化学选修4第四章第一节 原电池

【练习1】一个原电池的总反应离子方程式是Zn + Cu2+ =
Zn2++Cu,该反应的原电池正确组成是（ CD ）
正极 负极 电解质溶液
A
B C D
Zn
Cu Cu Fe
Cu
Zn Zn Zn
CuCl2
H2SO4 CuSO4 CuCl2
讨论：某原电池的总反应方程式为2Fe3++Fe＝3Fe2+， 能实现该反应的原电池是（ A B ）
负极： 氧化反应
e外电路
正极： 还原反应
判断下列原电池的正负极
Fe
G
C
Fe
G
Zn
Mg
G
Al
观察下面两个原电池，判断其正负极， 并思考他们与上面三组有什么区别。
Al
G
Cu
NaOH溶液
浓HNO3
四、原电池正负极的判断
（1）根据电极材料判断 (一般来说)
负极：活泼的金属 正极：活泼性较弱的金属或能导电的非金属
（3）加入氯化钠的主要作用是 氯化钠溶于水、形成电解质溶液 。
（4）木屑的作用是 使用“热敷袋”时受热均匀 。
第四章
电化学基础
第一节 原 电 池
1、该装置不能提供持续稳定的电流， 请讨论可能的原因是什么？ 讨论角度： 2、该原电池还有哪些缺点？ 从Cu2+得电子的路径分析 3、上述原电池该如何改进？ 从能量转化的角度分析 从开关闭合前后的能耗分析
理论上我们可以把任意的氧化还原反应设计成原电池
氧化反应：Cu-2e- = Cu2+
Cu+2Ag+=Cu2++2Ag
电池总反应
负极（-） 电极反应式
还原反应：2Ag+ +2e- =2Ag
正极（+） 该电池中有1mol e- 产生时，正极上析 出多少克银？ 电极反应式
2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+,以该反应设计个原电池装置
A、正极为Cu，负极为Fe，电解质溶液为FeCl3溶液
B、正极为石墨，负极为Fe，电解质溶液为Fe(NO3)3溶液
C、正极为Fe，负极为Zn，电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液
D、正极为Ag，负极为Fe，电解质溶液为CuSO4溶液
讨论：在盛水烧杯中，铁圈和银圈紧连处吊一根绝缘细丝，
使之平衡（见下图）。沿细丝小心向 杯中滴入CuSO4溶液，片刻后可观察 到的现象是（ D ） A、铁圈上析出大量铜
A Zn
CuSO4
A
Cu
Zn 改进
Cu
ZnSO4溶液 CuSO4溶液 盐桥中装有饱和的KCl溶液和琼脂制成的胶冻，胶冻的作用 是防止管中溶液流出 。
？
科学探究 1、注意观察两电极的现象及电流表的变化，取出 盐桥后会如何，盐桥的作用是什么？
盐桥的作用：（1）形成闭合回路。（2）平衡电荷。 改进后的原电池装置还有什么优点？
（2）根据两极发生反应类型来判断 负极:发生氧化反应(失去电子) 正极:发生还原反应(得到电子)
G
在氢氧燃料电池中，发生了这样的化学反应：
2H2 + O2 ＝ 2H2O ，向正、负极通入的气体各是什么？
（3）根据电子(电流)流动方向判断 电子：负极流向正极 电流：正极流向负极
G
五、原电池的本质：氧化还原反应电子的转移
A
B
讨论2：A、B两种金属和CuSO4溶液 组成原电池后，B极上附一层红色的铜。 CuSO4溶液 ①则两种金属的活动性强弱的顺序是 A>B 。 ②如果A为锌片，B为铜片，写出该原电池的电极 反应式： 负极： Zn − 2e- = Zn2+ 正极： Cu2+ + 2e- = Cu 。 ____________________________________________ 总反应： Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu
灵敏电流计 石墨 盐桥 石墨
FeCl3 溶液
KI 溶液
甲
乙
讨论4：银器皿日久表面逐渐变黑色，这是由于生成了 硫化银的缘故，有人设计用原电池原理加以除去，其处 理方法是：将一定浓度的食盐溶液放入一铝制容器中， 放置一段时间后，黑色会褪去而银不会损失。试回答： （1）在此原电池中，负极发生的反应为 2Al－ 6e－=2Al3＋ _______________________ ，正极发生的反应为 3Ag2S＋6e－=6Ag ＋3S2－ _______________________ ． （2）反应过程中会产生臭味，原电池总反应的方程式 3Ag2S＋2Al＋6H2O=2Al(OH) 为_______________________ 。 3↓＋3H2S↑＋6Ag
1．能量转换率高；2．产生持续、稳定的电流； 3．防止自放电。
科学探究 2、基于盐桥的作用，你知道上述原电池装置 还可以怎么改进？
科学探究 3、以硫酸溶液为电解质 溶液的氢氧燃料电池如图 所示，工作原理是什么， 如果没有中间的隔膜将 会如何？
讨论1：原电池的电极名称不仅与电极的性质有关，也与电解质 溶液有关，下列说法中不正确的是 （ ） A．由 Al、Cu、稀H2SO4组成原电池，其负极反应式为： Al-3e-= Al3+ B．由Mg、Al、NaOH溶液组成原电池，其负极反应式为： Al-3e-= Al3+ C．由Fe、Cu、FeCl3溶液组成原电池，其负极反应式为： Cu-2e-= Cu2+ D．由Al、Cu、浓硝酸组成原电池，其负极反应式为： Cu-2e-= Cu2+
讨论5：由锌片、铜片和200mL稀H2SO4组成的原电池， 若锌片只发生电化学腐蚀，当在铜片上放出1.68L（标准 状况）气体时，H2SO4恰好消耗一半。则产生这些气体的 4.875g 锌，有_________ 同时，共消耗_________g 9.03×1022 个电子通过了 -1 0.75 mol· L 导线，原硫酸的物质的量浓度是_________ 。 （设溶液体积不变）
【讨论】 钢铁生锈的条件有哪些？原因是什么？
Fe C
O2
酸性溶液
电解质溶液
中性溶液 碱性溶液
NaCl溶液
（-）Fe – 2e- =Fe2+ （+）O2 + 4e- +2H2O = 4OH-
（总） 2Fe + O2 + 2H2O = 2Fe(OH)2
3、市场上出售的“热敷袋”的主要成分为铁屑、炭粉、木屑、 少量氯化钠和水等。 “热敷袋”启用之前用塑料袋使其与空气 隔绝，启用时，打开塑料袋轻轻揉搓就会放出热量。使用完后， 会发现有大量铁锈存在。 铁被氧化 放出热量。 （1）“热敷袋”是利用 （2）炭粉的主要作用是与铁屑、氯化钠溶液构成原电池， 。 加速铁屑的氧化
B、保持平衡状态不变
C、铁圈向下倾斜 D、银圈向下倾斜
六、原电池原理的应用 ①比较金属的活动性强弱 讨论1：有A、B、C、D四块金属片，进行如下实验：
①A、B用导线相连后，同时浸入稀硫酸溶液中，A为负极；
②C、D用导线相连后，同时浸入稀硫酸溶液中，电流方向为 D→导线→C； ③A、C相连后，同时浸入稀硫酸溶液中，C极产生大量气泡； ④B、D用导线相连后，同时浸入稀硫酸溶液中，D极发生氧化 反应。 据此，判断四种金属的活动性顺序是( B ) A．A>B>C>D C．C>A>B>D B．A>C>D>B D．B>D>C>A
② 电子从负极经外电路流向正极，
③ 正极上氧化性较强的物质得到电子发生还原反应。
讨论1：以下哪些装置可以形成原电池？
Zn
Cu
Fe
Fe
Fe
C
Pt
Pt O2
H2
KOH溶液 D Fe C
CuSO4溶液 A Mg Al
稀硫酸 B Zn
NaCl溶液 C Cu
NaOH溶液 E
稀硫酸 F
稀硫酸
纯酒精 G
（3）组成原电池的条件：
【知识回顾】 原电池 （1）原电池定义：化学能转变为电能的装置
（2）原电池的工作原理：
电极 电极材料 负极 锌片 电极反应 反应类型 总反应
正极
铜片
Zn - 2e- = Zn2+ 氧化反应 Zn+2H+=Zn2++ H2↑ 2H+ + 2e- = H2↑ 还原反应
电子流向： 电子由锌片经外电路流向铜片（负极正极） ① 负极上还原性较强的物质失去电子发生氧化反应，
① 活动性有差异的两种金属（或一种是非金属导体） 作电极； （金属和氧化物；惰性电极等） ② 两极均插入电解质溶液； （或传导离子的介质） ③ 两极相连形成闭合电路。 ④ 一个自发的氧化还原反应。
原电池
把化学能转化为电能的装置。 自发的氧化还原 反应分两处进行 闭合 电路
电极相连
接触传导离子 的介质②加快 Nhomakorabea化还原反应速率
如：实验室用Zn和稀硫酸反应制H2，常用粗锌，它产生 H2的速率快。
③ 设计原电池
已知一个氧化还原反应：首先分析找出氧化剂、还原剂，
一般还原剂为负极材料(或在负极上被氧化)，氧化剂(电解质
溶液中的阳离子)在正极上被还原。
1、下面是四个化学反应，你认为理论上不能用于设计原电池的 化学反应是（ ） A．2Al＋2NaOH＋2H2O = 2NaAlO2＋3H2↑ B．2H2＋O2 2H2O C．Mg3N2＋6H2O = 3Mg(OH)2↓＋2NH3↑ D．CH4＋2O2 CO2＋2H2O
讨论2：（2011海南）根据下图，下列判断中正确的是（ A.烧杯a中的溶液pH升高
B.烧杯b中发生氧化反应 C.烧杯a中发生的反应为：2H++2e-=H2 D.烧杯b中发生的反应为：2Cl--2e-=Cl2
）
讨论3：(2009· 福建)控制适合的条件，将反应： 2Fe3＋＋2I－ 2Fe2＋＋I2设计成如图所示的原电池。下 列判断不正确的是( ) A．反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应 B．反应开始时，甲中石墨电极上Fe3＋被还原 C．电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态 D．电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体， 乙中石墨电极为负极