第一节原电池学案

第一节原电池

知识点原电池

[学生预习区]

1．构成条件

(1)具有两个活泼性不同的电极。

(2)合适的电解质溶液。

(3)形成闭合回路(外电路用导线相连或互相接触并将两电极插入电解质溶液中或使用盐桥)。

(4)能自发地发生氧化还原反应。

2．原电池工作原理(以锌铜原电池为例)

盐桥内盛放的是什么物质？其作用是什么？

提示：盐桥内通常装有含有琼胶的KCl饱和溶液。离子在盐桥中能定向移动，形成闭合回路，并维持两个半池区的电荷守恒，可使电流持续传导。另外使用盐桥将两个半电池完全隔开，使副反应减至最小程度，可以获得单纯的电极反应，便于分析放电过程，有利于最大程度地将化学能转化为电能。

[教师点拨区]

1．原电池的设计

从理论上讲，能自发进行的氧化还原反应均可以设计成原电池，实际设计时应注意以下几点：

(1)外电路

e－

正极(氧化性较强的物质)负极(还原性较强的物质)――→

导线

(2)内电路

将两电极浸入电解质溶液中，阴、阳离子作定向移动。

(3)闭合回路

特别提示：电子只在外电路移动，不在电解质溶液中移动。

2．原电池的工作原理

3．原电池工作原理的应用

(1)比较金属的活泼性强弱

有两种金属a和b，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。根据电极反应现象判断出a是负极，b 是正极，因此，金属活动性a>b。

(2)加快化学反应速率

例证：实验室利用锌和稀硫酸反应制取氢气时，通常向稀硫酸中滴入几滴硫酸铜溶液。

原理：锌与置换出的铜及稀硫酸构成原电池，使产生氢气的速率加快。

(3)设计原电池

以Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag为依据，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两个半反应，分别作原电池的负极和正极的电极反应式。本例的电极反应式为负极：Cu－2e－===Cu2＋，正极：2Ag＋＋2e－===2Ag。

②确定电极材料。

发生氧化反应的物质为金属单质，可用该金属直接作负极；如为气体(如H2)或溶液中的还原性离子，可用惰性电极(如Pt、碳棒)作负极。

发生还原反应的电极材料一般不如负极材料活泼。

本例中可用铜棒作负极，用银棒作正极。

③确定电解质溶液。

电解质是使负极放电的物质，因此电解质溶液一般要能够与负极发生反应。或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反应(如空气中的氧气)。但如果两个半反应分别在两个容器中进行(中间连接盐桥)，则左右两个容器中的电解质溶液选择与电极材料相同的阳离子。

如本例中可用AgNO3溶液作电解液。

④构成闭合回路：将电极用导线连接，使之构成闭合回路。

⑤图示

[对点即时练]

1.在如图所示的8个装置中，属于原电池的是()

A．①④B．③④⑤C．④⑧D．②④⑥⑦

答案D

解析根据原电池的构成条件可知：①中一个电极，③中两电极材料相同，⑤中酒精为非电解质，⑧中两电极材料相同且未形成闭合回路，故①③⑤⑧均不能构成原电池。

2．原电池是化学对人类的一项重大贡献。

(1)某兴趣小组为研究原电池原理，设计如图所示装置。

①a和b不连接时，烧杯中发生反应的离子方程式是

__________________________。

②a和b用导线连接，Cu极为原电池________极(填“正”或“负”)，Zn极发生________(填“氧化”或“还原”)反应。

③a和b用导线连接，Zn片上发生的电极反应：

________________________，Cu片上发生的电极反应：

______________________________。

(2)若a和b相连接，导线上转移0.2 mol电子时，理论上Zn片质量减轻________g。

答案(1)①Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑②正氧化

③Zn－2e－===Zn2＋2H＋＋2e－===H2↑

(2)6.5

解析(1)①a和b不连接时，该装置不构成原电池，锌和氢离子发生置换反应，离子方程式为Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑；②a和b 用导线连接，该装置构成原电池，铜作正极，正极上发生还原反应；锌作负极发生氧化反应；③a和b用导线连接，该装置构成原电池，铜作正极，发生还原反应，电极反应式为2H＋＋2e－

===H2↑；锌作负极发生氧化反应，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋。

(2)锌片减少的质量＝0.2 mol

2×65 g·mol－1＝6.5 g。

[规律方法]原电池工作原理考查角度

原电池工作原理主要考查：(1)正负极的判断；(2)电子移动方向；(3)离子移动方向；(4)反应类型及电极反应式书写和现象判断。

可从口诀记忆：原电池有两极，活泼金属作负极；负极氧化正还原，电子由负流向正。

[A篇对点强化训练]

知识点一原电池的构成及工作原理

1.下列反应不可用于设计原电池的是()

A.NaOH＋HCl===NaCl＋H2O

B.2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O

C.Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑

D.4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3

答案A

解析只有自发的氧化还原反应才能设计成原电池，NaOH与HCl的反应为非氧化还原反应。

2.下图是锌、铜和稀硫酸形成的原电池，某实验兴趣小组同学做完实验后，在读书卡片上记录如下：

卡片上的描述合理的是()

A.①②③B．③④⑤C．①⑤⑥D．②③④

答案B

解析构成原电池的正极是Cu，负极是Zn，故①错误；电子从负极Zn流出，流向正极Cu，H＋向正极移动，在Cu上得电子：2H＋＋2e－===H2↑，故②错误，③、④正确；此原电池负极上发生的反应是Zn－2e－===Zn2＋，⑥错误；总反应方程式：Zn＋2H＋

===Zn2＋＋H2↑，当有1 mol电子通过时，产生的H2为0.5 mol，故

⑤正确。

3.一种子弹头形的纳米铜铂电池，它在稀溴水中能沿着铜极方