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1、2022年高中化学 第4章 电化学基础 4.1 原电池学案新人教版选修4【学习目标】： 1、了解原电池原理；2、掌握原电池正、负极的判断及构成原电池的条件；电极反应式的书写；3、理解铜锌原电池的原理与结构。【学习重点】：原电池原理【知识梳理】一、1、原电池是_的装置。原电池反应的本质是_反应。ZnCu2、如右图所示，组成的原电池：（1）当电解质溶液为稀H2SO4时： Zn电极是_（填“正”或 “负”）极，其电极反应为_，该反应是_（填“氧化”或“还原”，下同）反应； Cu电极是_极，其电极反应为_ ,该反应是 反应。（2）当电解质溶液为CuSO4溶液时： Zn电极是_极，其电极反应为 ，该反应
2、是_反应；Cu电极是_极，其电极反应为_,该反应为_反应.探究：上图当电解质溶液为CuSO4溶液时： 现象1：电流计的指针发生偏移，并指示电子是由锌片流向铜片，在铜片表面有红色的铜析出。 结论： 发生了原电池反应，且其中锌为原电池的负极，铜为正极 现象2：随着时间的延续，电流计指针偏转的角度逐渐减小，直至无电流通过。同时锌片表面逐渐被铜全部覆盖。 分析： 锌与CuSO4溶液发生置换反应，溶液中的Cu2+在锌片表面被直接还原，析出的铜在锌片表面构成原电池，逐渐使向外输出的电流强度减弱直至无电流再产生。 当电解质溶液为稀H2SO4时，在铜极上很快就聚集了许多氢气泡，把铜极跟稀硫酸逐渐隔开，这样就增
3、加了电池的内阻，使电流不能畅通 ，电流也不断减弱。解决办法：使用盐桥。盐桥：通常是KCl饱和溶液和琼脂制成的胶冻。如右图所示，组成的原电池：观察有什么现象发生？取出盐桥，又有什么现象发生？现象：有盐桥存在时电流计指针 ，即 （有或无）电流通过电路。取出盐桥，电流计指针 ，说明 （有或无）电流通过。分析：改进后的装置为什么能够持续、稳定的产生电流？盐桥在此的作用是什么？有盐桥存在时，盐桥中的Cl- 会移向ZnSO4溶液，K+ 移向CuSO4溶液，使 ZnSO4溶液和CuSO4溶液继续保持电中性。于是，锌和CuSO4的氧化还原反应继续进行，从而不断产生电流。同时能使两个烧杯中的溶液形成一个通路。
4、盐桥的使用突破了氧化剂、还原剂只有直接接触、相互作用才能发生电子转移的思维模式，使氧化剂和还原剂在不同的区域之间通过特定的装置实现了电子的定向转移，为原电池持续、稳定地产生电流创造了必要的条件，也为原电池原理的实用性开发奠定了理论基础 。 盐桥制法： （1）.将热的琼胶溶液倒入U形管中(注意不要产生裂隙)，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.二、形成原电池的条件1、由两个半电池组成原电池的工作原理:把氧化反应和还原反应分开在不同区域进行，再以适当方式连接，可以获得电流。.在这类电池中，用 为负极，
5、负极向外电路提供电子；用 作为正极，正极从外电路得到电子。.在原电池的内部，两极浸在电解质溶液中，并通过阴阳离子的定向运动而形成内电路。练习：锌铜原电池产生电流时， （ ）A、阳离子移向Zn 极，阴离子移向Cu 极 B、阳离子移向Cu 极，阴离子移向Zn 极C、阳离子和阴离子都移向Zn极 D、阳离子和阴离子都移向Cu 极2、探究组成原电池的条件: 判断下列哪几个装置能形成原电池？ 分析：组成原电池的条件： 练习一个电池反应的离子方程式是 Zn+Cu2+=Zn2+ +Cu, 该反应的的原电池正确组合是 （ ）ABCD正 极ZnCuCuFe负 极CuZnZnZn电解质溶液CuCl2H2SO4CuS
6、O4HCl3、电解质溶液和电极材料的选择:电解质溶液一般要能够与负极发生反应。但若是两个半反应分别在两个烧杯中进行，则左右两个烧杯中的电解质溶液一般应与电极材料具有相同的阳离子。.活泼性不同的两种金属。如锌铜原电池，锌作负极，铜作正极.金属和非金属。如锌锰干电池，锌作负极，石墨棒作正极.金属和化合物。如铅蓄电池，铅版作负极，PbO2作正极.惰性电极。如氢氧燃料电池中，两根电极均可用Pt练习：请根据氧化还原反应 : Cu +2 Fe3+ = Cu2+ + 2Fe2+ 设计成原电池。负 极：正 极：电解质溶液：若是采用烧杯和盐桥装置图，采用的电解质溶液又是什么？试画出原电池的装置简图。巩 固 练
7、习1下列关于原电池的叙述中，正确的是 （ ） A、原电池中，正极失去电子，负极得到电子 B、形成原电池时，在负极上发生氧化反应C、原电池工作时，溶液中的阳离子向负极移动 D、电子从负极流向正极2下列关于原电池的叙述正确的是 （ ） A、构成原电池的正极和负极必须是两种不同的金属 B、原电池是化学能转变为电能的装置C、在原电池中，电子流出的一极是负极，该电极被还原D、原电池放电时，电流的方向是从负极到正极3在用Zn、Cu片和稀H2SO4组成的原电池装置中，经过一段时间工作后，下列说法中正确的是 ( )A、锌片是正极，铜片上有气泡产生 B、电流方向是从锌片流向铜片C、溶液中H2SO4 的物质的量减
8、少 D、电解液的pH保持不变4.将锌片和铜片用导线连接置于同一稀硫酸溶液中，下列各叙述正确的是 （ ）A.正极附近SO42-的浓度逐渐增大 B.负极附近SO42- 的浓度逐渐减小C. 负极附近SO42- 的浓度逐渐增大 D.正负极附近SO42- 的浓度基本不变5.某原电池总反应的离子方程式为：2Fe3+Fe3Fe2，不能实现该反应的原电池是 （ ） A.正极为Cu，负极为Fe，电解质为FeCl3溶液 B.正极为C，负极为Fe，电解质为Fe（NO3）3溶液C.正极为Fe，负极为Zn，电解质为Fe2(SO4)3溶液 D.正极为Ag，负极为Fe，电解质为CuSO4 溶液6.将等质量的两份锌粉a和b，
9、分别加入两个盛过量的稀硫酸的烧杯中，并向加入a的烧杯中再加入少量Cu O粉末。下列各图表示氢气体积V（H2）与反应时间t的关系，其中正确的是 （ ）7.对于锌铜稀H2SO4组成的原电池装置中，当导线中有1mol电子通过时，理论上的电极变化 （ ）锌片溶解了325g 锌片增重325g 铜片上析出了1g H2 铜片上析出1molH2A. B. C D. 8. 理论上不能设计为原电池的化学反应是 （ ）ACH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) H0 BHNO3(aq)+NaOH(aq)=NaNO3(aq)+H2O(l) H0 C2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) H0 D2F
10、eCl3(aq)+Fe(s)=3FeCl2(aq) H0 9.用铜片、银片、Cu (NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥（装有琼脂-KNO3的U型管）构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是 （ ）在外电路中，电流由铜电极流向银电极 正极反应为：Ag+e-=Ag 实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作 将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同 A. B. C. D. 10 以Mg片和Al片为电极，并用导线连接，同时插入NaOH溶液中，下列说法正确的是 （ ） A、Mg片作负极，电极反应：Mg2eMg2+ B、Al是电池负极，开始工作时溶液中会立即有白色沉淀析出C、A
11、l片作负极，电极反应：Al4OH3eAlO22H2O D、Mg片上有气泡产生11下列事实能说明Al的金属活动性比Cu强的是 （ ）A、常温下将铝和铜用导线连接组成原电池放入到氢氧化钠溶液中B、常温下将铝和铜用导线连接组成原电池放入到稀盐酸溶液中C、与氯气反应时，铝失去3个电子，而铜失去2个电子D、常温下，铝在浓硝酸中钝化而铜不发生钝化12有A、B、C、D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、ABED B、ABDE C、DEAB
12、 D、DABE13. 把a.b.c.d四块金属板浸入稀H2SO4中，用导线两两相连，可以形成原电池。若a.b相连时，a为负极；c.d相连时，c为负极；a.c相连时，c极上产生大量气泡，b.d相连时，b极上有大量气泡。则四块金属的活动顺序是 （ ）A.acdb B.cabd C.acbd D.cadb14. 下列各变化中属于原电池反应的是 （ ）A.在空气中金属铝表面迅速氧化形成保护层 B.镀锌铁表面有划损时，也能阻止铁被氧化C.红热的铁丝与冷水接触，表面形成蓝黑色保护层 D.浓硝酸比稀硝酸更能氧化金属铜15. “暖宝宝”的主要原料有：铁粉、活性炭、水、食盐等。其中活性炭是原电池的电极之一，食盐
13、的作用是溶于水形成电解质溶液。下列有关“暖宝宝”的说法中错误的是 （ ）A. 活性炭作用是作原电池的正极，加速铁粉的氧化 B. “暖宝宝”放出的热量是铁氧化时产生的C. “暖宝宝”使用前要密封保存，使之与空气隔绝 D. 活性炭最终将转化为二氧化碳MNPA.锌铜稀硫酸溶液B.铜铁稀盐酸C.银锌硝酸银溶液D.锌铁硝酸铁溶液16. 在如图所示装置中，观察到电流计偏转，M棒变粗，N棒变细，由此判断下表中所列M、N、P物质，其中可以成立的是（ ）17近年我国首创以Al空气海水为能源的新型电池，以海水为电解液靠空气中的氧使铝不断氧化而产生电流其工作时电极总反应式为：4Al + 3O2 + 6H2O = 4Al(OH)3；请判断：（1）工作时原电池的两极反应：A负极 ；B正极_ ；（2）工作时原电池正极附近pH_（增大，减小，不变）18如下图所示，烧杯中都盛有稀硫酸。（1）中反应的离子方程式为 ，（2）中的电极反应：Fe： 、Sn： Sn极附近溶液的pH（填增大、减小或不变），（3）中被腐蚀的金属是、其电极反应式为。比较（1）、（2）、（3）中纯铁被腐蚀的速率由快到慢的顺序是
2022年高中化学 第4章 电化学基础 4.1 原电池学案新人教版选修4
