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1、第四章第四章电化学基化学基础第四章第四章电化学基化学基础第一第一节原原电池池课程标准导航课程标准导航1.原电池的工作原理。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。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。能设计原电池装置。新新知知初初探探自自学学导导引引自主学习自主学习一、原一、原电池原理池原理1原原电池的概念和池的概念和实质(1)概念：将概念：将_转化化为_的装置。的装置。(2)实质：利利用用能能自自发进行行的的_反反应把化学能把化学能转化化为电能。能。化学能化学能电能能氧化氧化还原原2原电池工作原理原电池工作原理(以锌铜原电池为例以锌铜原电池为例)装装置置示示意意
2、图现象象锌片片_，铜片上有片上有_,电流表指流表指针发生生_逐逐渐溶解溶解红色物色物质沉沉积偏偏转电极极Zn电极极Cu电极极电极名称极名称负极极正极正极得失得失电子子失失电子子得得电子子电子流向子流向流出流出流入流入反反应类型型氧化反氧化反应还原反原反应电极反极反应式式Zn2e=Zn2Cu22e=Cu总反反应式式ZnCu2=Zn2Cu3.原原电池形成的条件池形成的条件(1)两个两个_的的电极；极；(2)_溶液；溶液；(3)形成形成_回路。回路。(4)能自能自发地地发生生_反反应。活活泼性不同性不同电解解质闭合合氧化氧化还原原二、原二、原电池的池的设计1依据依据理理论上，能自上，能自发进行的行的
3、_均均能能设计成原成原电池。池。2实际设计时应注意的几个方面注意的几个方面(1)外外电路路氧化氧化还原反原反应还原性原性较强强能能导电电解解质阴、阳阴、阳(3)闭合回路闭合回路负极极正极正极自主体验自主体验1下列装置中，电流表指针能发生偏转的下列装置中，电流表指针能发生偏转的是是()解析：解析：选D。A项中中锌电极和乙极和乙烧杯中的杯中的电解解质溶液不能溶液不能发生氧化生氧化还原反原反应，不能构成，不能构成原原电池，池，A项错误；B项中冰醋酸不中冰醋酸不导电，不构成原不构成原电池，池，B项错误；C项中装置符合中装置符合构成原构成原电池的条件，但两极直接接触，相当池的条件，但两极直接接触，相当于
4、短路，因此于短路，因此电路中无路中无电流，流，C项错误。2下列反应不可用于设计成原电池的是下列反应不可用于设计成原电池的是()ACaCO32HCl=CaCl2CO2H2OBZnCuSO4=ZnSO4CuCZn2HCl=ZnCl2H2D4Al3O26H2O=4Al(OH)3解析：选解析：选A。自发氧化还原反应理论上都可。自发氧化还原反应理论上都可以设计成相应的原电池。但是以设计成相应的原电池。但是A的反应为非的反应为非氧化还原反应，所以不能设计成原电池。氧化还原反应，所以不能设计成原电池。3.如图所示装置，下列说法正确的是如图所示装置，下列说法正确的是()ACu为正极，正极，Cu片上片上发生生还
5、原反原反应BCu为正极，正极，Cu片上片上发生氧化反生氧化反应CCu为负极，极，Cu片上片上发生生还原反原反应DCu为负极，极，Cu片上片上发生氧化反生氧化反应解解析析：选A。原原电池池的的总反反应为：Zn2H=Zn2H2，所所以以铜作作正正极极，铜片片上上发生生还原反原反应。要要点点突突破破讲讲练练互互动动 要点要点1 1原电池正、负极的判断原电池正、负极的判断方法方法探探究究导引引1如如何何根根据据给定定方方程程式式判判断断构构成成原原电池的正池的正负极？极？提示：提示：原原电池正、池正、负极的判断基极的判断基础是自是自发进行的氧化行的氧化还原反原反应，如果，如果给出一个方程式判出一个方程
6、式判断正、断正、负极，可以直接根据化合价的升降来极，可以直接根据化合价的升降来判断，判断，发生氧化反生氧化反应的一极的一极为负极，极，发生生还原反原反应的一极的一极为正极。正极。要点归纳要点归纳1原电池的判定原电池的判定先分析有无外接电源，无外接电源的可能为先分析有无外接电源，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原电池；然后依据原电池的形成条件分析判断，主要是断，主要是“四看四看”：一看电极：一看电极两极为导两极为导体且存在活泼性差异体且存在活泼性差异(燃料电池的电极一般为燃料电池的电极一般为惰性电极惰性电极)。二看溶液二看溶液两极插入电解质溶液中。三看两极插入电解质溶液中
7、。三看回路回路形成闭合回路或两极直接接触。四形成闭合回路或两极直接接触。四看本质看本质有无自发的氧化还原反应发生。有无自发的氧化还原反应发生。2原电池正、负极的判断方法原电池正、负极的判断方法负极极正极正极电极材料极材料较活活泼的金属的金属较不活不活泼或非金属或非金属电子流向子流向电子流出的一极子流出的一极电子流入的一极子流入的一极电流流向流流向电流流入的一极流流入的一极电流流出的一极流流出的一极离子移离子移动方向方向阴离子移向的一极阴离子移向的一极阳离子移向的一极阳离子移向的一极反反应类型型发生氧化反生氧化反应的一的一极极发生生还原反原反应的一的一极极电极极质量量变化化电极极质量减量减轻的一
8、的一极极电极极质量增加的一量增加的一极极气体气体产生生产生气体的一极生气体的一极(通通常常为H2)pH变化化pH增大的一极增大的一极(析析氢或吸氧的或吸氧的电极中极中)特别提醒特别提醒(1)原电池的电极类型不仅跟电极材料有关，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。如镁还与电解质溶液的性质有关。如镁铝电极铝电极在稀硫酸中构成原电池，镁为负极，铝为正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。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原电池中并非只有负极电极材料参与
9、化学反应。有的两极都参与化学反应，如可充电反应。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，电池，有的两电极材料都不参与化学反应，如氢氧燃料电池。如氢氧燃料电池。即时应用即时应用1有如图所示的两个原电池装置，下列说有如图所示的两个原电池装置，下列说法不正确的是法不正确的是()AA池中负极的电极反应为池中负极的电极反应为Mg2e=Mg2BMg在在A池中为负极，在池中为负极，在B池中为正极池中为正极CB池中电子的流向：池中电子的流向：MgAlD原电池工作一段时间后，原电池工作一段时间后，A池溶液的池溶液的pH会增大会增大解解析析：选C。判判断断原原电池池正正负极极，除除考
10、考虑活活泼性性还要要注注意意电解解质溶溶液液对正正负极极的的影影响响。对于于稀稀硫硫酸酸来来说，镁是是比比铝更更活活泼的的金金属属；但但对于于氢氧氧化化钠溶溶液液来来说，铝是是比比镁更更活活泼的的金金属属，所所以以A池池中中镁是是负极极，B池池中中铝是是负极，极，B对；A池中池中电极反极反应为Mg2e=Mg2，A对；B池中池中电子流向子流向为AlMg，C项错。A池中正极池中正极2H2e=H2，随着反，随着反应进行，行，c(H)减少，减少，pH增大，增大，D对。探探究究导导引引2为什什么么锌与与稀稀硫硫酸酸反反应时，加加入入少少量量CuSO4，会使反，会使反应速率加快？速率加快？提提示示：锌与与
11、稀稀硫硫酸酸反反应时，加加入入少少量量CuSO4，Cu2被被锌置置换出出来来，生生成成的的单质Cu附附着着在在锌的的表表面面，此此时会会发生生原原电池池反反应，锌为负极极，使反使反应速率加快。速率加快。 要点要点2 2原电池原理的应用原电池原理的应用要点归纳要点归纳1加快氧化还原反应的速率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。池而使反应速率加快。2比较金属活动性的强弱比较金属活动性的强弱例如：有两种金属例如：有两种金属a和和b，用导线连接后插入，用导线连接后插入到稀到稀H2SO4中，观察到中，观察到a极溶解，极
12、溶解，b极上有气极上有气泡产生。根据电极现象判断出泡产生。根据电极现象判断出a是负极，是负极，b是是正极正极,由原电池原理可知由原电池原理可知,金属活动性金属活动性ab。3设计化学电池设计化学电池例如：以例如：以2FeCl3Cu=2FeCl2CuCl2为依为依据，设计一个原电池。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电两个半反应，分别作原电池的负极和正极电极反应式。极反应式。负极：负极：Cu2e=Cu2正极：正极：2Fe32e=2Fe2(2)确定电极材料确定电极材料若发生氧化反应的物质为金属单质，可
13、用该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；若为气体金属直接作负极；若为气体(如如H2)或溶液中或溶液中的还原性离子，可用惰性电极的还原性离子，可用惰性电极(如如Pt、碳棒、碳棒)作负极。作负极。发生还原反应的电极材料必须比负极材料活发生还原反应的电极材料必须比负极材料活泼性差。泼性差。本例中可用铜棒作负极，用铂丝或碳棒作正本例中可用铜棒作负极，用铂丝或碳棒作正极。极。(3)确定电解质溶液确定电解质溶液一般选用反应物中的电解质溶液即可。如本一般选用反应物中的电解质溶液即可。如本例中可用例中可用FeCl3溶液作电解质溶液。溶液作电解质溶液。(4)构成闭合回路。构成闭合回路。4寻求和
14、制造干电池和蓄电池等化学能源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，铁闸作正极。相连，使锌作原电池的负极，铁闸作正极。特别提醒特别提醒设计原电池时，若氧化还原方程式无明确的设计原电池时，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，水中一般要加入燃料电池，水中一般要加入KOH或或H2SO4；若给出的是离子方程式，则电解质溶液是含若给
15、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，此时电解质不氧化性离子的酸或可溶性盐，此时电解质不惟一。惟一。即时应用即时应用2把把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中四块金属片浸入稀硫酸中,用导线两两相连组成原电池。若用导线两两相连组成原电池。若a、b相连时相连时,a为负极。为负极。c、d相连时，电流由相连时，电流由d到到c。a、c相相连时，连时，c极上产生大量气泡。极上产生大量气泡。b、d相连时相连时,b极极上有大量气泡产生，则四种金属的活动性顺上有大量气泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱的为序由强到弱的为()AabcdBacdbCcabdDbdca解解析析：选B。根根据据
16、原原电池池原原理理，作作为负极极的的金金属属的的活活动性性比比正正极极金金属属的的活活动性性强强。电子子流流动方方向向是是负极极流流向向正正极极，电流流方方向向与与电子子流流动方方向向相相反反，溶溶液液中中的的H在在正正极极上上得得电子子生生成成H2，因因此此可可依依次次作作出出如如下下判判断断：活活动性性ab，cd，ac，db,综合合得得到到结论：金金属活属活动性性顺序序为acdb，所以，所以B项正正确。确。题题型型探探究究权权威威预预测测 题型题型1 1原电池的工作原理及构成条件原电池的工作原理及构成条件例例例例1 1(2010高考广高考广东卷改卷改编题)铜锌原原电池池(如如图)工作工作时
17、，下列叙述正确的是，下列叙述正确的是()A正极反应为：正极反应为：Zn2e=Zn2B电池反应为：电池反应为：ZnCu2=Zn2CuC在外电路中，电子从正极流向负极在外电路中，电子从正极流向负极D盐桥中的盐桥中的K移向移向ZnSO4溶液溶液【解解析析】Zn是是原原电池池的的负极极，故故A错；原原电池池总反反应与与没没有有形形成成原原电池池时的的氧氧化化还原原反反应相相同同，故故B正正确确；根根据据闭合合回回路路的的电流流方方向向，在在外外电路路中中，电流流由由正正极极流流向向负极极，因因电子子流流向向与与电流流的的方方向向相相反反，即即电子子由由负极极流流向向正正极极，故故C错误；在在溶溶液液中
18、中，阳阳离离子子向正极移向正极移动，故，故D错。【答案答案】B【易易误警警示示】(1)注注意意电子子与与电流流的的方方向向：原原电池池中中电子子流流向向由由负极极到到正正极极，外外电路路电流流向与之相反。流流向与之相反。(2)原原电池池中中，电池池可可能能与与电解解质溶溶液液反反应，也可能与也可能与电解解质溶液不反溶液不反应。M、N、P、E四种金属，四种金属，MN2=NM2M、P用导线连接放入硫酸用导线连接放入硫酸氢钠溶液中，氢钠溶液中，M表面有大量气泡表面有大量气泡 题型题型2 2原原电池原理的池原理的应用用例例例例2 2N、E用导线连接放入用导线连接放入E的硫酸溶液中，电的硫酸溶液中，电极
19、反应为极反应为E22e=E，N2e=N2。四种金属的还原性由强到弱顺序是四种金属的还原性由强到弱顺序是()APMNEBENMPCPNMEDEPMN【解解析析】由由知知，活活泼性性MN，M、P用用导线连接接放放入入硫硫酸酸氢钠溶溶液液中中，M表表面面产生生气气泡泡，构构成成原原电池池正正极极，活活泼性性PM；N、E构成的原构成的原电池池N作作负极，活极，活泼性性NE。【答案答案】A原电池正负极活泼性的实验探究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。电解质有关，还与电解质溶液的性质有关。电解质溶液的性质
20、也直接关系到电极产物的存在形溶液的性质也直接关系到电极产物的存在形式。式。热热点点示示例例思思维维拓拓展展经典案例经典案例甲、乙两位同学均想利用原电甲、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：请完成下列问题：(1)甲池中正极上的实验现象是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乙池中总反应的离子方程式为_。(3)上述实验证明了上述实验证明了“利用金属活动性顺序表利用金属活动性顺序表可直接判断原电池正负极可直接判断原电池正负极”，这种作法，这种作法_(填填“可靠可靠”或或“不可靠不可靠”)，如不可靠，如不可靠,请你提出另一种判断原电池正负极的可行的请你提出另一种判断原电池正负极的可行的方案方案_(若你若你认为可靠，此空可不作答认为可靠，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后取少许乙池溶液逐滴滴加6molL1稀硫酸稀硫酸直至过量，可能观察到的现象是直至过量，可能观察到的现象是_，各阶段对应的离子方程式分别是各阶段对应的离子方程式分别是_。
