高中化学人教版选修4课件 ：第4章第一节

NO.：28 Date：2009.11.8 实验后的记录： ①Zn为正极，Cu为负极。 ＋ ②H 向负极移动。 ③电子流动方向Zn→Cu。 ④Cu极上有H2产生。 ⑤若有1 mol电子流过导线， 则产生H2为0.5 mol。 ⑥正极的电极反应式为： － 2＋ Zn－2e →Zn 。
A．①②③ C．④⑤⑥
特别提醒：(1)Mg、Al、NaOH溶液构成的原 电池，Al为负极；(2)Fe(或Al)、Cu、浓硝酸 构成的原电池，Cu为负极。
(2011 年湖北黄冈调研)如图所示，X 为单 质硅，Y 为金属铁，a 为 NaOH 溶液，组装成一 个原电池，下列说法正确的是( ) － 4＋ A．X 为负极，电极反应为：Si－4e ===Si － B．X 为正极，电极反应为：4H2O＋4e ===4OH － ＋2H2↑ － － C． X 为负极，电 极反应为： Si＋6OH －4e － ===SiO2 ＋3H2O 3 D．Y 为负极，电极反应为： － 2＋ Fe－2e ===Fe
－ －
【答案】 C 【易误警示】 判断原电池电极类型的误区 判断电极时，不能简单地依据金属的活泼性 来判断，要看反应的具体情况，如：(1)Al在 强碱性溶液中比Mg更易失电子，Al作负极， Mg作正极；(2)Fe、Al在浓HNO3中钝化后， 比Cu等金属更难失电子，Cu等金属作负极， Fe、Al作正极。
3．根据原电池里电解质溶液内离子的定向移 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。 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．依据现象判断。 溶解的一极为负极，质量增加或者有气体放 出的一极为正极。
例3
已知电极材料：铁、铜、银、石墨、锌、 铝；电解质溶液：CuCl2溶液、Fe2(SO4)3溶液、 硫酸。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？ ________。
(2)乙没有形成闭合回路，不能构成原电池。
【解析】
A 铜片表面 B C 铜片
pH 产生气泡 D 形成原电池反应快 反应慢 速度
乙 无气泡 不作电 是正极 极 消耗H＋，pH均增大
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甲 有气泡
【答案】 C 【规律方法】 判断一装置是否属于原电池， 看是否符合构成原电池的条件，符合构成原 电池的条件即为原电池。然后，再根据原电 池原理解答正负极的确定、电极反应、电子 流向或电流方向等。 变式训练1 (2011年哈尔滨高二检测)下图是 Zn和Cu形成的原电池，某实验兴趣小组做完 实验后，在读书卡片上记录如下：在卡片上， 描述合理的是( )
变式训练2 有甲、乙两位学生均想利用原电 池反应检测金属的活动性顺序，两人均使用 镁片和铝片作电极，但甲同学将电极放入6 mol/L的H2SO4溶液中，乙同学将电极放入6 mol/L的NaOH溶液中，如图所示。
下列关于电极的判断正确的是( ) A．甲中镁作负极，乙中镁作负极 B．甲中镁作负极，乙中铝作负极 C．甲中铝作正极，乙中铝作正极 D．甲中镁作正极，乙中铝作正极 解析：选B。甲中在酸性溶液中金属镁较金属 铝容易失去电子，所以甲中金属镁作为原电 池的负极；而乙中在碱性溶液中金属铝较金 属镁更容易失去电子，所以乙中金属铝作为 原电池的负极。
例2
【思路点拨】 解答本题要注意以下两点： (1)由氧化还原反应确定正负极。 (2)根据反应物和产物确定电极反应式。
【解析】 硅、铁、NaOH 溶液组成原电池时， － － 2－ Si 为负极：Si－4e ＋6OH ===SiO3 ＋3H2O； 铁 为正极：4H2O＋4e ===4OH ＋2H2↑，总反应 式：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。
特别提醒：(1)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，但若以氢氧化钠溶液为电解质溶 液，则铝为负极，镁为正极。 (2)原电池中并非只有负极电极材料参与化学 反应。一般地，负极是活泼的金属材料，但 有的两极都参与化学反应，如可充电电池， 有的两电极材料都不参与化学反应，如氢氧 燃料电池。
自主休验
1．下列装置不可以组成原电池的是( ．
)
解析：选C。C装置不能形成闭合回路。
2．下列反应不 可用于设计成原电池的是 ． ( ) A． CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O B．Zn＋CuSO4===ZnSO4＋Cu C．Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑ D．4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3
－
3．闭合电路
思考感悟 2．镁、铝和NaOH溶液组成原电池，作负极 的应该是哪种金属？为什么？ 【提示】 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。 哪个电极与电解质溶液更易反应而失电子， 就是原电池的负极，不一定是较活泼的金属 作负极，而要看是否发生氧化反应。镁、铝 和NaOH溶液组成的原电池中，铝能与NaOH 溶液反应，而镁尽管较为活泼但它不与 NaOH溶液反应，所以铝为原电池的负极。
课堂互动讲练
原电池的判定 1．原电池的判定 先分析有无外接电源，无外接电源的可能为原电 池；然后依据原电池的形成条件分析判断，主要 是“四看”：一看电极——两极为导体且存在活 泼性差异(燃料电池的电极一般为惰性电极)。二看 溶液——两极插入电解质溶液中。三看回路—— 形成闭合回路或两极直接接触。四看本质——有 无自发的氧化还原反应发生。
B．③④⑤ D．②③④
解析：选 B。本题考查了锌、铜和稀 H2SO4 构 成的原电池的基本工作原理。Zn 比 Cu 活泼， Zn 为负极，电极反应为：Zn－2e ===Zn2 ， ＋ － Cu 为正极，电极反应为 2H ＋2e ===H2↑，每 转移 1 mol 电子，产生 H2 0.5 mol，电子由 Zn 极流出，经导线流向铜片，溶液中 H 向正极移 2－ 动，SO4 向负极移动，故选 B。
若能，请写出电极反应式，负极： _______________________________________ _________________________________， 正极： _______________________________________ _________________________________。 (若不能，后两空不填) (3)设计一种以铁和稀硫酸反应为原理的原电 池，要求画出装置图(需标明电极材料及电池 的正、负极)。
【思路点拨】 解答该题要注意以下三点： (1)原电池的负极金属失电子而被腐蚀。 (2)自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。 (3)画原电池装置图时要注意电解质溶液的表示。 【解析】 (1)当Cu、Al导线连接时，接触到潮 湿的空气就易形成原电池而被腐蚀。 (2)因为FeCl3能与Cu发生反应：2FeCl3＋ Cu===2FeCl2＋CuCl2，因此根据给出条件可以 设计成原电池，其负极为Cu，反应为Cu－2e－ ===Cu2＋，正极为石墨，电极反应为2Fe3＋＋2e－ ===2Fe2＋。
＋ － ＋
原电池正负极的判断方法 原电池有两个电极，一个是正极，一个是负 极，判断正极和负极的方法是： 1．由组成原电池两极的电极材料判断。 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。
第一节
原电池
学习目标
1.了解原电池的工作原理及构成条件。
2．能够正确判断原电池的正负极。
3．能写出电极反应式和电池反应方程式。
课前自主学案
第 一 节
课堂互动讲练
原 电 池
探究整合应用
知能优化训练
课前自主学案
自主学习
一、原电池 1．原电池原理(以锌铜原电池为例) 氧化还原 化学 原电池是利用__________反应原理将______ 电 能转化为____能的装置。
思考感悟
1．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；因盐桥能使离子自由通过，故盐桥的作
用是：(1)使整个装置构成通路，代替两溶液直
接接触，(2)平衡电荷。
二、原电池的设计 理论上，能自发进行的氧化还原反应均能设 计成原电池。实际设计时应注意以下几方面。 1．外电路 负极(____________的物质) 正极 e ――→ 还原性较强 导线 2．内电路 将两极浸入_________溶液中，使正、负离子 电解质 作__________。 定向运动
4．用于金属的防护 如要保护一个铁闸。可用导线将其与一锌块 相连，使锌作原电池的负极，铁闸作正极。 5．设计化学电池 例如：以2FeCl3 ＋Cu===2FeCl2 ＋CuCl2 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。 负极：Cu－2e－===Cu2＋ 正极：2Fe3＋＋2e －===2Fe2＋
原电池原理的应用
1．加快氧化还原反应的速率 例如：在锌与稀硫酸反应时加入少量CuSO4 溶液能使产生H2的速率加快。 2．寻求和制造干电池和蓄电池等化学能源。 3．比较金属活动性强弱 例如：有两种金属a和b，用导线连接后插入 到稀硫酸中，观察到a极溶解，b极上有气泡 产生。根据电极现象判断出a是负极，b是正 极，由原电池原理可知，金属活动性a＞b。
装置举例 电极 Zn电极 Cu电极 铜片上有红色铜沉 积
现象
锌片逐渐溶解
得失电子 电极名称 电子流向 反应类型
失电子 负极 流出 氧化反应
得电子 正极 流入 还原反应
电极反应 Zn－2e－===Zn2＋ Cu2＋＋2e－===Cu 式 总反应式 Zn＋Cu2＋===Cu＋Zn2＋
2.原电池形成的条件 (1)两个活泼性不同的电极 负极 相对活泼的金属作_______，较不活泼的金属 正极 或能导电的非金属作________； 电解质 (2)__________ 溶液； 闭合 (3)形成_______回路； 氧化还原 (4)能自发地发生____________反应。
解析：选A。自发氧化还原反应理论上都可以 设计成相应的原电池。但是A的反应为非氧化 还原反应，所以不能设计成原电池。
3．(2011年广东汕头高二检测)现有铁片，某 电极和稀硫酸，用导线连接成原电池，若使 得铁片溶解，而在另一电极上有大量气泡冒 出，则这种电极材料可以是( ) ①锌片 ②铜片 ③铁片 ④石墨棒 A．①② B．②③ C．③④ D．②④ 解析：选D。若使得铁片溶解，而在另一电极 上有大量气泡冒出，则此电极应为原电池的 正极，其活泼性应比铁差。
例1
(2011年湖南长沙调研)将纯锌片和纯铜 片按如图所示方式插入同浓度的稀硫酸中一 段时间，以下叙述正确的是( )
A．两烧杯中铜片表面均无气泡产生
B．甲中铜片是正极，乙中铜片是负极
C．两烧杯中溶液的pH均增大
D．产生气泡的速度甲比乙慢
【思路点拨】 解答本题要注意以下两点：
(1)甲符合构成原电池的条件，能构成原电池。
(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必须不如负极材料 活泼。 本例中可用铜棒作负极，用铂丝或碳棒作正 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溶液作电解液。 (4)构成闭合电路。 特别提醒：设计原电池时，若氧化还原方程 式中无明确的电解质溶液，可用水作电解质， 但为了增强其导电性，通常加入强碱或一般 的强酸。如燃料电池，水中一般要加入KOH 或H2SO4。
2．原电池正、负极的判断方法 负极 正极 较不活泼金属或 非金属
电极材 较活泼的金属 料 电子流 电子流出的一极 电子流入的一极 向 离子移 阳离子移向的一 阴离子移向的一极 动方向 极 反应类 发生氧化反应的一 发生还原反应的 型 极 一极
电极质量减 电极质量增加的 电极质量变化 轻的一极 一极 产生气体的一极 气体产生 (通常为H2) pH增大的一极( pH变化 析氢或吸氧的电 极中)