第二單元化學(xué)能與電能轉(zhuǎn)化第1課時(shí)原電池工作原理1．了解原電池工作原理及組成條件。2．能正確判斷原電池正負(fù)極。3．能寫出原電池電極反應(yīng)式和電池反應(yīng)方程式。一、組成原電池條件1．兩個(gè)

不一樣電極(材料能夠是

或

)。2．電極均插入

中。3．組成

。4．能自發(fā)地發(fā)生氧化還原反應(yīng)。 1．組成原電池化學(xué)反應(yīng)有何特點(diǎn)？【提醒】必須是自發(fā)氧化還原反應(yīng)。原電池是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能裝置，發(fā)生反應(yīng)必定是放熱反應(yīng)，即反應(yīng)焓變小于零?；顫娦越饘賹?dǎo)電非金屬電解質(zhì)溶液閉合回路二、原電池工作原理(以銅鋅原電池為例)裝置舉例Zn電極Cu電極現(xiàn)象

得失電子

正、負(fù)極判斷

電子流向

反應(yīng)類型

電極反應(yīng)式

總反應(yīng)式

鹽橋作用使帶電離子經(jīng)過，平衡兩個(gè)半電池中電荷鋅片逐步溶解銅片上有紅色銅沉積失電子負(fù)極流出氧化反應(yīng)得電子正極流入還原反應(yīng)Zn－2e－===Zn2＋Cu2＋＋2e－===CuZn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu2.電極反應(yīng)與電池反應(yīng)有何區(qū)分與聯(lián)絡(luò)？【提醒】電極反應(yīng)是分別在兩極上發(fā)生“半反應(yīng)”(氧化反應(yīng)或還原反應(yīng))，電池反應(yīng)是兩個(gè)電極反應(yīng)加合消去電子后總反應(yīng)?？山?jīng)過電極反應(yīng)相加求電池反應(yīng)，也可經(jīng)過電池反應(yīng)減一個(gè)電極反應(yīng)求另一個(gè)電極反應(yīng)。一、原電池正、負(fù)極判斷及電極反應(yīng)式書寫 怎樣確定和判斷原電池正、負(fù)極？[師生互動(dòng)]【提醒】

書寫電極反應(yīng)和電池總反應(yīng)應(yīng)注意哪些問題？[師生互動(dòng)]【提醒】

①依據(jù)給出化學(xué)方程式或依據(jù)題意，確定原電池正負(fù)極，搞清正、負(fù)極上發(fā)生反應(yīng)物質(zhì)。②弱電解質(zhì)、氣體或難溶物均以化學(xué)式表示，其余以離子符號(hào)表示。③注意電解質(zhì)溶液成份及其對(duì)正、負(fù)極產(chǎn)物影響，正、負(fù)極產(chǎn)物可依據(jù)題意或依據(jù)化學(xué)方程式確定。④寫電極反應(yīng)式時(shí)要確保電荷守恒、元素守恒、質(zhì)量守恒，可在電極反應(yīng)式一端依據(jù)需要添加H＋或OH－或H2O，將兩個(gè)電極反應(yīng)式合起來(lái)，即可得到電池總反應(yīng)方程式。將Al片和Cu片用導(dǎo)線相連，一組插入濃硝酸中，一組插入稀NaOH溶液中，分別形成原電池。(1)在這兩個(gè)原電池中，負(fù)極分別為()A．Al片、Cu片 B．Cu片、Al片C．Al片、Al片 D．Cu片、Cu片(2)寫出插入濃硝酸中形成原電池電極反應(yīng)式_____________________。(3)寫出插入稀NaOH溶液中，形成原電池電極反應(yīng)式________________?！久麕熃馕觥?/p>

(1)將Al片和Cu片用導(dǎo)線相連，插入濃硝酸中，因?yàn)锳l遇濃硝酸鈍化，不能連續(xù)反應(yīng)，而Cu卻能與濃硝酸連續(xù)反應(yīng)，所以Cu為負(fù)極；插入稀NaOH溶液中，Al與NaOH反應(yīng)，失去電子被氧化，所以Al為負(fù)極。(2)Al—濃硝酸—Cu組成原電池電極反應(yīng)式為：負(fù)極：Cu－2e－===Cu2＋，正極：2NO3－＋2e－＋4H＋===2NO2↑＋2H2O，總電極反應(yīng)式：Cu＋2NO3－＋4H＋===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O。(3)Al—NaOH(aq)—Cu組成原電池電極反應(yīng)式：負(fù)極：2Al－6e－＋8OH－===2AlO2－＋4H2O，正極：6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－，總電極反應(yīng)式為：2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO2－＋3H2↑?！敬鸢浮?/p>

(1)B(2)負(fù)極：Cu－2e－===Cu2＋；正極：2NO3－＋2e－＋4H＋===2NO2↑＋2H2O(3)負(fù)極：2Al－6e－＋8OH－===2AlO2－＋4H2O；正極：6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－考慮裝置中電極，首先判斷它們和電解質(zhì)溶液反應(yīng)情況，然后再判斷電極情況。1．如右圖所表示，x、y分別是直流電源兩極，通電后發(fā)覺a極板質(zhì)量增加，b極板處有沒有色、無(wú)味氣體放出，符合這一情況是()a極板b極板x電極z溶液A鋅石墨負(fù)極CuSO4B石墨石墨負(fù)極NaOHC銀鐵正極AgNO3D銅石墨負(fù)極CuCl2【解析】由a極板質(zhì)量增加知a極為陰極，x為負(fù)極，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；B項(xiàng)中a極反應(yīng)為：2H＋＋2e－===H2↑，不符合題意；D項(xiàng)中，b極發(fā)生反應(yīng)：2Cl－－2e－===Cl2↑，不符合題意?！敬鸢浮緼二、原電池原理應(yīng)用 在鋅與稀H2SO4反應(yīng)時(shí)加入少許CuSO4溶液為何能使產(chǎn)生H2速率加緊？[學(xué)生交流]【提醒】因?yàn)閆n＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，生成銅與鋅在稀H2SO4中組成原電池，能夠加緊反應(yīng)速率。 怎樣證實(shí)鎂比鋁金屬性活潑？[師生互動(dòng)]【提醒】將鎂條與鋁條用一根導(dǎo)線相連，插入到稀H2SO4中，觀察到鎂條溶解，鋁條上有氣泡產(chǎn)生，由此證實(shí)鎂比鋁易失電子，金屬性活潑。

以2FeCl3＋Cu===CuCl2＋2FeCl2反應(yīng)為依據(jù)，設(shè)計(jì)一個(gè)原電池，從哪些方面考慮？[師生互動(dòng)] 【提醒】(1)將氧化還原反應(yīng)拆成氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)兩個(gè)半反應(yīng)，分別作原電池負(fù)極和正極電極反應(yīng)式。負(fù)極：Cu－2e－===Cu2＋正極：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋(2)確定電極材料如發(fā)生氧化反應(yīng)物質(zhì)為金屬單質(zhì)，可用該金屬直接做負(fù)極；如為氣體(如H2)或溶液中還原性離子，可用惰性電極(如Pt、碳棒)做負(fù)極。發(fā)生還原反應(yīng)電極材料必須不如負(fù)極材料活潑。本例中可用銅棒做負(fù)極，用鉑絲或碳棒做正極。(3)確定電解質(zhì)溶液普通選取反應(yīng)物中電解質(zhì)溶液即可。如本例中可用FeCl3溶液做電解液。(4)組成閉合回路。如圖所表示： 設(shè)計(jì)原電池怎樣保護(hù)鐵閘和輪船船體？[學(xué)生交流]【提醒】如要保護(hù)一個(gè)鐵閘，可用導(dǎo)線將其與一鋅塊相連，使鋅做原電池負(fù)極，鐵閘做正極；在輪船船體外殼鑲上部分鋅塊能夠到達(dá)保護(hù)輪船船體作用。 銀器皿日久表面逐步變黑色，這是因?yàn)樯闪肆蚧y。有些人設(shè)計(jì)用原電池原理加以除去，其處理方法為：將一定濃度食鹽溶液放入一鋁制容器中，再將變黑銀器浸入溶液中，放置一段時(shí)間后，黑色會(huì)褪去而銀不會(huì)損失。試回答：(1)在此原電池反應(yīng)中，負(fù)極發(fā)生反應(yīng)為__________；正極發(fā)生反應(yīng)為_______________。(2)其中食鹽溶液作用是____________?！敬鸢浮?/p>

(1)2Al－6e－===2Al3＋3Ag2S＋6e－===6Ag＋3S2－(2)作電解質(zhì)溶液，增強(qiáng)導(dǎo)電性本題以信息題形式考查原電池原理應(yīng)用，抓住題目中給出信息解題。2．X、Y、Z、W四塊金屬分別用導(dǎo)線兩兩相連浸入稀硫酸中組成原電池。X、Y相連時(shí)，X為負(fù)極；Z、W相連時(shí)，電流方向是W→Z；X、Z相連時(shí)，Z極上產(chǎn)生大量氣泡，W、Y相連時(shí)，W極發(fā)生氧化反應(yīng)。據(jù)此判斷四種金屬活動(dòng)性次序是()A．X>Z>W>Y B．Z>X>Y>WC．X>Y>Z>W D．Y>W>Z>X【解析】

在原電池中，活潑金屬作原電池負(fù)極，失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)；不活潑金屬作原電池正極，得到電子發(fā)生還原反應(yīng)。電子由負(fù)極經(jīng)導(dǎo)線流向正極，與電流方向相反。所以，X、Y相連時(shí)，X為負(fù)極，則活潑性X>Y；Z、W相連時(shí)，電流方向是W→Z，則活潑性Z>W；X、Z相連時(shí)，Z極上產(chǎn)生大量氣泡，則活潑性X>Z；W、Y相連時(shí)，W極發(fā)生氧化反應(yīng)，則W>Y?？偠灾軌虻贸鼋饘倩顒?dòng)性次序是X>Z>W>Y。【答案】

A1．小結(jié)2．點(diǎn)撥(1)原電池普通工作原理以下：較活潑金屬發(fā)生氧化反應(yīng)，電子由較活潑金屬經(jīng)過導(dǎo)線流入不活潑金屬或?qū)щ姺墙饘?，溶液中氧化性較強(qiáng)陽(yáng)離子在不活潑電極上得到電子被還原(以下列圖)。(2)原電池電極類型不但跟電極材料相關(guān)，還與電解質(zhì)溶液性質(zhì)相關(guān)。如鎂—鋁電極在稀硫酸中組成原電池，鎂為負(fù)極，鋁為正極；而鎂—鋁電極在氫氧化鈉溶液中組成原電池，鋁為負(fù)極，鎂為正極。(3)設(shè)計(jì)原電池時(shí)，若氧化還原方程式中無(wú)明確電解質(zhì)溶液，可用水做電解質(zhì)，但為了增強(qiáng)其導(dǎo)電性，通常加入強(qiáng)堿或普通強(qiáng)酸。如燃料電池，水中普通要加入KOH或H2SO4。1．以下燒杯中盛放都是稀硫酸，不能形成原電池是(多項(xiàng)選擇)()【解析】

組成原電池條件是①兩種活潑性不一樣電極(活潑金屬與較不活潑金屬或非金屬)；②電解質(zhì)溶液；③形成閉合回路；④總反應(yīng)為能自發(fā)進(jìn)行氧化還原反應(yīng)。在選項(xiàng)中，A項(xiàng)中即使Zn和Fe都能與硫酸反應(yīng)，但因?yàn)槠湎鄬?duì)活潑性不一樣，所以能組成原電池；對(duì)于B項(xiàng)了解，很多同學(xué)往往會(huì)誤認(rèn)為沒有導(dǎo)線，所以不組成原電池，其實(shí)只要兩個(gè)電極能夠接觸就能形成回路，所以B項(xiàng)能形成原電池；C項(xiàng)中因?yàn)殡姌O材料相同，所以不能組成原電池；D項(xiàng)中不能組成閉合回路所以也不能組成原電池。【答案】

CD2．如圖所表示裝置，電流表G發(fā)生偏轉(zhuǎn)。同時(shí)A極逐步變粗，B極逐步變細(xì)，C為電解質(zhì)溶液，則A、B、C應(yīng)是以下各組中()A．A是Zn，B是Cu，C為稀H2SO4B．A是Cu，B是Zn，C為稀H2SO4C．A是Fe，B是Ag，C為稀AgNO3溶液D．A是Ag，B是Fe，C為稀AgNO3溶液【解析】

A極逐步變粗，說明A為原電池正極，溶液中金屬陽(yáng)離子得到電子后在A極上析出；B極變細(xì)，說明B為原電池負(fù)極，失去電子后形成離子進(jìn)入了溶液中。A和B兩選項(xiàng)反應(yīng)為Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑，則A選項(xiàng)中A極變細(xì)，B選項(xiàng)中A極不變；C和D兩項(xiàng)反應(yīng)為Fe＋2AgNO3===2Ag＋Fe(NO3)2，其中C項(xiàng)中A極變細(xì)，D選項(xiàng)中A極變粗。【答案】

D3．(廣東高考)用銅片、銀片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、導(dǎo)線和鹽橋(裝有瓊脂-KNO3U形管)組成一個(gè)原電池。以下相關(guān)該原電池?cái)⑹稣_是()①在外電路中，電流由銅電極流向銀電極②正極反應(yīng)為：Ag＋＋e－===Ag③試驗(yàn)過程中取出鹽橋，原電池仍繼續(xù)工作④將銅片浸入AgNO3溶液中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)與該原電池反應(yīng)相同A．①② B．②③C．②④ D．③④【解析】

Cu作負(fù)極，Ag作正極。負(fù)極：Cu－2e－===Cu2＋；正極：2Ag＋＋2e－===2Ag。在外電路中，電子由Cu電極流向Ag電極，而電流方向與電子流向相反，所以①錯(cuò)，沒有鹽橋，原電池不能繼續(xù)工作，③錯(cuò)。不論是否為原電池，反應(yīng)實(shí)質(zhì)相同，均為氧化還原反應(yīng)，④對(duì)?！敬鸢浮?/p>

C4．有X、Y、Z、W四種金屬，已知：①X(OH)3堿性強(qiáng)于Y(OH)2；②X3＋可將Z氧化；③W可與熱水反應(yīng)產(chǎn)生H2，X不能與熱水反應(yīng)；④把X金屬片插入稀H2SO4中，讓金屬片與Z接觸，則X溶解速率加緊。以下四種金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱關(guān)系中一定正確是()A．X>Y B．Z>YC．W>Z D．Z>X【解析】據(jù)③知金屬性W>X；據(jù)④知金屬性X>Z，則W>Z，C選項(xiàng)正確，D選項(xiàng)錯(cuò)誤；據(jù)①，因?yàn)闆]有說明是主族元素最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物，故X、Y金屬性無(wú)法比較；據(jù)②也不能判定X、Z金屬性強(qiáng)弱，如：Mg＋2Fe3＋===Mg2＋＋2Fe2＋，Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋。本題主要考查了原電池原理應(yīng)用及相關(guān)金屬活動(dòng)性大小比較。【答案】C5．將鐵片、鋅片相連插入硫酸銅溶液中，形成原電池。在該原電池中，負(fù)極是________；鐵片是________極，發(fā)生________反應(yīng)，負(fù)極反應(yīng)是_______，當(dāng)反應(yīng)中轉(zhuǎn)移0.2mol電子時(shí)，負(fù)極質(zhì)量____________，正極質(zhì)量______?！窘馕觥?/p>

對(duì)電極質(zhì)量改變進(jìn)行計(jì)算習(xí)題，往往與電極判斷綜合在一起考查，而且電極判斷直接影響了解題準(zhǔn)確性。本題中，鋅比鐵活潑，故鋅做負(fù)極、鐵做正極，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)而溶解，正極發(fā)生還原反應(yīng)，析出金屬銅，故反應(yīng)中轉(zhuǎn)移0.2mol電子時(shí)，負(fù)極溶解0.1mol鋅，正極析出0.1mol銅?！敬鸢浮?/p>

鋅片正還原Zn－2e－===Zn2＋降低6.5g增加6.4g6．依據(jù)下式所表示氧化還原反應(yīng)設(shè)計(jì)一個(gè)原電池：Cu＋2Ag＋===Cu2＋＋2Ag(1)裝置可采取燒杯和鹽橋，畫出此原電池裝置