4.1.2双液原电池及应用111汇总

知识回顾
1，原电池概念。
2，构成原电池的条件。
3，原电池的正负极和电子流向判断。
4，原电池的工作原理。
失e，沿导线传递，有电流产生
氧化反应
还原反应
负极
Zn-2e=Zn2+
阴离子
铜锌原电池 正极 2H++2e- =H2↑
阳离子
阳离子
电解质溶液
电 负极： Zn-2e- =Zn2+ （氧化反应） 极 正极：2H++2e- =H ↑ （还原反应） 2 反 +=Zn2++H ↑ (离子方程式） Zn+2H 总反应： 应 2 Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑ （化学方程式）
一、对锌铜原电 池工作原理的进一步探究
？提出问题：
上图是我们将锌片和铜片置于CuSO4 的原电池，如果用它做电源，不但效率低，而且时间稍长 电流就很快减弱，因此不适合实际应用。这是什么原因造 成的呢？有没有什么改进措施？
电流表指针发生 偏转，但不稳定。
CuSO4 溶液
分析：
由于锌片与硫酸铜溶液直接 接触，铜在锌片表面析出，锌表面 也构成了原电池，进一步加速铜在 锌表面析出，致使向外输出的电流 强度减弱。当锌片表面完全被铜覆 盖后，不再构成原电池，也就没有 电流产生。 CuSO4 溶液
CuSO4
AgNO3
原电池的设计：
利用反应Zn+2FeCl3=2FeCl2+ZnCl2 ，设 计一个单液原电池，一个双液原电池（使用盐 桥），画出原电池的示意图，并写出电极反应。 参考答案 G
(-)
G
(+)
Zn
Pt
Zn
(-)
盐桥
(+)
C
FeCl3 溶液
ZnCl2溶液
FeCl3溶液
负极（Zn）：Zn-2e-=Zn2+（氧化反应） 正极（Pt或C）：2Fe3++2e-=2Fe2+（还原反应）
研究性学习
在一 瓣橘子上相隔0.5cm分别插一小铜片 和铝片，把铜片和铝片的另一端通过导线接 触耳机的两极，试试能否听到“嘎嘎”声。能 够从耳机中听到“嘎嘎”声，说明了什么？用 其他金属、水果、液体再试一试。
铜片
铝片
⑥
(× )
-＝Zn2+ Zn － 2e 负极：
⑦
(∨ )
正极： Cu2++2e-＝Cu 总反应：Zn+Cu2+＝Zn2++Cu 或 Zn+CuSO4＝ZnSO4+Cu
（2）若烧杯中溶液为氢氧化钠溶液， 则负极为 Al－3e-+2OH-=H2O+AlO- ， 总反应方程为 。
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
原电池原理应用：判断溶液pH值变化
例5： 在Cu-Zn原电池中，200mLH2SO4 溶液的浓度为 0.125mol/L , 若工作一段时间后，从装置中共收集到 0.015 0.168L升气体，则流过导线的电子为———— mol,溶 大 液的pH值变_________ ？（溶液体积变化忽略不计） 解： 根据电极反应： 负极： Zn－2e-＝Zn2+ 正极： 2H++2e- ＝H2↑ x ＝0.015 (mol) 解得： y ＝0.015 (mol) 0.2×0.125×2－0.015 ∴ c(H+)余＝ 0.2 ＝3.75× 10﹣ 4(mol/L ) ∴pH ＝-lg3.75 ×10－4 ＝4 -lg3.75 答：……
Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag
Ag
A
Cu
说明：盐桥为含有琼胶 的KNO3饱和溶液
AgNO3
Cu(NO3)2
课堂练习
2、根据上述原理，为获得较长时间的稳定电流，如
何将 “Zn-稀H2SO4-Cu”组成的原电池（如左下图） 进行简单改装？
锌片
A
铜片
Zn
A
Cu
ZnSO4 稀H2SO4
H2SO4
FeCl3 溶液
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 。 。
拓展练习
（1）若烧杯中溶液为稀硫酸，则观察到 的现象：
++2e-=H2 2H 两极反应式为：正极 ； 负极 Mg－2e—=Mg2+ 。 该装置将 化学能 转化为 电能 。
镁逐渐溶解，铝极上有气泡冒出，电流表指针发生偏转；
• • • • • • • • • •
方法三：根据电子、电流、溶液中离子的流向确定。 1.根据电子的流向判断 电子流出的是负极，流入的是正极； 2.根据电流的流向判断 电流流出的是正极，流入的是极； 3.根据溶液中离子的流向判断 溶液中阳离子流向的是正极，阴离子流向的是负极； 方法四：根据电极现象确定。 不断溶解、质量减少的是负极； 电极质量增加或电极质量不变但有气体产生的是正极；
3.判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，说明理
由；若是，指出正负极名称并写出电极反应式。
×
(A)
√
(B)
A Cu C
(C)
(D)
CuCl2
FeCl3
× √
(2007年高考海南化学卷) 依据氧化还原反 应：2Ag＋(aq)＋Cu(s) = Cu2＋(aq)＋2Ag(s) 设计的原电池如图所示。 电流计
例3： 下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是 (2) (1) (3)
例4： 下列装置中四块相同的Zn片，放置一段时间后腐蚀速 率由慢到快的顺序是 (4) (2) (1) (3)
原电池原理应用：
(4)原电池原理的综合应用 例6：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。 1) “热敷袋”是利用 铁被氧化 放出热量。 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
A
请回答下列问题： 铜 ( 或 Cu) (1)电极X的材料是________； AgNO3溶液； 电解质溶液Y是___________ 正 极， (2)银电极为电池的________ CuSO4溶液 发生的电极反应为_________________ Ag＋＋e－ → Ag X电极上发生的电极反应为 Cu -2e－ → Cu2＋ ____________________________ ； 负(Cu)电极流向 (3)外电路中的电子是从_______ ________ 正 (Ag) 电极。
⑧
(× )
负极：Fe－2e- ＝Fe2+
⑨ (∨ )
正极：2H++2e-＝H2↑ 总反应： Fe+2H+＝ Fe2++H2↑ 或 Fe+H2SO4＝FeSO4+H2↑
原电池的应用--原电池装置的设计
利用反应Zn+2FeCl3=2FeCl2+ZnCl2 ，设 计一个单液原电池。
G
Zn(-)
Pt(+)
原电池原理应用：
(2)比较反应速率
下列制氢气的反应速率最快的是 （ D ） 例2 ： A. 纯锌和1mol/L 硫酸； B. 纯锌和18 mol/L 硫酸； C. 粗锌和 1mol/L 盐酸； D. 粗锌和1mol/L 硫酸的反应中加入几滴CuSO4溶液。
原电池原理应用：
(3)比较金属腐蚀的快慢
此装置优点：能稳定长时间放电
得出结论
盐桥的作用：
（1）使整个装置构成通路，代替两溶液直接接触。 （2）平衡电荷。 在整个装置的电流回路中，溶液中的电流通路是靠离子迁移完 成的。取出盐桥，Zn失去电子形成的Zn2+进入ZnSO4溶液，ZnSO4溶 液因Zn2+增多而带正电荷。同时，CuSO4则由于Cu2+变为Cu ，使得 SO42-相对较多而带负电荷。溶液不保持电中性，这两种因素均会阻 止电子从锌片流向铜片，造成电流中断。 由于盐桥（如KCl）的存在，其中阴离子Cl-向ZnSO4溶液扩 散和迁移，阳离子K+则向CuSO4溶液扩散和迁移，分别中和过剩的 电荷，保持溶液的电中性，因而放电作用不间断地进行，一直到 锌片全部溶解或 CuSO4溶液中的 Cu2+几乎完全沉淀下来。若电解 质溶液与KCl溶液反应产生沉淀，可用NH4NO3代替KCl作盐桥。
三 、 设 计 原 电 Cu 池
请将氧化还原反应 Cu+2Ag+ = Cu2++2Ag 设计成一个能产生稳定电流的原电池装置，并写出两 个电极上的电极反应。
提 示 与 要 求
（1）装置可采用烧杯和盐桥 （2）注明原电池的正极和负极
（3）注明外电路中电子的流向
（4）写出两个电极上的电极反应A NhomakorabeaAg
盐桥:饱和KCl溶液
判断是不是原电池。
请指出正负极名称， 并写出电极反应式. 电池反应式。
第一节
原电池
（第2课时）
本节任务
• 一、原电池正负极的判定
• 二、原电池原理探究及分析 • 三、原电池的设计方法
电极的判断
• • • • • • • • • • 方法一：根据电极材料的性质确定。 1.对于金属—金属电极， 活泼金属是负极，不活泼金属是正极； 2.对于金属—非金属电极， 金属是负极，非金属是正极，如干电池等； 3.对于金属—化合物电极， 金属是负极，化合物是正极。 方法二：根据电极反应的本身确定。 失电子的反应→氧化反应→负极； 得电子的反应→还原反应→正极。
将冷却后的U形管浸泡在KCl或NH4NO3的饱和溶液中即可。2)将 KCl或NH4NO3的饱和溶液装入U形管，用棉花都住管口即可。