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1、第一节原电池1.以铜锌原电池为例，了解原电池的工作原理。2.掌握原电池电极反应式和总反应方程式的书写。3能设计简单的原电池。原电池的工作原理1原电池(1)概念：将化学能转化为电能的装置。(2)实质：自发进行的氧化还原反应，把化学能转化为电能。2原电池工作原理(以锌铜原电池为例)装置示意图现象锌片逐渐溶解，铜片上有红色物质析出，质量增加，电流表指针发生偏转电极Zn电极Cu电极电极名称负极正极得失电子失电子得电子电子流向流出(填“出”或“入”)流入(填“出”或“入”)反应类型氧化反应还原反应电极反应式Zn2e=Zn2Cu22e=Cu总反应式ZnCu2=CuZn23.盐桥(1)成分：含有琼脂的KCl
2、饱和溶液。(2)离子移动方向：Cl移向 ZnSO4溶液(负极区)，K移向 CuSO4溶液(正极区)。(3)作用：使两个半电池形成通路，并保持两溶液的电中性。4原电池形成的条件(1)两个活泼性不同的电极。(2)电解质溶液或熔融电解质。(3)形成闭合回路(或两极直接接触)。(4)能自发地发生氧化还原反应。5原电池两极负极：一般是活泼性较强的金属，发生氧化反应。正极：一般是活泼性较弱的金属(或导电非金属)，发生还原反应。1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)在原电池构成的闭合回路中，电子从原电池的正极通过导线流向负极。()(2)原电池的正极一定是化学性质较不活泼的金属。()(3)原电池是把
3、化学能转化为电能的一种装置。()(4)原电池正极发生氧化反应，负极发生还原反应。()(5)不能自发进行的氧化还原反应，通过原电池装置可以实现。()(6)碳棒不能用来作原电池的电极。()(7)反应Cu2Ag=2AgCu2能以原电池的形式来实现。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)2锌铜稀硫酸构成的原电池装置如下：指出上述装置中正、负极的电极材料是什么？并写出电极反应式。答案：Zn作负极，Cu作正极；负极：Zn2e=Zn2，正极：2H2e=H2。原电池的工作原理及正、负极的判断1工作原理示意图(以锌铜原电池为例)2原电池电极的判断正确理解原电池的负极一般，在原电池反应中活泼金属作负
4、极包含两层含义：(1)“活泼”是指相对活泼而不是绝对活泼。 (2)在大部分原电池反应中，金属活动性较强的一极作负极，另一电极作正极。但在某些特殊条件下例外，例如：冷的浓硝酸作电解质溶液，金属铁或铝与金属铜作电极时，铁或铝在冷的浓硝酸中钝化，金属活动性弱的铜与浓硝酸发生氧化反应充当负极。NaOH溶液作电解质溶液，金属镁与金属铝作电极时，因铝能与NaOH溶液反应，充当负极，而金属活动性强的镁只能充当正极。3盐桥的作用(1)通过离子在盐桥中的定向移动，使两个隔离的电解质溶液连接起来，可使电流持续传导。(2)使用盐桥是将两个半电池完全隔开，使副反应减至最低程度，可以获得单纯的电极反应，有利于最大程度地
5、将化学能转化为电能。如图为一原电池装置，下列叙述中正确的是()A铜离子在铜片表面被还原B盐桥中的K移向ZnSO4溶液C电流从锌片经导线流向铜片D铜是正极，铜片上有气泡产生解析该原电池中，较活泼的金属锌作负极，发生氧化反应，较不活泼的铜作正极，发生还原反应，电子由负极锌流出，经导线流向铜电极(电流的方向与之相反)，电极反应分别为负极：Zn2e=Zn2，正极：Cu22e=Cu；盐桥中的阳离子向正极区硫酸铜溶液中迁移，故A正确，B、C、D错误。答案A(1)若将“铜棒”改为“碳棒”，电流表指针是否偏转？_(填“偏转”或“不偏转”)。若偏转，请写出原电池反应的总离子方程式：_。(2)原电池反应中有0.1
6、 mol电子转移时，正极析出铜的质量为_。答案：(1)偏转ZnCu2=Zn2Cu(2)3.2 g原电池的构成1下列反应不可用于设计原电池的是()ANaOHHCl=NaClH2OB2CH3OH3O22CO24H2OCZn2HCl=ZnCl2H2D4Al3O26H2O=4Al(OH)3解析：选A。只有自发进行的氧化还原反应才能设计成原电池，中和反应不是氧化还原反应。2(2017唐山高二测试)下列装置中，能构成原电池的是()解析：选D。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，B错误；C项中两个电极材料相同，不能形成原电池，C错误；依据原电池的构成条件可知D正确。原电池的工作原理
7、3.如图所示，下列叙述中正确的是()A正极发生氧化反应B电子通过导线由铜流向锌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项，在正极发生还原反应，错误；B项，电子由锌通过导线流向铜，错误；C项，负极上Zn失去电子产生Zn2进入溶液，错误；D项，在正极铜上氢离子得到电子产生氢气，因此有H2逸出，正确。4如图是Zn和Cu形成的原电池，某实验兴趣小组做完实验后，在读书卡片上记录如下。在卡片上，描述合理的是()实验后的记录：Zn为正极，Cu为负极H向负极移动电子流动方向ZnCuCu极上有H2产生若有1 mol电子流过导线，则产生H2为0.5
8、 mol正极的电极反应式为Zn2e=Zn2ABC D解析：选B。Zn比Cu活泼，Zn为负极，电极反应为Zn2e=Zn2，Cu为正极，电极反应为2H2e=H2，每转移1 mol电子，产生0.5 mol H2，电子由负极Zn流出，经导线流向正极铜片，溶液中H向正极移动，SO向负极移动。原电池原理的应用1加快化学反应速率构成原电池的反应的速率比直接接触的反应的速率快。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为较活泼的金属，作正极的金属是相对较不活泼的金属。3原电池的设计从理论上讲，能自发进行的氧
9、化还原反应均可以设计成原电池，实际设计时应注意以下几点：(1)外电路负极(还原性较强的物质)正极(氧化性较强的物质)。(2)内电路将两电极浸入电解质溶液或熔融电解质中，阴、阳离子作定向移动。(3)闭合回路如图为某小组为研究电化学原理设计的装置。将铜棒和碳棒插入FeCl3溶液中用导线连接，并滴入几滴硫氰化钾溶液，反应一段时间后，下面说法正确的是()A铜的金属活动性较弱，作正极，电极反应为Cu2e=Cu2B电子从碳棒流向铜棒C碳棒上发生的反应为2Fe32e=2Fe2D溶液中的Fe3向铜棒移动解析：选C。该原电池中C作正极，电极反应式为2Fe32e=2Fe2；Cu作负极，电极反应式为Cu2e=Cu2
10、，电子从铜棒流向碳棒；溶液中的Fe3向碳棒(正极)移动。1比较金属活动性强弱2用于金属的保护详见本章第四节知识点2。3设计化学电池例如：以2FeCl3Cu=2FeCl2CuCl2为依据，设计一个原电池。(1)将氧化还原反应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的电极反应式。负极：Cu2e=Cu2，正极：2Fe32e=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；若发生氧化反应的物质为气体(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。正极发生还原反应，其电极材料一般不如负极材料活泼。本例中可用铜棒作负极，用铂丝或碳棒作
11、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溶液作电解液。(4)构成闭合回路：将电极用导线连接，使之构成闭合回路。(1)为获得持续、稳定、较强的电流，所选用的电解质溶液一般能与负极发生氧化还原反应，而且使用盐桥将两个半电池连通。(2)设计原电池时，若氧化还原反应方程式中无明确的电解质溶液，可用水作为电解质，但为了增强其导电性，通常加入少量强电解质。设计原电池Zn2Fe3=Zn22Fe2，在方框中画出能形成稳定电流的装置图(标出电极材料、电解质溶液)。负极：_，电极反应：_。正极：_，电极反应：_。解析由题意知所要求设计的装置图中有盐桥，分析元素化合价的变化
12、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金属元素的盐溶液或参加反应的盐溶液作电解质溶液。答案装置如图(合理即可)ZnZn2e=Zn2Pt2Fe32e=2Fe2在设计原电池装置时，由自发的氧化还原反应方程式，如何确定原电池的正、负极，如反应：Fe2Fe3=3Fe2。答案：由反应方程式根据氧化还原反应原理先确定好负极，如该反应中Fe发生失电子的氧化反应，确定Fe为负极，正极应为活泼性弱于Fe的金属材料或能导电的非金属材料如石墨。原电池的设计方法“两极一液一连线”1两极(1)根据电池总反应写出电极反应式。(2)电极材料的选择：电池的电极必须导电。一般电池中的负
13、极必须能够与电解质溶液反应，容易失去电子，因此负极一般是活泼的金属材料，所以正极和负极不能用同一种材料，两个电极可以是活泼性不同的两种金属或一种金属和非金属。2一液：电解质溶液的选择。电解质溶液是为正极提供放电的物质，一般能够与负极发生反应。3一连线：形成闭合回路。利用原电池原理比较金属活动性、加快反应速率1(2017黄冈高二质检)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：由此可判断这四种金属的活动性顺序是()Aabcd BbcdaCdabc Dabdc解析：选C。由甲装置a极溶解，可知a极是负极，金属活动性ab；乙装置依据氧化性、还原性的强弱规律推出金属活动性bc；丙装置d极溶解，c极有气体产生，可知d极是负极，故金属活动性dc；由丁装置电流从ad，则电子从da，故金属活动性da。2锌与100 mL 1 mol/L盐酸反应的实验中，若设想分别向溶液中加入少量的醋酸钠、溴化铜、醋酸铜(均为可溶性盐)，并测定生成H2的速率(mL/min)，预计三种方案的速率大小可能是()A BC D解析：选C。醋酸钠与盐酸反应减小了氢离子浓度，反应速率减慢；溴化铜与锌反应置换出铜，形成锌铜原电池，加快了反应速率；醋酸铜既有减小反
