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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第一节原电池【新课导入新课导入】某化学兴趣小组为了体验水果电池电流的存在进行了下列实验。用橘子一某化学兴趣小组为了体验水果电池电流的存在进行了下列实验。用橘子一个个, ,铝片和锌片各一片铝片和锌片各一片, ,电灯泡一个电灯泡一个, ,按图连接好。在实验前按图连接好。在实验前, ,先用砂纸擦去先用砂纸擦去金属表面的氧化膜金属表面的氧化膜, ,实验时保持两金属插在橘子上不能直接接触。实验时保持两金属插在橘子上不能直接接触。亲爱的同学们亲爱的同学们, ,你知道世界上最早的电池是怎样对外放电的吗你知道世界上最早的电池是怎样对外放电的吗? ?如何组合成如何组合
2、成有使用价值的电池装置呢有使用价值的电池装置呢? ?【课标要求】【课标要求】1.1.了解原电池的工作原理及构成条件。了解原电池的工作原理及构成条件。2.2.正确判断原电池的正负极。正确判断原电池的正负极。3.3.能够根据要求设计原电池。能够根据要求设计原电池。知识探究知识探究 梳理知识梳理知识点拨方法点拨方法原电池概念及工作原理原电池概念及工作原理(1)(1)概念概念: :利用利用 反应原理将反应原理将 能转化为能转化为 能的装置。能的装置。(2)(2)构成条件构成条件探究点一原电池工作原理探究点一原电池工作原理氧化还原氧化还原化学化学电电负负电解质电解质闭合闭合氧化还原氧化还原(3)(3)工
3、作原理工作原理( (以锌铜原电池为例以锌铜原电池为例) )装置装置现象象锌片片 , ,铜片上有片上有 , ,电流表指流表指针发生生 . .电极名称极名称ZnZn电极极 . .CuCu电极极 . .得失得失电子子 电子子 电子子电子流向子流向 . .反反应类型型 反反应 反反应电极反极反应式式 . .总反反应式式Zn+CuZn+Cu2+ 2+ ZnZn2+2+Cu+Cu逐渐溶解逐渐溶解红色物质析出红色物质析出偏转偏转负极负极正极正极失失得得流出流出流入流入氧化氧化还原还原思考思考 盐桥内盛放的是什么物质盐桥内盛放的是什么物质? ?在原电池中有何作用和优点在原电池中有何作用和优点? ?提示提示:
4、:盐桥中通常盛放含琼胶的盐桥中通常盛放含琼胶的KClKCl饱和溶液饱和溶液, ,其作用是使两个半电池中其作用是使两个半电池中的溶液连成一个通路。其优点是使原电池中氧化剂和还原剂近乎完全的溶液连成一个通路。其优点是使原电池中氧化剂和还原剂近乎完全隔离隔离, ,并在不同区域之间实现电子的定向移动并在不同区域之间实现电子的定向移动, ,使原电池能持续、稳定使原电池能持续、稳定地产生电流。地产生电流。(4)(4)正、负极的判断方法正、负极的判断方法可从口诀记忆可从口诀记忆: :原电池有两极原电池有两极, ,活泼金属作负极活泼金属作负极; ;负极氧化正还原负极氧化正还原, ,电子由电子由负流向正。负流向
5、正。名师点拨名师点拨1.1.原电池电极判断两注意原电池电极判断两注意(1)(1)发生氧化反应发生氧化反应( (失去电子失去电子) )的一定是负极的一定是负极, ,发生还原反应发生还原反应( (得到电子得到电子) )的一的一定是正极。定是正极。(2)(2)原电池的正极和负极与电极材料的性质有关原电池的正极和负极与电极材料的性质有关, ,也与电解质溶液有关也与电解质溶液有关, ,不要不要形成活泼电极一定作负极的思维定式。如形成活泼电极一定作负极的思维定式。如在在Al-Mg-NaOHAl-Mg-NaOH溶液组成的原电溶液组成的原电池中池中,Al,Al作负极作负极;在在Fe(Fe(或或Al)-Cu-H
6、NOAl)-Cu-HNO3 3( (浓浓) )构成的原电池中构成的原电池中,Cu,Cu作负极。作负极。2.2.原电池工作原理的原电池工作原理的3 3个失分点个失分点(1)(1)原电池闭合回路的形成有多种方式原电池闭合回路的形成有多种方式, ,可以是导线连接两个电极可以是导线连接两个电极, ,也可以是也可以是两电极相接触。两电极相接触。(2)(2)电解质溶液中阴、阳离子的定向移动电解质溶液中阴、阳离子的定向移动, ,与导线中电子的定向移动共同组与导线中电子的定向移动共同组成了一个完整的闭合回路。成了一个完整的闭合回路。(3)(3)在原电池中在原电池中, ,电子不能通过电解质溶液电子不能通过电解质
7、溶液, ,即即“电子在线不下水电子在线不下水, ,离子下海不离子下海不上岸上岸”。1.1.将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间, ,以下叙以下叙述正确的是述正确的是( ( ) )A.A.两烧杯中铜片表面均无气泡产生两烧杯中铜片表面均无气泡产生B.B.甲中铜片是正极甲中铜片是正极, ,乙中铜片是负极乙中铜片是负极C.C.两烧杯中溶液的两烧杯中溶液的pHpH均增大均增大D.D.产生气泡的速度甲比乙慢产生气泡的速度甲比乙慢解析解析: :甲装置是铜锌原电池甲装置是铜锌原电池, ,乙不能形成原电池装置乙不能形成原电池装置, ,所以乙
8、烧杯中铜表所以乙烧杯中铜表面无气泡生成面无气泡生成, ,而甲中铜表面有气泡生成而甲中铜表面有气泡生成,A,A错错; ;乙中乙中CuCu片不可能是负极片不可能是负极, ,B B错错; ;甲、乙两装置发生的反应均是甲、乙两装置发生的反应均是Zn+2HZn+2H+ + H H2 2+Zn+Zn2+2+, ,所以两烧杯中所以两烧杯中溶液的溶液的pHpH均增大均增大,C,C正确正确; ;因甲是原电池装置因甲是原电池装置, ,所以甲烧杯中产生所以甲烧杯中产生H H2 2的速度的速度快快,D,D错。错。过关演练过关演练 巩固知识巩固知识提升能力提升能力C C2.2.关于如图所示的原电池关于如图所示的原电池,
9、 ,下列说法正确的是下列说法正确的是( ( ) )A.A.电子从锌电极通过电流表流向铜电极电子从锌电极通过电流表流向铜电极B.B.盐桥中的阴离子向硫酸铜溶液中迁移盐桥中的阴离子向硫酸铜溶液中迁移C.C.锌电极发生氧化反应锌电极发生氧化反应; ;铜电极发生还原反应铜电极发生还原反应, ,其电极反应是其电极反应是2H2H+ +2e+2e- - H H2 2D.D.取出盐桥后取出盐桥后, ,电流表仍会偏转电流表仍会偏转, ,铜电极在反应前后质量不变铜电极在反应前后质量不变解析解析: :锌片作负极锌片作负极, ,铜片作正极铜片作正极, ,电子从负极流向正极电子从负极流向正极,A,A正确正确; ;盐桥中
10、的阴盐桥中的阴离子向负极移动离子向负极移动,B,B错误错误; ;负极发生氧化反应负极发生氧化反应, ,正极发生还原反应正极发生还原反应, ,铜电极铜电极发生的反应为发生的反应为CuCu2+2+2e+2e- - Cu,CCu,C错误错误; ;取出盐桥后不能形成原电池取出盐桥后不能形成原电池, ,铜电铜电极在反应后质量增加极在反应后质量增加,D,D错误。错误。A A知识探究知识探究 梳理知识梳理知识点拨方法点拨方法探究点二原电池原理的应用探究点二原电池原理的应用加快化学反应加快化学反应速率速率 构成原电池的反应速率比原电池负极材料与电解构成原电池的反应速率比原电池负极材料与电解液直接接触的反应速率
11、快液直接接触的反应速率快, ,用稀用稀H H2 2SOSO4 4制制H H2 2时时, ,使用使用粗锌比纯锌反应快粗锌比纯锌反应快, ,或向溶液中加入少量或向溶液中加入少量CuSOCuSO4 4溶溶液液, ,反应加快反应加快比较金属活动比较金属活动性强弱性强弱 酸性电解质中酸性电解质中, ,一般是作负极的金属较活泼一般是作负极的金属较活泼, ,作正作正极的金属相对较不活泼极的金属相对较不活泼设计原电池设计原电池把氧化还原反应分为氧化反应和还原反应把氧化还原反应分为氧化反应和还原反应, ,根据根据氧化反应确定负极材料和负极的电解质溶液氧化反应确定负极材料和负极的电解质溶液; ;根根据还原反应确定
12、正极材料和正极的电解质溶液据还原反应确定正极材料和正极的电解质溶液金属防护和有金属防护和有关现象的解释关现象的解释 如果保护一个铁闸如果保护一个铁闸, ,可用导线将其与一锌块相连可用导线将其与一锌块相连, ,使锌作原电池的负极使锌作原电池的负极, ,铁闸作正极铁闸作正极思考思考 将金属将金属a a、b b用导线相连插入稀用导线相连插入稀H H2 2SOSO4 4中中, ,发现发现b b上产生气泡上产生气泡, ,则则a a与与b b相比较相比较, ,谁更活泼谁更活泼? ?提示提示: :a a名师点拨名师点拨 依据氧化还原方程式设计原电池的思维模式依据氧化还原方程式设计原电池的思维模式 “两极一液
13、一连线两极一液一连线”1.1.用铁片与稀硫酸反应制氢气时用铁片与稀硫酸反应制氢气时, ,下列不能使氢气生成速率加快的是下列不能使氢气生成速率加快的是( ( ) )A.A.加热加热B.B.不用稀硫酸不用稀硫酸, ,改用改用98%98%浓硫酸浓硫酸C.C.加少量硫酸铜溶液加少量硫酸铜溶液D.D.不用铁片不用铁片, ,改用铁粉改用铁粉解析解析: :加热升高温度和增大固体反应物的接触面积都能加快化学反应速加热升高温度和增大固体反应物的接触面积都能加快化学反应速率率,A,A、D D正确正确; ;铁在浓硫酸中钝化铁在浓硫酸中钝化, ,不产生氢气不产生氢气,B,B错误错误; ;加入少量硫酸铜溶加入少量硫酸铜
14、溶液液, ,由于由于CuCu2+2+Fe Cu+Fe+Fe Cu+Fe2+2+, ,构成铜构成铜铁铁稀硫酸原电池稀硫酸原电池, ,加快了铁片加快了铁片与稀硫酸反应制氢气的速率与稀硫酸反应制氢气的速率,C,C正确。正确。过关演练过关演练 巩固知识巩固知识提升能力提升能力B BA A解析解析: :由第一个装置图中正负极的标注可知由第一个装置图中正负极的标注可知,Cd,Cd失去电子作负极失去电子作负极, ,则金属则金属性性CdCo;CdCo;由第二个装置图正负极的标注可知由第二个装置图正负极的标注可知,Co,Co失去电子被氧化作负极失去电子被氧化作负极, ,则金属性则金属性CoAg,CoAg,综上分
15、析可知三者金属性的强弱顺序为综上分析可知三者金属性的强弱顺序为CdCoCdCoAgAg。根据活泼性强的金属能将活泼性弱的金属从其盐溶液中置换出来。根据活泼性强的金属能将活泼性弱的金属从其盐溶液中置换出来的规律判断的规律判断A A项错误。项错误。3.3.已知电极材料已知电极材料: :铁、铜、银、石墨、锌、铝铁、铜、银、石墨、锌、铝; ;电解质溶液电解质溶液:CuCl:CuCl2 2溶液、溶液、FeFe2 2(SO(SO4 4) )3 3溶液、稀硫酸。按要求回答下列问题溶液、稀硫酸。按要求回答下列问题: :(1)(1)电工操作上规定电工操作上规定: :不能把铜导线和铝导线连接在一起使用。请说明原不
16、能把铜导线和铝导线连接在一起使用。请说明原因因: : 。解析解析: :(1)(1)当当CuCu、AlAl导线连接时导线连接时, ,接触到潮湿的空气就易形成原电池接触到潮湿的空气就易形成原电池, ,铝导线被腐蚀。铝导线被腐蚀。答案答案: :(1)(1)两者连接在一起时两者连接在一起时, ,接头处在潮湿的空气中形成原电池接头处在潮湿的空气中形成原电池, ,铝铝导线被腐蚀导线被腐蚀(2)(2)若电极材料选铜和石墨若电极材料选铜和石墨, ,电解质溶液选硫酸铁溶液电解质溶液选硫酸铁溶液, ,外加导线外加导线, ,能否构能否构成原电池成原电池? ?。若能。若能, ,请写出电极反应式请写出电极反应式( (若
17、不能若不能, ,后两空可不填后两空可不填),),负极负极: : , ,正极正极: : 。(3)(3)设计一种以铁和稀硫酸反应为原理的原电池设计一种以铁和稀硫酸反应为原理的原电池, ,要求画出装置图要求画出装置图( (需标需标明电极材料及原电池的正、负极明电极材料及原电池的正、负极) )。答案答案: :(3) (3) 1.1.下列关于盐桥的说法中不正确的是下列关于盐桥的说法中不正确的是( ( ) )A.A.盐桥是一个起导电作用的装置盐桥是一个起导电作用的装置, ,其作用是将两个半电池连起来其作用是将两个半电池连起来B.B.盐桥的导电是通过离子进行的盐桥的导电是通过离子进行的C.C.盐桥导电时盐桥
18、导电时, ,两电解质溶液为一个整体两电解质溶液为一个整体, ,是一个原电池是一个原电池D.D.盐桥将一个原电池隔成了两个原电池装置盐桥将一个原电池隔成了两个原电池装置解析解析: :盐桥将一个原电池隔成了两个半电池盐桥将一个原电池隔成了两个半电池, ,使原电池中氧化剂和还原剂使原电池中氧化剂和还原剂近乎完全隔离近乎完全隔离, ,并在不同区域之间实现了电子的定向移动并在不同区域之间实现了电子的定向移动, ,使原电池能持使原电池能持续、稳定地产生电流续、稳定地产生电流, ,故故D D错误。错误。D D课堂检测课堂检测 即学即测即学即测查漏补缺查漏补缺2.2.下列装置可以构成原电池的是下列装置可以构成
19、原电池的是( ( ) )C C解析解析: :原电池构成的三个条件是原电池构成的三个条件是: :活泼性不同的两个电极活泼性不同的两个电极,A,A错误错误; ;电解质电解质溶液溶液,B,B错误错误; ;构成闭合回路构成闭合回路,D,D错误错误;C;C满足这三个条件。满足这三个条件。A A4 4、有、有a a、b b、c c、d d四个金属电极四个金属电极, ,有关的实验装置及部分实验现象如下有关的实验装置及部分实验现象如下: :由此判断这四种金属的活动性顺序是由此判断这四种金属的活动性顺序是( ( ) )A.abcdA.abcd B.bcda B.bcdaC.dabcC.dabc D.abdc D
20、.abdc解析解析: :由第一个装置由第一个装置a a极溶解极溶解, ,故故a a为负极为负极, ,可知金属活动性可知金属活动性ab,ab,第二第二个装置依据金属活动顺序可知金属活动性个装置依据金属活动顺序可知金属活动性bc;bc;同理第三个装置同理第三个装置d d极极溶解可知溶解可知d d极为负极极为负极, ,金属活动性金属活动性dc,dc,由第四个装置电流从由第四个装置电流从a a极流向极流向d d极极, ,则电子从则电子从d d极流向极流向a a极极, ,故金属活动性故金属活动性da,da,则选项则选项C C符合题意。符合题意。C C5.5.依据氧化还原反应依据氧化还原反应:2Ag:2A
21、g+ +Cu Cu+Cu Cu2+2+2Ag+2Ag设计的原电池如图所示。设计的原电池如图所示。请回答下列问题请回答下列问题: :(1)(1)电极电极X X的材料是的材料是; ;电解质溶液电解质溶液Y Y是是 。(2)(2)银电极为电池的银电极为电池的 极极, ,发生的电极反应为发生的电极反应为;X;X电极上发生的电极反应为电极上发生的电极反应为 。(3)(3)外电路中的电子是从外电路中的电子是从电极流向电极流向电极。电极。答案答案: :(1)(1)铜铜( (或或Cu)Cu)AgNOAgNO3 3溶液溶液(3)Cu(3)CuAgAg1.1.组成组成: :盐桥中装有饱和的盐桥中装有饱和的KClK
22、Cl、KNOKNO3 3等溶液和琼胶制成的胶冻。等溶液和琼胶制成的胶冻。2.2.作用作用:(1):(1)连接内电路连接内电路, ,形成闭合回路形成闭合回路; ;(2)(2)平衡电荷平衡电荷, ,使原电池不断产生电流使原电池不断产生电流; ;(3)(3)盐桥中离子移动方向盐桥中离子移动方向: :盐桥中的阳离子盐桥中的阳离子( (如如K K+ +) )向正极移动、阴离子向正极移动、阴离子( (如如ClCl- -) )向负极移动。向负极移动。3.3.注意事项注意事项: :在有盐桥的铜锌原电池中在有盐桥的铜锌原电池中, ,电解质溶液的选择要与电极材电解质溶液的选择要与电极材料的阳离子相同。即料的阳离子相同。即ZnZn极对应的是极对应的是ZnSOZnSO4 4溶液溶液,Cu,Cu极对应的是极对应的是CuSOCuSO4 4溶液。溶液。实验微专题实验微专题9 9原电池实验装置中盐桥的组成和作用原电池实验装置中盐桥的组成和作用答案答案: :C CC C
