程式分别是
