2018-2019学年高中化学苏教版选修4浙江专用文档：专题1 化学反应与能量变化 第二单元 第1课时 原电池的原理

第1课时原电池的工作原理1．原电池的构造与工作原理铜锌原电池如图所示，请回答下列问题：(1)有关的实验现象①锌片溶解，铜片加厚变亮，硫酸铜溶液颜色变浅；②电流计的指针发生偏转，装置中的能量变化是化学能转化为电能。

(2)电极名称和电极反应①锌电极为负极，发生氧化反应，电极反应式是Zn－2e－===Zn2＋；②铜电极为正极，发生还原反应，电极反应式是Cu2＋＋2e－===Cu；③电池总反应的离子方程式是Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu。

(3)电子流动方向和电流方向①外电路：电子由锌电极经过导线流向铜电极，电流由铜电极流向锌电极；②内电路：阳离子移向铜电极(正极)，阴离子移向锌电极(负极)。

(4)原电池构成的条件：具有活动性不同的两个电极，二者直接或间接地连在一起，插入电解质溶液或熔融电解质中，且能自发地发生氧化还原反应。

下列图示装置能形成原电池的是AD。

2．盐桥原电池(或双液原电池)按下图所示装置完成实验，并回答下列问题：(1)实验过程中，能观察到的实验现象：①锌片溶解，铜片加厚变亮；②电流计指针发生偏转；③硫酸铜溶液的颜色变浅。

(2)离子移动方向①硫酸锌溶液中：Zn2＋向盐桥移动；②硫酸铜溶液中：Cu2＋向铜极移动；③盐桥中：K＋移向正极区(CuSO4溶液)，Cl－移向负极区(ZnSO4溶液)。

(3)若取出装置中的盐桥，电流表的指针是否还会发生偏转？不偏转，原因是取出盐桥，该装置不能构成闭合回路，不能形成原电池。

原电池中盐桥的作用(1)构成闭合回路，形成原电池。

(2)避免电极与电解质溶液直接反应，有利于最大程度地将化学能转化为电能。

(3)盐桥中的阴、阳离子定向迁移，使溶液保持电中性，反应持续进行，能长时间稳定放电。

3．由原电池相关知识判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)原电池中电子流出的一极是正极，发生氧化反应()(2)原电池中电流的方向是负极—导线—正极()(3)双液原电池中的盐桥是为了连通电路，所以也可以用金属导线代替()(4)在原电池中阳离子移向正极，阴离子移向负极()(5)铜、锌与硫酸组成的原电池中，锌为负极，质量减少，铜为正极，质量不变()原电池正极和负极的判断依据例1A．电子从锌电极通过电流计流向铜电极B．盐桥中的阴离子向硫酸铜溶液中迁移C．铜电极发生还原反应，其电极反应是2H＋＋2e－===H2↑D．取出盐桥后，电流计仍会偏转，铜电极在反应前后质量不变例2根据原电池的工作原理，写出下列电池的电极反应式。

(1)将铁片、铜片用导线连接后，置于稀硫酸中，形成原电池：①正极反应式是___________________________________________________________；②负极反应式是__________________________________________________________；③原电池总反应的离子方程式是____________________________________________。

(2)有人用原电池原理除去银器皿表面的黑色硫化银，其处理方法：将一定浓度的食盐溶液放入一铝制容器中，再将变黑的银器浸入溶液中，放置一段时间后，有臭鸡蛋气味的气体放出，银表面的黑色会褪去而银不会损失。

在此形成的原电池中：①负极反应式是__________________________________________________；②正极反应式是__________________________________________________________。

例3根据下列原电池的总反应式，写出其电极反应式。

(1)利用反应2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O可制备硫酸铜，若将该反应设计为原电池，其负极反应式是__________________________________________________________，正极反应式是_____________________________________________________________。

(2)某原电池总反应为2FeO2－4＋3H2===Fe2O3＋4OH－＋H2O，在该原电池中：负极反应式是_____________________________________________________________；正极反应式是____________________________________________________________。

二、原电池原理的应用1．比较金属活动性强弱对于酸性电解质，一般是负极金属的活动性较强，正极金属的活动性较弱。

例如：a和b两种金属，用导线连接后插入稀硫酸中，观察到a极溶解，b极上有气泡产生，则a为负极，b为正极，金属活动性a>b。

2．加快氧化还原反应的速率构成原电池的反应速率比直接接触反应的速率快。

例如：实验室制取氢气时，粗锌比纯锌与稀硫酸反应速率快；或向溶液中滴入几滴硫酸铜溶液，产生氢气的速率加快。

3．设计化学电池(1)理论上，任何自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。

(2)外电路：还原性较强的物质在负极失去电子，氧化性较强的物质在正极上得到电子。

(3)内电路：将两电极浸入电解质溶液中，阴、阳离子作定向移动。

例4依据氧化还原反应：Cu＋2Ag＋===Cu2＋＋2Ag设计的原电池如图所示。

(1)电极X的材料是________________，电解质溶液Y是____________。

(2)银电极的电极反应式是________________________________________________________；X电极的电极反应式是___________________________________________________________。

(3)外电路中的电子是从________极流向________极。

(4)该原电池的正极是____________，还可以选用__________________等材料。

(5)如果将装置图中的两个烧杯换成一个烧杯，是否还需要硫酸铜溶液？________________________________________________________________________。

例5①②③④四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池。

①②相连时，外电路电流从②流向①；①③相连时，③为正极；②④相连时，②上有气泡逸出；③④相连时，③的质量减少。

据此判断这四种金属活动性由大到小的顺序是()A．①③②④B．①③④②C．③④②①D．③①②④1．在如图所示的水果(柠檬)电池中，外电路上的电流从X电极流向Y电极。

若X为铁，则Y可能是()A．锌B．石墨C．银D．铜2.(2017·浙江六校高二月考)某原电池装置如图所示。

下列有关叙述中正确的是()A．电池工作中，盐桥中的Cl－向负极移动B．负极反应式：2H＋＋2e－===H2↑C．工作一段时间后，两烧杯中溶液pH均不变D．Fe作正极，发生氧化反应3．下列有关图甲和图乙的叙述不正确的是()A．均发生了化学能转化为电能的过程B．Zn和Cu既是电极材料又是反应物C．工作过程中，电子均由Zn经导线流向CuD．相同条件下，图乙比图甲的能量利用效率高4．有a、b、c、d四种金属，将a与b用导线接起来，浸入电解质溶液中，a不易腐蚀；将b、d分别投入等浓度的盐酸中，d比b反应剧烈；将铜浸入a的盐溶液里，无明显变化；如果把铜浸入c的盐溶液里，有金属c析出。

据此判断它们的金属活动性由强到弱的顺序为()A．a>c>d>b B．d>a>b>cC．d>b>a>c D．b>a>d>c5．由A、B、C、D四种金属按下表中装置图进行实验。

根据实验现象回答下列问题：(1)装置甲中负极的电极反应式是_____________________________________________。

(2)装置乙中正极的电极反应式是_____________________________________________。

(3)装置丙中溶液的pH____(填“变大”“变小”或“不变”)。

(4)四种金属活动性由强到弱的顺序是________________________________________。

[对点训练]题组一原电池的构成及工作原理1．下列烧杯中盛放的都是稀硫酸，在铜电极上能产生气泡的是()2．如图，下列说法不正确的是()A．在①装置中锌棒逐渐变细，铜棒无变化B．在②装置中锌棒逐渐变细，铜棒逐渐变粗C．在②装置中部分化学能转化成了电能D．在①②装置中锌棒均被氧化3.如图，在盛有稀硫酸的烧杯中放入用导线连接的电极X、Y，外电路中电子流向如图所示。

关于该装置的下列说法正确的是()A．外电路的电流方向X→外电路→YB．若两电极分别为铁和碳棒，则X为碳棒，Y为铁C．X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应D．若两电极都是金属，则它们的活动性顺序为X>Y4．下列关于原电池的叙述正确的是()A．在外电路中，电流由铜电极流向银电极B．正极反应为Cu2＋＋2e－===CuC．实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作D．将铜片直接浸入硝酸银溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同5．如图是某同学设计的原电池装置，下列叙述中正确的是()A．电极Ⅰ上发生还原反应，作原电池的负极B．电极Ⅱ的电极反应式为Cu2＋＋2e－===CuC．该原电池的总反应：2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋D．盐桥中装有含氯化钾的琼脂，其作用是传递电子题组二原电池电极的判断和电极反应式书写6．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7．锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而受到了普遍重视，目前已研制成功多种锂电池。

某种锂电池的总反应方程式为Li＋MnO2===LiMnO2，下列说法正确的是()A．Li是正极，电极反应式为Li－e－===Li＋B．Li是负极，电极反应式为Li－e－===Li＋C．MnO2是负极，电极反应式为MnO2＋e－===MnO－2D．Li是负极，电极反应式为Li－2e－===Li2＋8．原电池的电极反应式不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。

下列说法错误的是()A．由Fe、Cu、FeCl3溶液组成的原电池，负极反应式为Cu－2e－===Cu2＋B．由金属Al、Cu和稀硫酸组成的原电池，负极反应式为Al－3e－===Al3＋C．由Al、Mg、NaOH溶液组成的原电池，负极反应式为Al＋4OH－－3e－===AlO－2＋2H2OD．由金属Al、Cu和浓硝酸组成的原电池，负极反应式为Cu－2e－===Cu2＋题组三原电池工作原理的应用9．M、N、P、E四种金属：①M＋N2＋===N＋M2＋②M、P用导线连接放入硫酸氢钠溶液中，M表面有大量气泡③N、E用导线连接放入E的硫酸盐溶液中，电极反应为E2＋＋2e－===E，N－2e－===N2＋。