學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精第二單元化學能與電能的轉化1—2課時1原電池的工作原理知能定位1。了解原電池的工作原理及構成條件.2.能正確判斷原電池的正、負極。3。能寫出原電池電極反應式和電池反應方程式。4。能根據氧化還原反應設計原電池。情景切入原電池可將化學能轉化為電能，如何來實現呢？自主研習一、原電池的工作原理1。原電池定義將化學能轉化為電能的裝置。2.原電池的構成條件（1）活潑性不同的電極材料。(2）電解質溶液.(3)形成閉合回路.（4)能自發(fā)地發(fā)生氧化還原反應.3。原電池的工作原理外電路中電子由負極流向正極；內電路（電解質溶液）中陰離子移向負極，陽離子移向正極；電子發(fā)生定向移動從而形成電流，實現了化學能向電能的轉化。以銅鋅原電池為例分析裝置示意圖現象鋅片不斷溶解，銅片上有氣泡產生，電流表指針發(fā)生偏轉電極Zn電極Cu電極電極名稱負極正極得失電子失電子得電子電子流向從負極流出流向正極反應類型氧化反應還原反應電極反應式ZnZn2++2e－Cu2++2e—Cu總反應式Zn+Cu2+Cu+Zn2+二、原電池的設計理論上，能自發(fā)進行的氧化還原反應均能設計成原電池.實際設計時應注意以下幾方面.1.外電路負極(還原性較強的物質）正極導線2.內電路將兩極浸入電解質溶液中,使正、負離子作定向移動。3。閉合電路規(guī)律方法:原電池的設計思路一般是先依據反應式中的氧化劑和還原劑來確定正、負極材料，然后再看電解質溶液是否符合題意,只有自發(fā)進行的氧化還原反應才可以設計成原電池,其中發(fā)生氧化反應的物質作負極，發(fā)生還原反應的物質作正極.一般選用酸、堿或能參與負極反應的氧化性物質作電解質溶液.課堂師生互動知識點１原電池電極反應式的書寫原電池反應所依托的化學反應原理是氧化還原反應，正極發(fā)生還原反應，負極發(fā)生氧化反應，據此書寫電極反應的方法如下：(1）確定原電池的正、負極,以及兩極上發(fā)生反應的物質.負極:失去電子被氧化，發(fā)生氧化反應；正極：得到電子被還原,發(fā)生還原反應。（2）書寫電極反應式時，注意電解質溶液是否參加反應。電極反應也遵守質量守恒、電荷守恒及正、負兩極得失電子數守恒的規(guī)律。(3）將兩極的電極反應式相加可得原電池的總反應式，反過來，也可以將總反應式與其中一個電極反應相減得另一個電極反應式?？祭狈治鱿聢D所示的四個原電池裝置，結論正確的是(）A.（1）（2）中Mg作負極,（3）（4）中Fe作負極B.（2）中Mg作正極，電極反應式為：6H2O+6e—6OH-+3H2↑C。（3）中Fe作電池負極D.（4）中Cu作正極，電極反應式為:2H++2e—H2↑解析：本題考查原電池的正、負極的判斷及電極反應式的書寫,電解質溶液不同，導致兩極發(fā)生改變。考查學生知識的遷移能力和靈活應變能力.思路如下：當稀硫酸是電解質溶液時，Mg作負極（活潑性Mg〉Al）;當NaOH是電解質溶液時,Al作負極（Mg不與NaOH溶液反應)；（3）中Cu作負極，反應式為：Cu—2e—Cu2+，Fe作正極，因為常溫下，Fe被濃硝酸鈍化，（4）中Cu作正極，電極反應式為：2H2O+O2+4e—4OH。答案：B變式探究1(2011·安徽卷,12）研究人員最近發(fā)明了一種“水”電池，這種電池能利用淡水與海水之間含鹽量差別進行發(fā)電，在海水中電池總反應可表示為：5MnO2+2Ag+2NaClNa2Mn5O10+2AgCl下列“水”電池在海水中放電時的有關說法正確的是（）A.正極反應式：Ag+Cl—eAgClB。每生成1molNa2Mn5O10轉移2mol電子C。Na+不斷向“水”電池的負極移動D.AgCl是還原產物答案：B解析：本題綜合考查原電池和氧化還原反應的相關知識。正極反應該得電子，因此A錯;原電池中電解質溶液中的陽離子應該向正極移動，C錯;Ag是反應的還原劑，因此AgCl是氧化產物，D錯。變式探究2（2008·廣東卷，5）用銅片、銀片、Cu（NO3)2溶液、AgNO3溶液、導線和鹽橋（裝有瓊脂-KNO3的U型管）構成一個原電池。以下有關該原電池的敘述正確的是（）①在外電路中，電流由銅電極流向銀電極②正極反應為：Ag++e-=Ag③實驗過程中取出鹽橋，原電池仍繼續(xù)工作④將銅片浸入AgNO3溶液中發(fā)生的化學反應與該原電池反應相同A。①②B.②③C②④D。③④答案：C解析：①原電池工作時外電路中電流由正極流向負極，應由銀電極流向銅電極，③中取出鹽橋不能形成閉合回路,原電池不能繼續(xù)工作。變式探究3(2010·新課標卷）根據下圖，可判斷出下列離子方程式中錯誤的是(）A.2Ag（s）+Cd2+(aq）2Ag+(s）+Cd(s）B.Co2+（aq）+Cd（s）Co(s）+Cd2+(aq）C。2Ag+(aq)+Cd（s）2Ag（s）+Cd2+（aq）D.2Ag+(aq)+Co（s）2Ag（s）+Co2+（aq）答案：A解析：第一個原電池裝置中，Cd作負極,Co作正極，自發(fā)進行的氧化還原反應是Co2+（aq)+Cd（s）Co(s)+Cd2+(aq)；第二個原電池裝置中，Co作負極,Ag作正極，自發(fā)進行的氧化還原反應是2Ag+(aq）+Co(s)2Ag(s）+Co2+(aq)。由以上兩個方程式相加可得2Ag+(aq)+Cd(s）2Ag（s)+Cd2+（aq），因此B、C、D都正確,Cd2+不能氧化Ag，所以A不正確，故本題選A。知識點２原電池的極判斷方法原電池有兩個電極，一個是正極,一個是負極。判斷正極和負極的方法是:（1）由組成原電池的兩極材料判斷。一般是活潑性較強的金屬為負極?；顫娦暂^弱的金屬或能導電的非金屬為正極。（2）根據電流方向或電子流動方向判斷。電流是由正極流向負極;電子流動方向是由負極流向正極。（3)根據原電池里電解質溶液內離子的定向移動方向。在原電池的電解質溶液內,陽離子移向的極是正極,陰離子移向的極為負極。（4）根據原電池兩極發(fā)生的變化來判斷。原電池的負極總是失電子發(fā)生氧化反應，其正極總是得電子發(fā)生還原反應。(5）X極增重或減輕。工作后,X極質量增加，說明溶液中的陽離子在X極（正極)放電,X極活動性弱；反之,X極質量減少，說明X極金屬溶解,X極為負極，活動性強.（6）X極有氣泡冒出。工作后，X極上有氣泡冒出,是因為發(fā)生了析出H2的電極反應，說明X極為正極，活動性弱?？祭苍谙聢D中的8個裝置中，屬于原電池的是哪幾個？構成原電池要有四個基本條件。①電解質溶液；②兩個電極，其中一個相對較活潑,另一個相對較不活潑。兩個電極直接或間接地連接在一起，并插入電解質溶液中；③能自發(fā)地發(fā)生氧化還原反應；④形成閉合電路.答案：④⑥⑦變式探究4在盛有稀硫酸的燒杯中放入導線連接的鋅片和銅片，下列敘述正確的是（）A。正極附近的SO2—4離子濃度逐漸增大B.電子通過導線由銅片流向鋅片C.正極有O2逸出D.銅片上有H2逸出答案：D解析：本題符合銅鋅原電池的形成條件，原電池工作時，電子由負極（鋅）經外電路（導線)流向正極(銅)。負極鋅片:Zn-2e—Zn2+；正極銅片：2H++2e—H2↑，總反應為：Zn+2H+Zn2++H2↑，原電池中沒有產生O2.沒有參與反應的SO2-4離子濃度不會逐漸增大。特別提醒（1）原電池的電極類型不僅跟電極材料有關，還與電解質溶液的性質有關。如鎂－鋁電極在稀硫酸中構成原電池,鎂為負極，鋁為正極，但若以氫氧化鈉溶液為電解質溶液，則鋁為負極，鎂為正極。（2）原電池中并非只有負極電極材料參與化學反應。一般地，負極是活潑的金屬材料。但有的兩極都參與化學反應，如可充電電池。有的兩電極材料都不參與化學反應，如氫氧燃料電池。（3)原電池原理的應用①判斷金屬的活動性在原電池中，一般相對活潑的金屬作負極，相對不活潑的金屬作正極。②加快反應速率構成原電池時反應速率比反應物直接接觸發(fā)生反應的反應速率快，如粗鋅與稀硫酸反應產生H2的速率比純鋅與稀硫酸反應產生H2的速率大，這是因為鋅、雜質金屬與稀硫酸構成了原電池。③設計原電池，其具體方法是：首先將已知的氧化還原反應拆成兩個半反應。然后根據原電池的電極反應特點,結合兩個半反應找出正負極材料和電解質溶液。課后強化作業(yè)基礎夯實1.關于如圖所示裝置的敘述，正確的是（）A。是陽極，銅片上有氣泡產生B。片質量逐漸減少C.流從鋅片經導線流向銅片D.離子在銅片表面被還原答案：D解析:本題主要考查有關原電池的知識。由所給圖示可知Zn為原電池負極，失去電子被氧化，電子經導線流向正極銅電極，溶液中的氫離子在正極得到電子而被還原為H2。原電池只分正極、負極，不用陰極、陽極表示，電流與電子流的方向相反。2。把a、b、c、d四塊金屬片浸入稀硫酸中，用導線兩兩相連組成原電池。若a、b相連時，a為負極；c、d相連時，電流由d到c；a、c相連時,c極產生大量氣泡，b、d相連時,b上有大量氣泡產生，則四種金屬的活動性順序由強到弱的為（)A。a>b〉c>dB.a〉c〉d〉bC.c>a〉b>dD。b>d〉c〉a答案：B解析:根據原電池原理，作為負極的金屬活動性比正極金屬的活動性強.電子流動方向是由負極流向正極，電流方向與電子流動方向相反，因此可作出如下判斷:活動性：①a〉b；②c〉d;③a〉c；④d>b，綜合得結論，金屬活動性：a〉c〉d>b。3。某原電池中，將兩金屬X、Y用導線連接，同時插入相應的電解質溶液中，發(fā)現Y電極質量增加,則可能是下列情況中的（）A.X是負極，電解質溶液為CuSO4溶液B。X是負極，電解質溶液為稀H2SO4溶液C。X是正極，電解質溶液為CuSO4溶液D.X是正極,電解質溶液為稀H2SO4溶液答案：A解析：Y電極質量增加，可能是溶液中的陽離子得電子而在Y極（正極）上析出金屬形成的。故只有A符合題意.4。如下圖所示的裝置，在盛有水的燒杯中,鐵圈和銀圈連接著一根絕緣的細絲，使之平衡.小心地從燒杯中央滴入CuSO4溶液。片刻后可觀察到的現象是（指懸吊的金屬圈)（)A.鐵圈和銀圈左右搖擺不定B.保持平衡狀態(tài)不變C。鐵圈向下傾斜D。銀圈向下傾斜答案：D解析:鐵圈和銀圈作為電極與CuSO4溶液構成原電池,Cu2+在正極(銀圈)上得到電子而析出.5。一個原電池的總反應的離子方程式是Zn+Cu2+Zn2++Cu，該反應的原電池的正確組成是(）ABCD正極ZnCuCuFe負極CuZnZnZn電解質溶液CuCl2H2SO4CuSO4CuCl2答案:CD解析：活潑金屬作負極，且能與電解質溶液發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應。6。如下圖所示裝置中，觀察到電流計指針偏轉，M棒變粗，N棒變細,由此判斷下表中所列M、N、P物質，其中可以成立的是（)MNPA鋅銅稀硫酸溶液B銅鐵稀鹽酸C銀鋅硝酸銀溶液D鋅鐵硝酸鐵溶液答案：C解析：N棒變細,即N極上發(fā)生氧化反應，應為負極，N棒金屬較活潑,排除A、D，由M棒變粗，可知B不正確.7。已知電極材料：鐵、銅、銀、石墨、鋅、鋁；電解質溶液：CuCl2溶液、Fe2(SO4)3溶液、硫酸.按要求回答下列問題：（1)電工操作上規(guī)定：不能把銅導線和鋁導線連接在一起使用。請說明原因。(2）若電極材料選銅和石墨，電解質溶液選硫酸鐵溶液，外加導線，能否構成原電池?.若能，請寫出電極反應式,負極：，正極：。(若不能,后兩空不填）(3）設計一種以鐵和稀硫酸反應為原理的原電池，要求畫出裝置圖（需標明電極材料及電池的正、負極)。答案：（1）二者連接在一起時,接頭處在潮濕的空氣中形成原電池而被腐蝕（2）能Cu—2e—Cu2+2Fe3++2e—2Fe2+(3)解析：(1）當Cu、Al導線連接時，接觸到潮濕的空氣就易形成原電池而被腐蝕。(2）因為FeCl3能與Cu發(fā)生反應：2FeCl3++Cu2FeCl2++CuCl2，因此根據給出條件可以設計成原電池，其負極為Cu，電極反應為Cu-2e—Cu2+，正極為石墨，電極反應為2Fe++2e-2Fe2+。(3）因為反應為Fe+H2SO4FeSO4+H2↑，所以負極為Fe，正極可為Cu、Ag或石墨，電解質溶液為稀硫酸，即可畫出裝置圖。能力提升1。(2011·廣東卷，12）某小組為研究電化學原理，設計如圖裝置。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用導線連接時，銅片上發(fā)生的反應為:Cu2＋+2e-CuC.無論a和b是否連接，鐵片均會溶解，溶液均從藍色逐漸變成淺綠色D.a和b分別連接直流電源正、負極，電壓足夠大時，Cu2＋向銅電極移動答案:D解析：本題考查了原電池原理、電極反應式的書寫以及電解原理。a和b不連接時，不能構成原電池。鐵與銅發(fā)生置換反應，生成的銅附著在鐵片上，A項正確;a和b用導線連接,構成原電池,溶液中的Cu2＋得到電子生成銅在銅片上析出，B項正確;無論a和b是否連接，都是鐵片不斷溶解生成Fe2＋，溶液中的Cu2＋不斷得到電子生成Cu，溶液顏色從藍色逐漸變成淺綠色，C項正確；a和b分別連接直流電源正、負極時，銅片做陽極，失電子生成銅離子,溶液中銅離子向陰極移動，在陰極上得電子，D項錯誤。2。將Mg條、Al條平行插入一定濃度的NaOH溶液中(如下圖所示),用電器連接成原電池.此電池工作時，下列敘述正確的是(）A。Mg比Al活潑，Mg失去電子被氧化成Mg2+B.Al條表面雖有氧化膜，但可不進行處理C.該電池的外電路中，電子由Mg極流出,Al極流入D。消耗24gMg，電路中將流動2mol電子答案:B解析：本題主要考查原電池原理.Mg雖然比Al活潑，但Mg與NaOH溶液不反應，所以Mg條、Al條、NaOH溶液構成的原電池中，Al條作負極,失去電子被氧化成Al3+，故A、C、D項錯誤;Al條表面的氧化膜可溶于NaOH溶液，因此不必處理,B項正確。3.某原電池的電池反應為Fe+2Fe3+3Fe2+與此電池反應不符的原電池是（）A。銅片、鐵片、FeCl3溶液組成的原電池B.石墨、鐵片、Fe（NO3）3溶液組成的原電池C.鐵片、鋅片、Fe2（SO4）3溶液組成的原電池D.銀片、鐵片、Fe(NO3）2溶液組成的原電池答案：CD解析：首先通過電池反應可知：Fe失電子應作原電池負極，而正極反應為Fe3++e-Fe2+，電解液必須是Fe3+的鹽溶液，正極材料的活動性要弱于鐵。C中鋅比鐵活潑，不能作正極；D中，電解液為Fe(NO3）2,與反應不符。4.下列敘述正確的是(）①原電池是把化學能轉化為電能的一種裝置②原電池的正極發(fā)生氧化反應，負極發(fā)生還原反應③不能自發(fā)進行的氧化還原反應，通過原電池的裝置均可實現④碳棒不能用來作原電池的正極⑤反應Cu+2Ag+2Ag+Cu2+，能以原電池的形式來實現A.①⑤B。①④⑤C。②③④D.②⑤答案：A解析：②原電池負極發(fā)生氧化反應，正極發(fā)生還原反應；③原電池的反應必須是自發(fā)進行的氧化還原反應；④碳棒是導體，可作原電池的正極。5.（2011·福建卷,11)研究人員研制出一種鋰水電池，可作為魚雷和潛艇的儲備電源。該電池以金屬鋰和鋼板為電極材料，以LiOH為電解質，使用時加入水即可放電。關于該電池的下列說法不正確的是（）A。水既是氧化劑又是溶劑B.放電時正極上有氫氣生成C.放電時OH向正極移動D.總反應為：2Li+2H2O2LiOH+H2↑答案：C解析：本題考查了原電池中的電極反應、溶液中離子的移動方向等原理問題，旨在考查學生對原電池原理的理解能力。根據題給信息鋰水電池的反應方程式為：2Li＋2H2O2LiOH＋H2↑,D正確;在反應中氫元素化合價降低，因此H2O做氧化劑，同時又起到溶劑的作用，A項正確；放電時正極反應為：2H2O+2e2OH－+H2↑，B項正確；正極周圍聚集大量OH,因此溶液中的陽離子Li+向正極移動；負極周圍聚集大量Li+，因此溶液中的陰離子OH－向負極移動，C項錯誤。6。將等質量的兩份鋅粉a、b分別加入過量的稀硫酸中，同時向a中加少量的CuSO4溶液，下列各圖中產生H2的體積V(L)與時間t（min）的關系，正確的是()答案：A解析:a中鋅先與Cu2+反應，生成的Cu與Zn形成原電池，加快了反應速率,但鋅粉被消耗了一部分，造成產生H2的量變少.7。利用反應Zn+2FeCl3ZnCl2+2FeCl2，設計一個原電池,在下邊方框內畫出實驗裝置圖,并指出正極為,電極反應式為；負極為，電極反應式為。答案：Pt2Fe3++2e-2Fe2+ZnZn—2e-Zn2+實驗裝置圖如下圖：解析:根據已知的氧化還原反應設計原電池的思路是,首先