精讲精析 第四章

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1、第四章电化学基础第一节 原电池 重点难点研析 重难点一原电池正负极判断的方法1由组成原电池的两极材料判断 较活泼的金属为负极，较不活泼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向判断 外电路中，电流由正极流向负极，电子由负极流向正极。 3根据原电池电解质溶液中离子的移动方向判断 在原电池电解质溶液中，阳离子移向正极，阴离子移向负极。4根据原电池中两极发生的反应判断 原电池中，负极总是发生氧化反应，正极总是发生还原反应。若给出一个总方程式，则可根据 化合价升降来判断。5根据电极质量的变化判断 原电池工作后，某一电极质量增加，说明溶液中的阳离子在该电极上放电，该极为正极，活泼 性较弱；反

2、之，如果某一电极质量减轻，则该电极溶解，为负极，活泼性较强。6根据电极上有气泡产生判断原电池工作后，如果某一电极上有气体产生，通常是因为该电极发生了析出电的反应，说明该 电极为正极，活泼性较弱。7.根据某电极(X)附近pH的变化判断 析氢或吸氧的电极反应发生后，均能使该电极附近电解质溶液的 pH 增大，因而原电池工作后， X极附近的pH增大了，说明X极为正极，金属活动性较强。特别提醒 应用此要点，须注意： 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，但若以氢氧化钠为电解质溶液，则铝为负极，镁为正极。重难点二 电极反应式的书

3、写方法 书写电极反应式时，按照负极发生氧化反应，正极发生还原反应，首先正确判断出电极反应产 物，然后结合反应物及转移电子数量写出反应式，再结合质量守恒、电荷守恒配平各电极反应式。 两电极反应式相加则得总反应式。结合具体的情况，我们可以概括为以下两种情况：(1) 根据两个电极反应式，写出总反应式。使两个电极反应式得失电子数相等后，将两式相加， 消去相同的化学式。(2) 根据总反应式，写电极反应式一般分四个步骤：列物质，标得失，选离子，配电荷， 配个数，巧用水，两式加，验总式。重难点三 原电池原理的应用1. 依据原电池原理比较金属活动性强弱(1) 电子由负极流向正极，由活泼金属流向不活泼金属，而电

4、流方向是由正极流向负极，二者是 相反的。(2) 在原电池中，活泼金属作负极，发生氧化反应；不活泼金属作正极，发生还原反应。(3) 原电池的正极通常具备特定的现象：有气体生成，或电极质量增加或不变等；负极通常不断溶解，质量减少。2根据原电池原理，把各种氧化还原反应设计成电池 从理论上讲，任何一个自发的氧化还原反应，都可以设计成原电池。关键是选择合适的电解质 溶液和两个电极。（1）电解质溶液的选择 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

5、器中的电解质溶液选择与电极材料相同的阳离子。如，在铜锌硫酸 构成的原电池中，负极金属锌浸泡在含有Zn2+的电解质溶液中，而正极铜浸泡在含有Cu2 +的溶液中。（2）电极材料的选择 在原电池中，选择还原性较强的物质作为负极；氧化性较强的物质作为正极。并且，原电池的电极 必须导电。电池中的负极必须能够与电解质溶液反应，容易失去电子，因此负极一般是活泼金属材 料（也可以是还原性较强的非金属材料如h2、ch4等）。正极和负极之间产生的电势差是电子（阴、阳 离子）移动的动力。典型例题剖析-例 1 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（）锌铜锌 铜、1 /稀硫酸xl

6、i1甲乙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.产生气泡的速率甲比乙慢答案 C解析 因乙烧杯中锌片和铜片没有接触，故不能构成原电池，A、B皆错；因甲烧杯中Zn、Cu 用导线连接后构成原电池，加快了 Zn的溶解，故D错；又因两烧杯中的Zn都能与稀H2SO4反应 产生H2而消耗H+,故C正确。方法归纳原电池设计前后并不改变反应进行的方向，甲、乙的总反应相同。原电池反应将氧化还原 反应分成两部分进行，反应速率加快，且将化学能转变为电能。例2）关于如图所示装置的叙述，正确的是（A.铜是负极，铜片上有气泡产生C.电流从锌片经导线流向铜片B.铜片

7、质量逐渐减少D氢离子在铜片表面被还原答案 D解析 本题主要考查有关原电池的知识。由所给图示可知 Zn 为原电池负极，失去电子被氧化， 电子经导线流向正极铜电极，溶液中的氢离子在正极得到电子而被还原为H2。原电池只分正极、负 极，不用阴极、阳极表示，电流与电子流的方向相反。误区诊断在判断电流方向时，易与电子流向混淆。在外电路，电流从正极流向负极，而电子流向则与电 流方向相反。例 3 把 a、b、c 、d 四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若 a、b 相连时， a为负极；c、d相连时，电流由d到c； a、c相连时，c极上产生大量气泡，b、d相连时，b上有大 量气泡产生，则四种金属的

8、活动性顺序由强到弱的为（）A. abcdB. acdbC. cabdD. bdca答案 B解析 应用原电池原理比较金属活泼性时，注意电子流向、电流方向、正负极、氧化反应、还 原反应与活泼性的关系。根据原电池原理，作为负极的金属活动性比正极金属的活动性强。电子流 动方向是由负极流向正极，电流方向与电子流动方向相反，因此可依次作出如下判断：活动性：a b;c d;ac;db。综合得结论：金属活动性ac db，故应选B。例 4 利用反应 Zn2FeCl3=ZnCl22FeCl2 设计一个原电池。在方格内画出实验装置图，并 指出正极为E,电极反应式为；负极为，电极反应式为。答案 装置如图Pt（或其它合

9、理答案）2Fe3+2e-解析 本题的创新之处在于将原电池的原理进行逆向思维，以培养同学们的逆向思维能力。其 思路为：首先将已知的反应拆成两个半反应（即失电子和得电子的反应）：Zn-2e-二二二ZW+,2Fe3+2e-=2Fe2+ ；然后结合原电池的工作原理分析可知，该电极的负极应用锌作材 料，正极要保证Fe3 +得到负极失去的电子，一般可用不能还原Fe3+的材料（如铂、碳棒等）作正极， 电解质溶液只能用FeCl溶液。将氧化反应及还原反应通过原电池两极反应进行放大，不仅便于理解和巩固氧化还原反应中的 一些概念，而且可通过电子的定向移动更直观、更深入理解电子守恒或化合价升高或 降低数目相等等理论，

10、该处是物理、化学的综合试题的交接点，应引起重视。教材问题解答一课后习题解答1. 由化学能转变为电能的装置 氧化反应 负 还原反应 正2. 铜 Cu2e=Cu2 银 2Ag2e=2Ag3. acdb4. B 5.BD6(1)装置图(4)负极：Zn2e-=ZnL+ 正极：Fe2 + + 2e-=Fe学习效果自测1.判断下图中装置，哪些能形成原电池()1.答案 D解析 A 项装置盛放的是酒精，属于非电解质，不能形成原电池； B 项装置两电极材料完全相 同，不能形成原电池；C项装置不能形成原电池，不能自发发生氧化还原反应；D项装置能形成原 电池，符合形成原电池的条件，且能发生反应：Zn + Cu2 +

11、 =ZnL +Cu。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. 原电池是将化学能转化为电能的装置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2. 答案 B解析 构成原电池的正、负极可以用金属与非金属，如碳作电极；原电池中电子流出的一极发 生氧化反应；电流的方向是从正极流向负极，与电子流动的方向是相反的。3. 已知空气一锌电池的电极反应为：锌片：Zn+2OH-2e-=ZnO+电0,碳棒：2。2+电0+2e-=2OH-。据此判断，锌片是()A. 正极，并被还原B.正极，并被氧化C负极，并被还原D负极，并被氧化

12、3.答案 D解析 方法一 由Zn+2OH-2e-=ZnO+电0可知：Zn失去电子被氧化，电子由锌片流出, 第 4 页 共 10 页锌片是负极，得出 D 正确。方法二 由活泼金属是负极，排除A、B选项；由负极(或负极上)发生氧化反应，排除C,得出 D 正确。4在用锌和稀硫酸反应制取氢气时，加入少量 CuSO4 溶液，其目的是()A. 防止产生过多的H2B.降低生成电的速率C. 提高生成电的量D.加快反应速率4. 答案 D解析 因为锌可以将铜从 CuSO4 溶液中置换出来，生成的铜附着在锌的表面，在硫酸中形成原 电池，促进氢气的生成，加快反应的进行。5. 由铜、锌和稀硫酸组成的原电池工作时，电解质

13、溶液的pH变化情况是()A. 不变B.先变小后变大C. 逐渐变大D.逐渐变小5. 答案 C解析 根据该原电池工作的总反应，Zn+2H+ =Zn2 +电f只要原电池不断工作，该反应就不 断发生，溶液中c(H+)就逐渐减小，溶液的pH将不断增大。6.如图所示的装置，在盛有水的烧杯中，铁圈和银圈的连接处吊着一根绝缘的细丝，使之平衡。 小心地向烧杯中央滴入CuSO4溶液。(1) 片刻后可观察到的现象是(指悬吊的金属圈)()A.铁圈和银圈左右摇摆不定B铁圈和银圈仍保持平衡状态不变C. 铁圈向下倾斜，银圈向上倾斜D. 银圈向下倾斜，铁圈向上倾斜(2) 产生上述现象的原因是什么？6.答案 (1)D铁圈和银圈

14、构成原电池，其中铁圈做负极，发生反应：Fe-2e-=Fe2 +,使铁圈质量减小; 银圈做正极，发生反应：Cu2 + + 2e-=Cu,生成的铜附着在银圈上，使银圈质量增加7(1)将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池，两电极间连接一个电流计。锌片上发生的电极反应：银片上发生的电极反应：若该电池中两电极的总质量为60 g，工作一段时间后，取出锌片和银片洗净干燥后称重，总 质量为47 g，试计算： 产生氢气的体积(标准状况); 通过导线的电量。(已知NA = 6.02X1023 mol-i，电子电量为1.60X 10-19C)7.答案 (1)Zn-2e-=Zn2+ 2H+2e-=H2f(2) 4.5

15、L 3.8 X104 C2解析 (1)锌片、银片与稀硫酸构成原电池锌片为负极，发生氧化反应：Zn-2e- =Zn2 +银片为正极，发生还原反应：2H+2e- =HJ锌片与银片减少的质量等于生成氢气所消耗的锌的质量，设产生的氢气体积为X。Zn + 2H + =ZrP + H? f65 g222.4 L60 g - 47 g = 13 g xx = 13 g X 22.4 L65 g = 4.5 L反应消耗的锌为：13 g=65 gmol-1 = 0.20 mol1 mol Zn 变为 Zn2 + 时，转移 2 mol e-,则通过的电量为：0.20 molX2X6.02X 1023 mol -1

16、 X 1.6X 10 -19 C=3.8X104C。讲练学案部分对点讲练1. 在盛有稀H2SO4的烧杯中放入用导线连接的锌片和铜片，下列叙述正确的是()A.正极附近的SO-浓度逐渐增大B.电子通过导线由铜片流向锌片C.正极有O2逸出D.铜片上有H2逸出答案 D解析 由锌片、铜片、稀H2SO4构成原电池，锌片为负极，Zn-2e- =Zn2 + ;铜片为正极：2H + +2e- =H2 f，SO4-、OH-等阴离子向负极移动，外电路上，电子通过导线由锌片流向铜片。2. 某原电池总反应的离子方程式为：2Fe3+Fe=3Fe2+,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FeC

17、l3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溶液答案 CD解析 由2Fe3 + + Fe=3Fe+得出负极反应式为：Fe - 2e- =Fe2+，正极反应式为：2Fe3 + + 2e- =2Fe +，可知负极材料为铁，正极材料为比铁不 活泼的导体，电解质溶液中必须有Fe3 +，答案为CD。点拨 设计原电池，第一要确定化学反应是能自发进行的氧化还原反应；第二是将氧化还原反 应拆分为氧化反应和还原反应两个半反应(电极反应式)；第三是根据原电池构成的条件确定原电池的 正、负

18、极材料和电解质溶液。3. 以锌片和铜片为两极，以稀硫酸为电解质溶液组成原电池，当导线中通过2 mol电子时，下列说法正确的是()A. 锌片溶解了 1 mol,铜片上析出1 mol气B. 两极上溶解和析出的物质质量相等C. 锌片溶解31 g，铜片上析出1 g H2D. 锌片溶解了 1 mol,硫酸消耗1 mol答案 AD解析 在涉及原电池的有关计算中，关键是要把握住一点即两极得、失电子数相等。利用这一 特点，我们从电极反应看：负极：Zn-2e- =ZM+;正极：2H+2e-=H； f。当溶解1 mol锌失去 2 mol 电子，铜片上析出 1 mol 氢气也得到 2 mol 电子，得失电子守恒，这

19、样即可推出 A、 D 为正确 选项。规律电化学的有关计算都要遵循电子守恒。 课时 作业 1. 有关原电池的下列说法中正确的是()A. 在外电路中电子由正极流向负极B. 在原电池中，只有金属锌作为负极C. 原电池工作时，阳离子向正极方向移动D. 原电池工作时，阳离子向负极方向移动答案 C解析 在原电池中，电子从负极流向正极；原电池中活泼的金属作负极，而不一定是Zn;随着 反应的进行，阳离子在正极被还原，所以电解质溶液中的阳离子向正极移动，而阴离子向负极移动 答案为 C。2. 根据原电池的有关知识，下列反应不能用于原电池的是()A. 2H +0 =2H02 2 2B. 2CH 0H+30 *2C0

20、 +4H 03 222C. 加+2皿1=必隅+h2 fD. Na0H+HCl=NaCl+H20答案 D解析 原电池反应必须是一个放热的氧化还原反应，两个因素缺一不可，四个选项均为放热反 应，但选项 D 是非氧化还原反应，故它不可以用于原电池反应。3. 银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源，它的电池反应是：Zn+Ag20+ H20=2Ag+ Zn(OH)2，则负极上发生反应的物质是()A. AgB. Zn(0H)2C. Ag20D. Zn答案 D解析 判断原电池的正、负极，要根据总反应式确定失电子物质和得电子物质，然后根据在原 电池中失去电子的物质作负极作出判断。由题给总方程式得：Zn + 20H

21、- - 2e- =Zn(OH)2，故Zn 为负极。4. 下列关于实验现象的描述不正确的是()A. 把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面出现气泡B. 用锌片作负极，铜片作正极，在CuSO4溶液中，铜片质量增加C. 把铜片插入三氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁D. 把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，气泡放出速率加快答案 C解析 铜片和铁片紧靠并浸入稀H2SO4中，铜片上的H+获得由铁片传递过来的电子2H+ + 2e- =H2f ，所以可观察到铜片表面出现气泡；锌片作负极，铜片作正极，发生反应 ZnCu2=Zn2 + +Cu，生成的Cu在铜片上析出使其质量增加;铜片插入FeC

22、l3溶液,发生的反应是Cu + 2Fe3 + =CW + +2Fe2+，并没有单质铁的析出；向盛有锌粒和盐酸的试管中，滴入几滴CuCl2溶液，发生反应Zn + Cu2 + =Zi+Cu,置换出的Cu与剩余的Zn接触，置于盐酸中，构成了原电池，加速2H+ + 2e - =H2f 反应，可观察到气泡放出速率加快。5.2 如图所示，烧杯中盛放的都是稀硫酸，在铜电极上能产生气泡的是()答案 A6.在如图所示的装置中，a的金属活泼性比氢要强，b为碳棒，关于此装置的各种叙述不正确 的是（）aI|b:J1稀 h2so4A.碳棒上有气体放出，溶液pH变大Ba 是正极， b 是负极C. 导线中有电子流动，电子从

23、a极到b极D. a 极上发生了氧化反应 答案 B解析 本题考查原电池基本知识，难度不大，但概念容易混淆。没有扎实的基础知识容易搞错， 显然，电极a、b与电解质溶液稀H2SO4组成原电池。因活泼性ab（碳棒），所以a为电池的负极，b 为正极。电极反应式：a（负）极：a - ne- =an+ （氧化反应）nb（正）极：nH+ne-=H2（还原反应）22由于正极放电消耗H+,溶液中c（H+）减小，pH增大，在外电路中，电子由a极流出经电流计A 流向 b 极。7.根据下列实验事实：X+Y2+=& + + Y Z+2H2O=Z（OH）2 +电f Z2+的氧化性 比X2+弱 由Y、W作电极组成的原电池反应

24、为：Y-2e- = Y2+由此可知，X、Y、Z、W的还原性由强到弱的顺序是（）A. XYZWB. YXWZC. ZXYW D. ZYXW答案 C解析 依据氧化还原反应的规律，由可知X的还原性大于Y; Z可与冷水反应，因而还原性 最强；Z2 +的氧化性比X2+弱，其对应的金属Z的还原性大于X;中Y、W作电极组成的原电池Y 作负极，可知Y的还原性大于W。由此可知，X、Y、Z、W的还原性由强到弱的顺序是：ZX YW。8右图是一个原电池装置，请按要求填空。(1) 正极材料是负极材料是。(2) 电流的方向是：由经外电路流向。(3) 反应过程中，铁片质量，铜片质量(4) 写出电极反应式：负极：，正极。(5

25、) 该电流中发生的总反应方程式为：答案 (1)Cu Fe (2)Cu Fe (3)减小 增大(4)Fe 2e=Fe2 Cu22e=Cu(5)FeCu2=Fe2Cu9称取三份锌粉，分别盛于甲、乙、丙三支试管中，向甲中加入50 mL pH =3的HC1溶液， 向乙中加入50 mL pH=3的醋酸溶液，向丙中加入50 mL pH=3的醋酸及少量胆矶粉末，反应结束 时产生的h2体积一样多，且无锌粉剩余，请用“”、“=”或“V”填空：(1) 开始反应时速率大小关系为；(2) 反应过程中，乙和丙速率不同的理由是 9(3) 反应结束时，所需时间；(4) 三支试管中参加反应的锌的质量为。答案(1)甲=乙=丙(

26、2)丙形成原电池反应速率加快(3)甲乙丙(4)甲=乙丙解析 Zn与酸反应的实质为：Zn + 2H+ =Zn2 +电f，其反应速率取决于c(H+)，反应开始时 pH相同，即c(H+)相等，故反应速率相等；乙中存在平衡CH3COOHCH 3COO- + H+,反应过程 中c(H+ )降低稍慢，反应速率甲 乙。丙中发生反应Zn+ Cu2 + =Zn2 + + Cu, Zn与置换出的铜构成 原电池；反应速率加快，且多消耗一部分 Zn。10某化学兴趣小组为了探索铝电极在原电池中的作用，设计并进行了以下一系列实验，实验 结果记录如下。试根据下表中的实验现象回答下列问题：编号电极材料电解质溶液电流计指 针偏

27、转方向1Al、Mg稀盐酸偏向Al2Al、Cu稀盐酸偏向Cu3Al、石墨稀盐酸偏向石墨4Al、Mg氢氧化钠偏向Mg5Al、Zn浓硝酸偏向Al(1)实验 1、2 中 Al 所作的电极是否相同？(2)写出实验3 中的电极反应和电池反应。实验4中Al作正极还是负极？写出Al电极的电极反应。解释实验5中电流计指针偏向Al的原因。(5) 根据实验结果总结：在原电池中金属铝作正极还是作负极，受到哪些因素的影响？答案 (1)不相同，1 中作正极，2 中作负极(2) 负极：2A1 6e -=2Al3+正极：6H+ + 6e-=3H2 f总反应方程式：2Al+ 6H+=2AP+ + 3H2 f(3) Al作负极Al+4OH-3e-=AlO2-+2H2O常温下Al钝化，Zn能与浓HNO3反应，故Zn作原电池的负极，Al作正极。(5)与金属本身活泼性有关，也与另一电极金属活泼性有关；与电解质溶液的酸碱性和酸的 氧化性有关。解析 实验1中Mg活泼，故Mg作负极；实验2中Al活泼，故Al作负极；实验3中是铝作负 极，将盐酸中的氢离子置换出氢气；实验4中Mg虽比Al活泼，但Mg不能与NaOH溶液反应，而Al 可与NaOH溶液反应，故Al作负极；实验5中Al虽比Zn活泼，但常温下，Al遇浓硝酸发生钝化， 阻止内部的金属继续与酸反应，故Zn为负极。