鲁科版高中化学选修四课件第1课时原电池工作原理.pptx

答案： (1)实验装置图如图： Pt 2Ag＋＋2e－―→2Ag Cu Cu―→Cu2＋＋2e－ (2)①Cu Ag AgNO3 ②将两个隔离 的电解质溶液连接起来，可使电流持续传 导 ③Cu Ag
2．一个原电池总反应为Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，该电池 材料及电解质溶液可能是(双选)( )
(2)题目条件可以构成原电池，其中Cu为原电池负极，石墨 为原电池的正极。
(3)反应Cu＋2H＋===Cu2＋＋H2↑可通过电解池来实现，Cu 作电解池阳极，石墨或其他电极作电解池阴极，选用盐酸作电 解质溶液。
答案： (1)构成原电池，负极铝加快腐蚀 (2)能 Cu―→Cu2＋＋2e－ 2Fe3＋＋2e－―→2Fe2＋ (3)见下图所示
答案： C
1．剪约6 cm长、2 cm宽的铜片、铝片各一片，分别用接线 柱平行地固定在一块塑料板上(间隔2 cm)。将铜片与铝片分别和 电流表的两接线柱相连，电流表指针调在中间位置。取两个50 mL的小烧杯，在一个烧杯中注入约40 mL的浓硫酸，在另一只 烧杯中注入40 mL 0.5 mol·L－1的硫酸溶液。试回答下列问题(已 知电流表指针偏转方向与电子流向一致)：
(3)若Cu＋2H＋===Cu2＋＋H2↑能发生，请在上边框图 内画出实现该反应的装置图(运用题目所给材料和药品)。
解析： 此题考查的是原电池原理，只要有两种活泼性不 同的电极相连，另有电解质溶液且构成闭合回路就可构成原电 池。
(1)中铜导线和铝导线连在一起在潮湿空气中就构成了原电 池，导致铝导线被腐蚀。
电子经导线由 流负向极 正极
二、原电池
1．定义：将转化化学为能的装置。 电能
2．构成条件
(1)由两种活泼性不同的金属或由金属和非金属作电极，一
般较活泼金属作，负较极不活泼金属或非金属作。
正极
(2)两电极必须同时浸在中。电解质溶液
(3)两电极之间要用导线(或盐桥)形成。闭合回路
(4)能自发地发生氧化还原反应(有明显电流产生时需具备此 条件)。
答案： CD
1．(2010·余姚高二质检)以下能形成原电池的是( )
A．①②
B．②③
C．②④D．②③④
解析： 水果中有电解质溶液，如果酸等。②④符合原电 池的构成条件。
答案： C
2．关于如图所示装置的叙述，正确的是( ) A．铜是阳极，铜片上有气泡产生 B．铜片质量逐渐减少 C．电流从锌片经导线流向铜片 D．氢离子在铜片表面被还原 解析： 从图中看出装置是原电池，Zn较活泼，发生失电 子的氧化反应，是负极，电子由Zn流向Cu，溶液中的H＋在铜 片上得电子，发生还原反应生成H2，电流方向与电子流向相反， 从铜片经导线流向锌片。 答案： D
解析： 用于设计成原电池的反应一般为放热的、可以自 发进行的氧化还原反应，所以A不能，因为A为复分解反应，是 非氧化还原反应。
答案： A
2．将铜和锌用导线连接插入到盐酸中，关于该装置的叙述， 正确的是( )
A．锌是负极，铜的表面有气泡 B．电子从铜极经外电路流向锌极 C．溶液中Cl－向铜极移动 D．溶液)已知：直流电池、导线 电极材料：铁、铜、银、石墨、锌、铝。 电解质溶液：CuCl2溶液、Fe2(SO4)3溶液、盐酸。 按要求回答下列问题： (1)电工操作上规定：不能把铜导线和铝导线连接在一起使 用。请说明原因____________________________________。 (2)若电极材料选铜和石墨，电解质溶液选硫酸铁溶液，外 加导线，能否构成原电池？________，若能，请写出电极反应， 负极____________________，正极__________________。
负极为________，电极反应式为______________。
(2)该反应还可设计成能量转化效率更高的原电池装置，如 图所示：
请回答下列问题： ①电极X的材料是________，Y的材料是________，电解质 溶液Z是________。 ②盐桥的作用是________。 ③外电路中的电子是从________电极流向________电极。
3．实验现象
电流计指针是 否偏转
电极表面变化情况
Ⅰ
偏转
锌片质量减，少铜片质量
增加
Ⅱ
偏转
锌片质量，减铜少片质量
增加
4.实验分析及电极反应
得失电 子
电极名 称
电极反 应
反应类 型
Zn极 失电子
负极 Zn―→Zn2＋ ＋2e－ 氧化反应
Cu极 溶液中Cu2＋ 得电子
电子流动
正极
Cu2＋＋2e－ ―→Cu 还原反应
3．工作原理(以铜锌原电池为例)
[开放探究] (1)构成原电池的化学反应有何特点？ (2)如何用反应2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋设计原电池？ 提示： (1)必须是自发的氧化还原反应，原电池是化学能 转化为电能的装置，发生的反应必定是放热反应，即反应的焓 变小于零。
(2)
(其他答案合理也可)
1．在理论上不能用于设计原电池的化学反应是( ) A．H2SO4(aq)＋BaCl2(aq)===2HCl(aq)＋BaSO4(s) ΔH<0 B．2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l) ΔH<0 C．4Fe(OH)2(s)＋2H2O(l)＋O2(g)===4Fe(OH)3(s) ΔH<0 D ． 3Cu(s) ＋ 8HNO3(aq)===3Cu(NO3)2(aq) ＋ 2NO(g) ＋ 4H2O(l) ΔH<0
答案： (1)铝 (2)铜 正
二、原电池的设计 以2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2为例，设计一个原电池。 1．确定电极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，电极反应式为： 负极：Cu―→Cu2＋＋2e－ 正极：2Fe3＋＋2e－―→2Fe2＋
3．某原电池，将两金属X、Y用导线连接，同时插入相应 的电解质溶液中，发现Y电极质量增加，则可能是下列情况中的 ()
A．X是负极，电解质溶液为CuSO4溶液 B．X是负极，电解质溶液为稀H2SO4溶液 C．X是正极，电解质溶液为CuSO4溶液 D．X是正极，电解质溶液为稀H2SO4溶液
解析： 将金属X、Y用导线连接，同时，插入相应的电解 质溶液中，构成原电池。负极上发生氧化反应，失去电子，电 子经外电路流向正极，溶液中的阳离子在正极得电子而被还原， 若使Y极质量增加，四个选项中，只有A正确；X是负极；Y是 正极，电解质是CuSO4溶液。
本题考查原电池的原理和设计，解题时应明确设计思路， 理解带盐桥的原电池的组成原理。根据已知的氧化还原反应设 计原电池的思路是：首先将已知的反应拆成两个半反应(即氧化 反应和还原反应)：Cu―→Cu2＋＋2e－，2Ag＋＋2e－―→2Ag； 然后结合原电池的电极反应特点，分析可知，该电池的负极应 该用Cu作材料，正极要保证Ag＋得到负极失去的电子，一般用 不能还原Ag＋的材料如Pt或碳棒等，电解质溶液只能用含Ag＋的 电解质溶液如AgNO3溶液。在带盐桥的原电池组成半电池时， 注意电极材料与溶液中的离子一般要相对应，如Cu2＋/Cu或Ag＋ /Ag。
由M棒变粗知M棒表面析出金属，发生还原反应，应为原 电池的正极；同理由N棒变细知N棒为负极。再根据原电池的构 成条件知，金属活性N>M，故A、D项不符合题意。B项的正极 反应为：2H＋＋2e－―→H2↑，不符合题意。C项：负极反应为 Zn―→Zn2＋＋2e－，正极反应为2Ag＋＋2e－―→2Ag，符合题意。
(1) 两 电 极 同 时 插 入 稀 硫 酸 中 ， 电 流 表 指 针 偏 向 连 接 ________(填“铝”或“铜”)的接线柱。
(2) 两 电 极 同 时 插 入 浓 硝 酸 时 ， 电 流 表 指 针 偏 向 连 接 ________(填“铝”或“铜”)的接线柱，此时铝是________(填 “正”或“负”)极。
正极
A
Zn
B
Cu
C
Cu
D
Fe
负极 Cu Zn Zn Zn
电解质溶液
CuCl2 H2SO4 CuSO4 CuSO4
解析： 原电池总反应：Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，可得出 其负极反应：Zn―→Zn2＋＋2e－(氧化反应)，正极反应：Cu2＋ ＋2e－―→Cu(还原反应)，发生氧化反应的一极是原电池负极， 发生还原反应的一极为原电池正极，因此负极材料只能是Zn。 正极为Cu2＋得电子还原成铜，电解质应为可溶性铜盐，正极材 料为活泼性比Zn弱的Cu、Fe(或C、Pt)等。
(2011·宁波高二质检)如图所示装置中， 可观察到电流计指针偏转，M棒变粗，N棒 变细，由此判断下表中所列M、N、P物质， 其中可以成立的是( )
M
N
P
A
锌
铜
稀硫酸溶液
B
铜
铁
稀盐酸
C
银
锌
AgNO3溶液
D
锌
铁
Fe(NO3)3溶液
思路点拨： 由M、N棒的变化 ―确―定→ M、N的电极名
称→逐项验证。
答案： ④⑥⑦
一、正、负极的判断 1．由组成原电池的电极材料判断：一般是活泼的金属为负 极，活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极。 2．根据电流方向或电子流动方向判断：电流是由正极流向 负极；电子流动方向是由负极流向正极。 3．根据原电池里电解质溶液内离子的定向流动方向判断： 在原电池的电解质溶液内，阳离子移向的极是正极，阴离子移 向的极是负极。
答案： A
4．(2011·马鞍山高二质检)对于锌-铜-稀H2SO4组成的原电 池装置中，当导线中有1 mol电子通过时，理论上的两极变化是 ()
①锌片溶解了32.5 g ②锌片增重32.5 g ③铜片上析出1 g H2 ④铜片上析出1 mol H2
A．①和③B．①和④ C．②和③D．②和④
解析： 锌片做负极，电极反应为Zn―→Zn2＋＋2e－，所 以导线中有1 mol电子通过时，锌片溶解了32.5 g；铜片做正极， 电极反应为2H＋＋2e－―→H2↑，所以导线中有1 mol电子通过 时，铜片上析出氢气0.5 mol (1g)。
解析： B项锌失去电子，电子从负极流向正极，电流方向 与电子流向相反，B错；原电池中阴离子流向负极，C错；H＋在 正极得电子生成H2，所以溶液中H＋浓度降低，pH增大。
答案： A
3．在下图中的8个装置中，属于原电池的是________。
解析： 构成原电池要有四个基本条件。a.电解质溶液；b. 两个电极，其中一个相对较活泼，另一个相对较不活泼。两个 电极直接或间接地连接在一起，并插入电解质溶液中；c.能自发 地发生氧化还原反应；d.形成闭合回路。④⑥⑦符合条件。
4．根据原电池两极发生的变化来判断：原电池的负极总是 失电子发生氧化反应，其正极总是得电子发生还原反应。
5．根据电极是否被溶解判断：被溶解的电极为负极，增重 或有气泡产生的电极为正极。
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；而镁－铝电极在氢氧化钠溶液中构成原电池，铝为 负极，镁为正极。
第3节 化学能转化为电能——电池
第1课时 原电池工作原理
1．了解原电池的工作原理。 2．掌握构成原电池的条件。 3．会设计原电池。
一、铜锌原电池的实验探究 1．装置
2．盐桥 (1)成分：KCl饱和溶液。 (2) 离 子 移 动 方 向 ： Cl －Zn移SO向4 溶 液 ； K ＋ 移 向 溶液C。uSO4 (3)作用 ①使两个半电池溶液连成一个通路。 ②使两溶液保持电中性。
2．确定电极材料 如发生氧化反应的物质为金属单质，可用该金属直接做负 极；如为气体(如H2)或溶液中的还原性离子，可作惰性电极(如 Pt、碳棒)做负极。 发生还原反应的电极材料必须比负极材料不活泼。 本例中可用铜棒做负极，用铂丝或碳棒做正极。 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 溶液做电解液。
4．构成闭合回路，画出示意图。 (合理即可)
依 据 氧 化 还 原 反 应 ： 2Ag ＋ (aq) ＋ Cu(s)===Cu2 ＋ (aq) ＋ 2Ag(s)，设计一个最简单的原电池。
(1)在下边方框内画出实验装置图，并指出正极为________， 电极反应式为___________________________；