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 mol2×65 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＋H2OB.2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2OC.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向移动(如图)，电池反应为：Cu＋Br2===CuBr2。

下列说法正确的是()A.铜为电池的正极B.铂不断溶解C.稀溴水为电解质溶液D.电池工作时实现机械能向电能再向化学能转化答案C解析由信息可知，铜铂电池中，Cu为负极，不断溶解，Pt 为正极，质量不变，该装置将化学能转化为电能。

4.如图是一个盐桥中充满饱和KCl溶液的锌铜原电池装置，下列分析正确的是()A．Cu片上发生氧化反应B.电子由Cu片经外电路流向Zn片C.盐桥中的Cl－移向ZnSO4溶液D.一段时间后烧杯中c(Zn2＋)、c(Cu2＋)均减小答案C解析Cu片为正极，正极发生还原反应，A项错误；电子从Zn片(负极)经外电路流向Cu片(正极)，B项错误；盐桥中的阴离子移向负极，即Cl－移向ZnSO4溶液，C项正确；负极反应为Zn－2e －===Zn2＋，左烧杯中c(Zn2＋)增大，D项错误。

5. 如图所示的原电池装置，X、Y为两电极，电解质溶液为稀硫酸，外电路中的电子流向如图所示，对此装置的下列说法正确的是()A.外电路的电流方向为X→外电路→YB.若两电极分别为Zn和碳棒，则X为碳棒，Y为ZnC.若两电极都是金属，则它们的活动性为X>YD.X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应答案C解析由图可知，电子的流动方向是X→外电路→Y，则电流的方向就为Y→外电路→X；X为原电池的负极，Y为正极，X的活动性比Y的强，若两电极分别为Zn和碳棒，则X为Zn，Y为碳棒，X极应发生氧化反应，Y极应发生还原反应。

所以，A、B、D错误，C正确。

知识点二原电池原理的应用6.根据下图，可判断出下列离子方程式中错误的是()A．2Ag(s)＋Cd2＋(aq)===2Ag＋(aq)＋Cd(s)B.Co2＋(aq)＋Cd(s)===Co(s)＋Cd2＋(aq)C.2Ag＋(aq)＋Cd(s)===2Ag(s)＋Cd2＋(aq)D.2Ag＋(aq)＋Co(s)===2Ag(s)＋Co2＋(aq)答案A解析由第一个装置图中正负极的标注可知，Cd失去电子作负极，则金属性Cd>Co；由第二个装置图正负极的标注可知，Co失去电子被氧化作负极，则金属性Co>Ag，综上分析可知三者金属性的强弱顺序为Cd>Co>Ag。

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A项错误。

7.一个原电池的总反应的离子方程式是Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，该反应的原电池的组成正确的是()解析根据负极材料要求可知，A、B错误，D项的自发氧化还原反应为Zn＋Fe2＋===Zn2＋＋Fe，不符合题目要求，也不正确。

8.有A、B、D、E四种金属，当A、B组成原电池时，电子流动方向A→B；当A、D组成原电池时，A为正极；B与E构成原电池时，电极反应式为E2＋＋2e－===E，B－2e－===B2＋。

则A、B、D、E金属性由强到弱的顺序为()A.A>B>E>D B．A>B>D>EC.D>E>A>B D．D>A>B>E答案D解析原电池电子由负极流向正极，负极活泼，故活动性A>B；当A、D组成原电池时，A为正极，金属活动性为D>A；B 与E构成原电池时，B失去电子，即B作负极，金属活动性为B>E，故A、B、D、E金属性由强到弱的顺序为D>A>B>E。

9.下列各组的电极材料和电解质溶液，不能组成原电池的是()A.铜片、石墨棒，稀硫酸B.铜片、石墨棒，硝酸银溶液C.锌片、铜片，稀盐酸D.铜片、银片，FeCl3溶液答案A解析A铜片和稀硫酸不能自发地发生氧化还原反应，所以不能构成原电池；B两电极的活泼性不同，且铜片与硝酸银溶液能自发地发生氧化还原反应，所以能构成原电池；C两金属的活泼性不同，且锌片与稀盐酸能自发地发生氧化还原反应，所以能构成原电池；D两金属的活泼性不同，且铜片与氯化铁溶液能自发地发生氧化还原反应，所以能构成原电池。

[B篇综合提升训练]10. 如图所示，电流计的指针发生偏转，正极变粗，负极变细，符合这种情况的是()A.正极Cu，负极Zn，S为稀H2SO4B.正极Zn，负极Cu，S为CuSO4溶液C.正极Ag，负极Zn，S为AgNO3溶液D.正极Fe，负极Cu，S为AgNO3溶液答案C解析原电池中，负极失去电子发生氧化反应，根据题意负极变细，即金属单质失去电子，负极应是活泼金属，B、D错误；又因为正极变粗，即该电池的总反应应是金属的置换反应，A错误。

11.Mg­AgCl电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池，电池反应方程式为：2AgCl＋Mg===Mg2＋＋2Ag＋2Cl－。

有关该电池的说法正确的是()A.可用于海上照明供电B.负极反应为AgCl＋e－===Ag＋Cl－C.Mg为电池的正极D.AgCl为正极，发生了氧化反应答案A解析电池工作时将化学能转化为电能，电能的产生可用于海上应急照明供电，A正确；根据电池反应知，Mg元素化合价由0价变为＋2价，则Mg作负极，负极反应式为Mg－2e－===Mg2＋，B、C错误；根据电池反应，Ag元素化合价由＋1价变为0价，所以AgCl为电池正极，发生还原反应，D错误。