專題1 第二單元 第1課時 原電池的工作原理

1、專題1 第二單元 第1課時 原電池的工作原理1.以銅鋅原電池為例，熟悉原電池的工作原理。2.會正確判斷原電池的正極和負(fù)極。3.學(xué)會原電池電極反應(yīng)式的書寫方法。學(xué)習(xí)目標(biāo)定位內(nèi)容索引一原電池的工作原理二原電池的電極判斷及電極反應(yīng)式的書寫當(dāng)堂檢測一原電池的工作原理答案導(dǎo)學(xué)探究1.按圖所示裝置，完成實驗并回答下列問題：(1)有關(guān)的實驗現(xiàn)象有哪些？答案鋅片溶解，銅片加厚變亮，CuSO4溶液顏色變淺。電流計的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。(2)該裝置中的能量變化是 。(3)電子流動方向和電流方向外電路：電子由 電極經(jīng)過導(dǎo)線流向 電極，電流由 電極流向 電極。內(nèi)電路：鋅失電子，陰離子移向負(fù)極；銅離子得電子，陽離子移向正極。

2、化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能銅鋅銅鋅相關(guān)視頻答案(4)電極反應(yīng)負(fù)極反應(yīng)式是 ；正極反應(yīng)式是 ；電池反應(yīng)式是 。(5)用溫度計測量溶液的溫度，其變化是，原因是。Zn2e=Zn2Cu22e=CuZnCu2=Zn2Cu溶液的溫度略有升高還有Cu2直接在鋅電極上得電子被還原，部分化學(xué)能轉(zhuǎn)化成熱能答案2.按下圖所示裝置，完成實驗，并回答下列問題：(1)實驗過程中，你能觀察到的實驗現(xiàn)象是 。(2)用溫度計測量溶液的溫度，其結(jié)果是 ；由此可說明 。鋅片溶解，銅片加厚變亮電流計指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)；CuSO4溶液的顏色變淺溶液的溫度不升高(或無變化)CuSO4溶液中的Cu2不能移向鋅片得電子被還原答案(3)離子移動方向硫酸鋅溶液

3、中： 向鹽橋移動；硫酸銅溶液中： 向銅極移動；鹽橋中：K移向 區(qū)(CuSO4溶液)，Cl移向 區(qū)(ZnSO4溶液)。(4)若取出裝置中的鹽橋，電流表的指針是否還會發(fā)生偏轉(zhuǎn)？為什么？答案不偏轉(zhuǎn)。如果要使電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則該裝置中必須形成閉合回路。若取出鹽橋，很顯然該裝置未構(gòu)成閉合回路，電流表指針不會發(fā)生偏轉(zhuǎn)。3.實驗結(jié)論：與題1中的原電池裝置相比較，題2中雙液原電池具有的特點：(1)具有鹽橋。取下鹽橋，_ 。(2)兩個半電池完全隔開，Cu2無法移向鋅片，可以獲得_ 。Zn2Cu2正極負(fù)極無法形成閉合回路，反應(yīng)不能進(jìn)行，可控制原電池反應(yīng)的進(jìn)行單純的電極反應(yīng)，有利于最大程度地將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能相

4、關(guān)視頻1.原電池原理原電池原理是把 進(jìn)行，還原劑在 極上失去電子發(fā)生 反應(yīng)，電子通過導(dǎo)線流向 極，氧化劑在 極上得到電子發(fā)生 反應(yīng)。2.原電池電極及電極反應(yīng)特點(1) 為電子流出極，相對活潑，通常是活動性 的金屬或某些還原劑，電極被 ，發(fā)生 。(2) 為電子流入極，相對不活潑，通常是活動性 的金屬或非金屬導(dǎo)體，一般是電解質(zhì)溶液中的氧化性強的離子被還原或電極上附著物本身被 ，發(fā)生 。歸納總結(jié)答案還原反應(yīng)氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分開負(fù)氧化正正還原負(fù)極較強氧化氧化反應(yīng)正極較差還原3.原電池的設(shè)計從理論上講，任何一個自發(fā)的氧化還原反應(yīng)都可以設(shè)計成原電池。關(guān)鍵是選擇合適的電解質(zhì)溶液和兩個電極。(1)電解質(zhì)溶液

5、：一般能與 反應(yīng)，或者溶解在溶液中的物質(zhì)(如O2)與 反應(yīng)。(2)電極材料：一般較活潑的金屬作 ，較不活潑的金屬或非金屬導(dǎo)體作。4.原電池的應(yīng)用(1)比較金屬活動性強弱。(2)比較反應(yīng)速率。答案正極負(fù)極負(fù)極負(fù)極活學(xué)活用121.用銅片、銀片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、導(dǎo)線和鹽橋(裝有瓊脂KNO3的U形管)構(gòu)成一個原電池。以下有關(guān)該原電池的敘述正確的是()在外電路中，電流由銅電極流向銀電極正極反應(yīng)為Age=Ag實驗過程中取出鹽橋，原電池仍繼續(xù)工作將銅片浸入AgNO3溶液中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)與該原電池反應(yīng)相同A. B. C. D.解析答案解析銅片、銀片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、

6、鹽橋構(gòu)成一個原電池，Cu作負(fù)極，Ag作正極，其電極反應(yīng)分別為負(fù)極：Cu2e=Cu2，正極：2Ag2e=2Ag，鹽橋起到了傳導(dǎo)離子、形成閉合回路的作用，電子的流向是由負(fù)極流向正極，電流的方向與電子的流向相反，因此C正確。答案C1212返回解析答案2.關(guān)于如圖所示的原電池，下列說法正確的是()A.電子從鋅電極通過電流計流向銅電極B.鹽橋中的陰離子向硫酸銅溶液中遷移C.鋅電極發(fā)生氧化反應(yīng)；銅電極發(fā)生還原反應(yīng)，其電極反應(yīng)是2H2e=H2D.取出鹽橋后，電流計仍會偏轉(zhuǎn)，銅電極在反應(yīng)前后質(zhì)量不變12返回解析鋅片作負(fù)極，銅片作正極，電子從負(fù)極流向正極，A選項正確；鹽橋中的陰離子向負(fù)極移動，B選項錯誤；負(fù)極發(fā)

7、生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，銅電極發(fā)生的反應(yīng)為Cu22e=Cu，C選項錯誤；取出鹽橋后不能形成原電池，銅電極在反應(yīng)后質(zhì)量增加，D選項錯誤。答案A二原電池的電極判斷及電極反應(yīng)式的書寫1.原電池電極(正極、負(fù)極)的判斷依據(jù)有多種。試填寫下表：答案導(dǎo)學(xué)探究判斷依據(jù)正極負(fù)極電極材料_電子流向_電極反應(yīng)_電極現(xiàn)象_電極減輕不活潑金屬或非金屬導(dǎo)體活潑金屬電子流入電子流出還原反應(yīng)氧化反應(yīng)電極增重或產(chǎn)生氣體2.寫出下表中原電池裝置的電極反應(yīng)和總的化學(xué)反應(yīng)方程式：解析答案負(fù)極材料正極材料電解質(zhì)溶液(1)鐵銅稀硫酸(2)銅銀硝酸銀(1)正極反應(yīng)_；負(fù)極反應(yīng)_；總反應(yīng)方程式_。(2)正極反應(yīng)_；負(fù)極反應(yīng)_；總反應(yīng)

8、方程式_。解析負(fù)極失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)；正極得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)。根據(jù)活潑性，(1)中鐵作負(fù)極，(2)中銅作負(fù)極。答案(1)2H2e=H2Fe2e=Fe2FeH2SO4=FeSO4H2(2)2Ag2e=2AgCu2e=Cu2Cu2AgNO3=Cu(NO3)22Ag答案3.有一紐扣電池，其電極分別為Zn和Ag2O，以KOH溶液為電解質(zhì)溶液，電池的反應(yīng)方程式為ZnAg2OH2O=2AgZn(OH)2。(1)Zn發(fā)生 反應(yīng)，是 極，電極反應(yīng)式是。(2)Ag2O發(fā)生 反應(yīng)，是 極，電極反應(yīng)式是。Ag2O2eH2O=2Ag2OH氧化負(fù)Zn2e2OH=Zn(OH)2還原正1.一般電極反應(yīng)式的書寫方法(

9、1)定電極，標(biāo)得失。按照負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，判斷出電極反應(yīng)產(chǎn)物，找出得失電子的數(shù)量。(2)看環(huán)境，配守恒。電極產(chǎn)物在電解質(zhì)溶液的環(huán)境中，應(yīng)能穩(wěn)定存在，如堿性介質(zhì)中生成的H應(yīng)讓其結(jié)合OH生成水。電極反應(yīng)式要依據(jù)電荷守恒和質(zhì)量守恒、得失電子守恒等加以配平。(3)兩式加，驗總式。兩電極反應(yīng)式相加，與總反應(yīng)方程式對照驗證。歸納總結(jié)2.已知總反應(yīng)式，書寫電極反應(yīng)式(1)分析化合價，確定正極、負(fù)極的反應(yīng)物與產(chǎn)物。(2)在電極反應(yīng)式的左邊寫出得失電子數(shù)，使得失電子守恒。(3)根據(jù)質(zhì)量守恒配平電極反應(yīng)式。(4) 復(fù)雜電極反應(yīng)式總反應(yīng)式簡單的電極反應(yīng)式?；顚W(xué)活用343.某電池的總反應(yīng)為Fe2Fe

10、3=3Fe2，能實現(xiàn)該反應(yīng)的原電池是()解析答案正極負(fù)極電解質(zhì)溶液ACuFeFeCl3溶液BCFeFe(NO3)2溶液CFeZnFe2(SO4)3溶液DAgFeCuSO4溶液解析能實現(xiàn)反應(yīng)Fe2Fe3=3Fe2的原電池應(yīng)符合以下條件：負(fù)極為Fe，正極材料的活潑性比Fe差；電解質(zhì)溶液應(yīng)為含F(xiàn)e3的溶液，B、D兩項電解質(zhì)溶液選錯；C項負(fù)極材料選錯。A344.依據(jù)氧化還原反應(yīng)：2Ag(aq)Cu(s)=2Ag(s)Cu2(aq)設(shè)計的原電池圖所示。34請回答下列問題：(1)電極X的材料是_；電解質(zhì)溶液Y是_。(2)銀電極為電池的_極，發(fā)生的電極反應(yīng)式為_；X電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為_。(3)外電路中

11、的電子是從_電極流向_電極。解析該原電池的電池總反應(yīng)式為2Ag(aq)Cu(s)=2Ag(s)Cu2(aq)，由此可知X極是銅，作負(fù)極，銀作正極，Y應(yīng)是AgNO3溶液。電子從原電池的負(fù)極經(jīng)導(dǎo)線流向正極，即從銅電極流向銀電極。CuAgNO3溶液正2Ag2e=2Ag(或Age=Ag)Cu2e=Cu2Cu(負(fù))Ag(正)解析答案返回學(xué)習(xí)小結(jié)當(dāng)堂檢測1243解析答案1.將純鋅片和純銅片按圖所示方式插入同濃度的稀硫酸中一段時間，以下敘述正確的是()A.兩燒杯中銅片表面均無氣泡產(chǎn)生B.甲中銅片是正極，乙中銅片是負(fù)極C.兩燒杯中溶液的pH均增大D.產(chǎn)生氣泡的速率甲比乙慢解析圖甲是一個原電池裝置，負(fù)極(Zn)

12、：Zn2e=Zn2，正極(Cu)：2H2e=H2，形成原電池能加快產(chǎn)生氫氣的速率；圖乙中，Zn直接與稀H2SO4反應(yīng)生成H2：Zn2H=Zn2H2，甲、乙兩燒杯中H2SO4均被消耗，溶液的pH均增大。5C1243解析答案52.某小組為研究電化學(xué)原理，設(shè)計了如圖所示裝置。下列敘述不正確的是()A.a和b不連接時，鐵片上會有金屬銅析出B.a和b用導(dǎo)線連接時，銅片上發(fā)生的反應(yīng)為Cu22e=CuC.無論a和b是否連接，鐵片均會溶解，溶液均從藍(lán)色逐漸變成淺綠色D.a和b用導(dǎo)線連接后，電流由鐵電極經(jīng)導(dǎo)線流向銅電極12435解析a和b不連接時，F(xiàn)e和Cu2直接發(fā)生氧化還原反應(yīng)，鐵片上會有金屬銅析出，A項正確

13、；若a和b用導(dǎo)線連接，則構(gòu)成原電池，此時鐵為負(fù)極，銅為正極，電極反應(yīng)式分別為Fe2e=Fe2、Cu22e=Cu，B項正確；分析選項A、B可知，選項C是正確的；在原電池中，電流應(yīng)由正極流出，經(jīng)導(dǎo)線流向負(fù)極，故D項錯。答案D1243解析答案53.某原電池裝置如圖所示。下列有關(guān)敘述中正確的是()A.Fe作正極，發(fā)生氧化反應(yīng)B.工作一段時間后，兩燒杯中溶液pH均不變C.負(fù)極反應(yīng)：2H2e=H2D.工作一段時間后，NaCl溶液中c(Cl)增大12435解析該裝置是原電池。A項，在該原電池中Fe作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)；B項，工作一段時間后，左邊的燒杯中會含有大量的Fe2，溶液的pH減小，右邊燒杯中的H不斷放

14、電產(chǎn)生氫氣，因此燒杯中溶液pH會逐漸增大；C項，負(fù)極反應(yīng)是Fe2e=Fe2；D項，工作一段時間后，左側(cè)燒杯中由于Fe2不斷進(jìn)入溶液，根據(jù)溶液呈電中性原則，鹽橋中的Cl會進(jìn)入該燒杯溶液中，則該燒杯溶液中c(Cl)增大。答案D解析答案124354.分析圖所示的四個原電池裝置，結(jié)論正確的是()A.中Mg作負(fù)極，中Fe作負(fù)極B.中Mg作正極，電極反應(yīng)式為6H2O6e=6OH3H2C.中Fe作電池負(fù)極D.中Cu作正極，電極反應(yīng)式為2H2e=H212435解析電解質(zhì)溶液不同，導(dǎo)致兩極反應(yīng)發(fā)生改變。本題考查原電池的正、負(fù)極的判斷和電極反應(yīng)式的書寫以及學(xué)生知識的變遷能力和靈活應(yīng)變能力。中稀硫酸是電解質(zhì)溶液，Mg作負(fù)極(活動性MgAl)；中NaOH溶液是電解質(zhì)溶液，Al作負(fù)極(Mg不與NaOH溶液反應(yīng))；中Cu作負(fù)極，電極反應(yīng)式為Cu2e=Cu2，F(xiàn)e作正極，因為常溫下，F(xiàn)e遇濃硝酸發(fā)生鈍化；中Cu作正極，電極反應(yīng)式為2H2OO24e=4OH。答案B5.由A、B、C、D四種金屬按下表中裝置圖進(jìn)行實驗。12435裝置現(xiàn)象二價金屬A不斷溶解C極質(zhì)量增加A上有氣泡產(chǎn)生12435解析答案根