2013人教版選修4第一節(jié)《原電池》word學(xué)案學(xué)習(xí)目標(biāo)1．了解原電池的工作原理。2．能表示電極反應(yīng)式和電池反應(yīng)方程式。3．能設(shè)計原電池裝置。學(xué)習(xí)重點：①原電池原理及構(gòu)成條件；②原電池電極反應(yīng)方程式的書寫；學(xué)習(xí)難點：原電池電極反應(yīng)方程式的書寫自主預(yù)習(xí)：感悟教材學(xué)與思一、原電池原電池裝置，是借助將能轉(zhuǎn)化為能的裝置。a是極，b是極，外電路電子由電極通過導(dǎo)線流向電極，請分不寫出電極反應(yīng)式和總反應(yīng)方程式：a極：；b極：；總反應(yīng)方程式：。咨詢題探究1：鹽橋內(nèi)盛放的是什么物質(zhì)？其作用是什么？二、原電池工作原理1．原電池工作原理是把反應(yīng)分開進(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．原電池形成的條件(1)電極，其中一個相對來講較爽朗，另一個相對來講較不爽朗。(2)溶液。(3)形成。(4)能自發(fā)地發(fā)生反應(yīng)。3．原電池電極及電極反應(yīng)特點(1)極為電子流出極，相對爽朗。通常是活動性較強(qiáng)的金屬或某些還原劑，電極被，發(fā)生反應(yīng)。(2)極為電子流入極，相對不爽朗，通常是活動性較差的金屬或非金屬導(dǎo)體，一樣是電解質(zhì)溶液中的氧化性較強(qiáng)的離子被還原或電極上附著物本身被，發(fā)生反應(yīng)。咨詢題探究2：如何判定一個裝置是否是原電池？互動課堂：核心突破導(dǎo)與練要點一原電池的判定先分析有無外接電源，有外接電源的為電解池，無外接電源的可能為原電池；然后依據(jù)原電池的形成條件分析判定，要緊是“四看”：一看電極——兩極為導(dǎo)體且存在爽朗性差異(燃料電池的電極一樣為惰性電極)。二看溶液——兩極插入電解質(zhì)溶液中。三看回路——形成閉合回路或兩極直截了當(dāng)接觸。四看本質(zhì)——有無自發(fā)的氧化還原反應(yīng)發(fā)生。專門提醒：多池相連，但無外接電源時，兩極爽朗性差異最大的一池為原電池，其他各池可看做電解池。例1如圖所示的番茄水果電池中外電路上的電流從電極X流向(A線所連接的電極)電極Y(B線所連接的電極)，若X為鐵，則Y可能是()A．鎂B．銅C．石墨D．鉑ABCD正極ZnCuCuZn負(fù)極CuZnZnCu電解質(zhì)溶液CuCl2H2SO4CuSO4CuCl2變式訓(xùn)練：一個原電池反應(yīng)的離子方程式是Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，該原電池的正確組成是()要點二原電池正負(fù)極的判定方法1.由組成原電池的兩極材料判定較爽朗的金屬為負(fù)極，較不爽朗的金屬或能導(dǎo)電的非金屬為正極。2．按照電流方向或電子流向判定外電路中，電流由正極流向負(fù)極，電子由負(fù)極流向正極。3．按照原電池電解質(zhì)溶液中離子的移動方向判定在原電池電解質(zhì)溶液中，陽離子移向正極，陰離子移向負(fù)極。4．按照原電池中兩極發(fā)生的反應(yīng)判定原電池中，負(fù)極總是發(fā)生氧化反應(yīng)，正極總是發(fā)生還原反應(yīng)。若給出一個總方程式，則可按照化合價升降來判定。5．按照電極質(zhì)量的變化判定原電池工作后，某一電極質(zhì)量增加，講明溶液中的陽離子在該電極上放電，該極為正極，爽朗性較弱；反之，如果某一電極質(zhì)量減輕，則該電極溶解，為負(fù)極，爽朗性較強(qiáng)。6．按照電極上有氣泡產(chǎn)生判定原電池工作后，如果某一電極上有氣體產(chǎn)生，通常是因為該電極發(fā)生了析出H2的反應(yīng)，講明該電極為正極，活動性較弱。7．按照某電極(X)鄰近pH的變化判定生成H2或吸取O2電極反應(yīng)發(fā)生后，均能使該電極鄰近電解質(zhì)溶液的pH增大，因而原電池工作后，X極鄰近的pH增大了，講明X極為正極，金屬活動性較弱。例2有甲、乙兩位同學(xué)均想利用原電池反應(yīng)檢測金屬的活動性順序，兩人均使用鎂片和鋁片作電極，但甲同學(xué)將電極放入6mol/L的H2SO4溶液中，乙同學(xué)將電極放入6mol/L的NaOH溶液中，如圖：下列關(guān)于電極的判定正確的是()A．甲中鎂作負(fù)極，乙中鎂作負(fù)極B．甲中鎂作負(fù)極，乙中鋁作負(fù)極C．甲中鋁作正極，乙中鋁作正極D．甲中鎂作正極，乙中鋁作正極變式訓(xùn)練：如圖是Zn和Cu形成的原電池，某實驗愛好小組做完實驗后，在讀書卡片上記錄如下：在卡片上，描述合理的是()NO：NO：28Date：2012.10.28實驗后的記錄：①Zn為正極，Cu為負(fù)極。 ②H＋向負(fù)極移動。③電子流淌方向Zn―→Cu。 ④Cu極上有H2產(chǎn)生。⑤若有1mol電子流過導(dǎo)線，則產(chǎn)生H2為0.5mol。⑥正極的電子反應(yīng)式為：Zn－2e－===Zn2＋。A．①②③ B．③④⑤C．④⑤⑥ D．②③④要點三原電池原理的應(yīng)用1.加快氧化還原反應(yīng)的速率如：在鋅與稀硫酸反應(yīng)時加入少量CuSO4溶液能使產(chǎn)生H2的速率加快。2．尋求和制造干電池和蓄電池等化學(xué)能源。3．比較金屬活動性強(qiáng)弱如：有兩種金屬a和b，用導(dǎo)線連接后插入到稀硫酸中，觀看到a極溶解，b極上有氣泡產(chǎn)生。按照電極現(xiàn)象判定出a是負(fù)極，b是正極，由原電池原理可知，金屬活動性a>b。4．用于金屬的防護(hù)如要愛護(hù)一個鐵閘?？捎脤?dǎo)線將其與一鋅塊相連，使鋅作原電池的負(fù)極，鐵閘作正極。5．設(shè)計化學(xué)電池例如：以2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2為依據(jù)，設(shè)計一個原電池。(1)將氧化還原反應(yīng)拆成氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)兩個半反應(yīng)，分不作原電池的負(fù)極和正極的電極反應(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)的物質(zhì)為金屬單質(zhì)，可用該金屬直截了當(dāng)作負(fù)極；如為氣體(如H2)或溶液中的還原性離子，可用惰性電極(如Pt、碳棒)作負(fù)極。發(fā)生還原反應(yīng)的電極材料必須不如負(fù)極材料爽朗。本例中可用銅棒作負(fù)極，用鉑絲或碳棒作正極。(3)確定電解質(zhì)溶液一樣選用反應(yīng)物中的電解質(zhì)溶液即可。如本例中可用FeCl3溶液作電解液。(4)構(gòu)成閉合回路。注：設(shè)計原電池時，若氧化還原方程式中無明確的電解質(zhì)溶液，可用水作電解質(zhì)，但為了增強(qiáng)其導(dǎo)電性，通常加入強(qiáng)堿或一樣的強(qiáng)酸。如燃料電池，水中一樣要加入KOH或H2SO4。例3由A、B、C、D四種金屬按下表中裝置圖進(jìn)行實驗。裝置現(xiàn)象二價金屬A持續(xù)溶解C的質(zhì)量增加A上有氣泡產(chǎn)生按照實驗現(xiàn)象回答下列咨詢題：(1)裝置甲中負(fù)極的電極反應(yīng)式是________________________。(2)裝置乙中正極的電極反應(yīng)式是________________________。(3)裝置丙中溶液的pH________(填“變大”“變小”或“不變”)。(4)四種金屬爽朗性由強(qiáng)到弱的順序是_____________________。變式訓(xùn)練：有A、B、C、D四種金屬，將A與B用導(dǎo)線連接起來，浸入電解質(zhì)溶液中，B不易腐蝕。將A、D分不投入等濃度的鹽酸中，D比A反應(yīng)劇烈。將銅浸入B的鹽溶液里，無明顯變化。如果把銅浸入C的鹽溶液里，有金屬C析出。據(jù)此，判定它們的活動性由強(qiáng)到弱的順序是()A．D>C>A>B B．D>A>B>CC．D>B>A>C D．B>A>D>C要點四原電池的改進(jìn)——鹽橋1.改進(jìn)的原電池——鹽橋原電池(如圖)原電池由兩個半電池組成，在銅鋅原電池中，鋅和鋅鹽溶液組成鋅半電池，銅和銅鹽溶液組成銅半電池，中間通過鹽橋連接起來。(1)鹽橋中裝有飽和KCl溶液和瓊脂制成的膠凍，防止導(dǎo)管中溶液流出。(2)鹽橋的作用：a.使整個裝置構(gòu)成閉合回路，幸免兩溶液直截了當(dāng)接觸；b.鹽橋中陽離子移向正極區(qū)，陰離子移向負(fù)極區(qū)，使兩溶液保持電中性，從而使氧化還原反應(yīng)連續(xù)進(jìn)行。(3)鹽橋原電池告訴我們，一個原電池能夠看成兩個半電池，負(fù)極是還原性較強(qiáng)的物質(zhì)，向外電路提供電子，發(fā)生氧化反應(yīng)；正極是氧化性較強(qiáng)的物質(zhì)，從外電路得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)。外電路：電子由負(fù)極流向正極，內(nèi)電路：陰離子移向負(fù)極，陽離子移向正極，內(nèi)外電路形成閉合回路。2．優(yōu)點：使原電池中氧化劑和還原劑近乎完全隔離，并在不同區(qū)域之間實現(xiàn)了電子的定向移動，使原電池能連續(xù)、穩(wěn)固地產(chǎn)生電流。3．該原電池的兩個半反應(yīng)：鋅半電池：Zn－2e－==Zn2＋；銅半電池：Cu2＋＋2e－==Cu。例3按照氧化還原反應(yīng)：Zn＋Fe2＋===Zn2＋＋Fe，設(shè)計一個帶鹽橋的原電池，注明電極及外電路電子流向，書寫電極反應(yīng)。易錯點某種氫氧燃料電池的電解液為KOH溶液。下列有關(guān)該電池的敘述不正確的是()A．正極反應(yīng)式為：O2＋2H2O＋4e－===4OH－B．工作一段時刻后，電解液中的KOH的物質(zhì)的量不變C．該燃料電池的總反應(yīng)方程式為：2H2＋O2===2H2OD．該電池中通H2的電極為正極成功體驗：演練提升測與評1．某原電池的離子方程式是Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，該原電池正確的組成是()正極負(fù)極電解質(zhì)溶液ACuZnHClBZnCuCuSO4CCuZnCuSO4DCuZnZnCl22．下列反應(yīng)可用于設(shè)計原電池的是()A．H2SO4＋2NaOH===Na2SO4＋2H2OB．2FeCl3＋Fe===3FeCl2C．Mg3N2＋6H2O===Mg(OH)2↓＋2NH3↑D．NaCl＋AgNO3===NaNO3＋AgCl↓3．在盛有稀H2SO4的燒杯中放入用導(dǎo)線連接的鋅片和銅片，下列敘述正確的是()A．正極鄰近的SOeq\o\al(2－,4)離子濃度逐步增大B．電子通過導(dǎo)線由銅片流向鋅片C．正極有O2逸出D．銅片上有H2逸出4．下列各組金屬均用導(dǎo)線相連，并插入對應(yīng)液體中，其中不能組成原電池的是()A．Zn|H2SO4(稀)|C B．Cu|AgNO3(aq)|AgC．Zn|CCl4|CuD．Cu|FeCl3(aq)|C5．將Fe片和石墨用導(dǎo)線相連，一組插入稀H2SO4中，一組插入FeCl3的溶液中，分不形成了原電池。(1)這兩個原電池中，正極分不是________。A．石墨、石墨 B．石墨、Fe片C．Fe片、Fe片 D．Fe片、石墨(2)寫出插入稀H2SO4中形成原電池的正極反應(yīng)式(離子方程式)_____________________。(3)寫出插入FeCl3溶液中形成原電池的電池總反應(yīng)式(同上)______________________。6．氫氧燃料電池是一種高效能、低污染的新型電池，要緊