课件34张PPT。课时训练18 原电池
1.对于原电池的电极名称,叙述错误的是( )
A.发生氧化反应的一极为负极
B.正极为电子流入的一极
C.比较不活泼的金属为负极
D.电流流出的一极为正极
答案:C
2.下列装置可以形成原电池的是( )
答案:A
3.下图是锌、铜和稀硫酸形成的原电池,某实验兴趣小组同学做完实验后,在读书卡片上记录如下:
卡片:No.28 时间:2011.03.20实验后的记录: ①Zn为正极,Cu为负极 ②H+向负极移动 ③电子流动方向为ZnCu ④Cu极有H2产生 ⑤若有1 mol电子流过导线,则产生的H2为0.5 mol ⑥正极反应为:Zn-2e-Zn2+
卡片上的描述合理的是( )
A.①②③ B.③④⑤
C.①⑤⑥ D.②③④
解析:构成原电池的正极是Cu,负极是Zn,故①错误;电子从负极Zn流出,流向正极Cu,H+向正极移动,在Cu上得电子:2H++2e-H2↑,故②错误,③④正确;此原电池负极上发生的反应是Zn-2e-Zn2+,⑥错误;总反应方程式:Zn+2H+Zn2++H2↑,当有1 mol电子通过时,产生H2为0.5 mol,故⑤正确。
答案:B
4.如图所示,X为单质硅,Y为金属铁,a为NaOH溶液,组装成一个原电池,下列说法中正确的是( )
A.X为负极,电极反应为:Si-4e-Si4+
B.X为正极,电极反应为:4H2O+4e-4OH-+2H2↑
C.X为负极,电极反应为:Si+6OH--4e-Si+3H2O
D.Y为负极,电极反应为:Fe-2e-Fe2+
解析:硅、铁、NaOH溶液组成原电池时,Si为负极:Si-4e-+6OH-Si+3H2O;铁为正极:4H2O+4e-4OH-+2H2↑,总反应:Si+2NaOH+H2ONa2SiO3+2H2↑。
答案:C
5.(2012·大纲全国理综,11)①②③④四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池。①②相连时,外电路电流从②流向①;①③相连时,③为正极;②④相连时,②上有气泡逸出;③④相连时,③的质量减少,据此判断这四种金属活动性由大到小的顺序是( )
A.①③②④ B.①③④②
C.③④②① D.③①②④
解析:由原电池原理判断金属活动性,外电路电流从②流向①,②为正极,金属活动性①>②;①③相连,③为正极,金属活动性①>③;②④相连,②上有气泡(H2)逸出,②为正极,金属活动性④>②;③④相连,③质量减少,则金属活动性③>④,即金属活动性顺序为①>③>④>②,B正确。
答案:B
6.按下图装置实验,若x轴表示流出负极的电子的物质的量,则y轴应表示( )
①c(Ag+) ②c(N) ③a棒的质量 ④b棒的质量
⑤溶液的质量
A.①③ B.③④
C.①②④ D.②
解析:在这个原电池中,负极反应:Fe-2e-Fe2+,正极反应:Ag++e-Ag,使b棒增重,溶液中c(N)不变。
答案:D
7.如下图所示,将紧紧缠绕不同金属的铁钉放入培养皿中,再加入含有适量酚酞和NaCl的琼脂热溶液,冷却后形成琼胶(离子在琼胶内可以移动),下列叙述正确的是( )
A.a中铁钉附近呈现红色
B.b中铁钉上发生还原反应
C.a中铜丝上发生氧化反应
D.b中铝条附近有气泡产生
解析:a中构成原电池,铁钉作负极,铜丝作正极,故Fe失去电子,在铜丝上O2得电子发生还原反应;b中也构成原电池,铁钉作正极,铝条作负极,所以Al失去电子生成Al3+,在铁钉上O2得电子发生还原反应。
答案:B
8.将等质量的两份锌粉a、b分别加入过量的稀硫酸,同时向a中加少量的CuSO4溶液,如各图中产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系,正确的是( )
解析:若向a中加入少量的CuSO4溶液,则发生反应:Zn+CuSO4Cu+ZnSO4,消耗一部分Zn,生成的Cu附着于Zn上,构成无数微小的CuZn原电池,加快了Zn的反应速率,所以Zn与稀硫酸反应时,加入CuSO4溶液则反应速率加快,生成H2的量a小于b。
答案:A
9.(1)事实证明,原电池中发生的反应通常是放热反应。利用下列化学反应可以设计成原电池的是 。?
A.C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH>0
B.NaOH(aq)+HCl(aq)NaCl(aq)+H2O(l) ΔH<0
C.2H2(g) +O2(g)2H2O(l) ΔH<0
D.CaCO3(s)+2HCl(aq)CaCl2(aq)+H2O(l)+CO2(g) ΔH<0
E.CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH<0
(2)有A、B、C、D四种金属,将A与B用导线连接起来,浸入电解质溶液中,B不易腐蚀。将A、D分别投入等物质的量浓度的盐酸中,D比A反应剧烈。将铜浸入B的盐溶液里,无明显变化,如果把铜浸入C的盐溶液里,有金属C析出。据此判断A、B、C、D的活动性由强到弱的顺序是 。?
解析:(1)原电池是自发进行的氧化还原反应,由条件知反应通常是放热反应,A为吸热反应,B、D不是氧化还原反应,选C、E。(2)本题考查原电池原理的应用。根据原电池原理:活动性不同的金属组成原电池时,活泼金属作负极,失电子,发生氧化反应,较不活泼的金属作正极,据此可以判断金属活动性的强弱。活泼金属作负极,被腐蚀,所以活动性A>B;A、D与等浓度盐酸反应时D比A反应剧烈,说明活动性D>A;铜与B的盐溶液不反应,但铜可置换出C,说明活动性B>C。即活动性由强到弱的顺序为D>A>B>C。
答案:(1)CE (2)D>A>B>C
10.某兴趣小组为了提高电池的效率,设计了下图所示的原电池。
请回答下列问题:
(1)若X是AlCl3溶液,Y是稀硫酸,请你写出电极名称及电极反应:
Al片( ) ,?
Cu片( ) 。?
(2)若X是浓硝酸,Y是NaCl溶液,请你写出电极名称及电极反应:
Al片( ) ,?
Cu片( ) 。?
解析:(1)若X是AlCl3溶液,Y是稀硫酸,实质是由Al—稀硫酸—Cu组成的原电池,由于Al比Cu活泼,所以Al为负极,失电子,被氧化为Al3+,Cu为正极,溶液中的H+得电子,被还原为H2。
(2)若X是浓硝酸,Y是NaCl溶液,实质是由Al—浓硝酸—Cu组成的原电池,由于Al遇浓硝酸钝化,不能溶解,Al为正极,Cu为负极,失电子,被氧化为Cu2+。
答案:(1)负极 2Al-6e-2Al3+
正极 6H++6e-3H2↑
(2)正极 2N+4H++2e-2NO2↑+2H2O
负极 Cu-2e-Cu2+
11.铁及铁的化合物应用广泛,如FeCl3可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。
(1)写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式 。?
(2)若将(1)中的反应设计成原电池,请画出原电池的装置图,标出正极、负极,并写出电极反应。
正极反应 ;?
负极反应 。?
解析:(1)Fe3+腐蚀铜板的化学方程式为2FeCl3+Cu2FeCl2+CuCl2,然后改为离子方程式。
(2)根据氧化还原反应和原电池的工作原理进行设计,铜作负极,石墨作正极,FeCl3溶液作电解质溶液。
答案:(1)2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+
(2)装置图如图所示
正极反应:2Fe3++2e-2Fe2+
负极反应:Cu-2e-Cu2+
高中化学 4.1原电池教案 新人教版选修4
一、内容及其解析
1．内容：学习原电池概念、原理、组成及应用
2．解析:要求学生了解化学能与电能相互转化原理
二、目标及其解析
1、目标：
①了解原电池工作原理。②掌握原电池正负极反应式和电池总反应式的书写。
2、解析：
（1）通过从电子转移角度理解化学能向电能转化的本质
（2）通过练习，让学生掌握原电池正负极反应式和电池总反应式的书写。
三、教学问题诊断分析
1、重点：初步认识原电池概念、原理、组成及应用。
难点：引导学生从电子转移角度理解化学能向电能转化的本质，以及这种转化的综合利用价值。
2、通过对原电池实验的研究，引导学生从电子转移角度理解化学能向电能转化的本质，以及这种转化的综合利用价值。
四、教学过程
【引入】电能是现代社会中应用最广泛，使用最方便、污染最小的一种二次能源，又称电力。例如，日常生活中使用的手提电脑、手机、相机、摄像机……这一切都依赖于电池的应用。那么，电池是怎样把化学能转变为电能的呢？我们这节课来一起复习一下有关原电池的相关内容。
【板书】§4.1 原电池
一、原电池实验探究
讲：铜片、锌片、硫酸都是同学们很熟悉的物质，利用这三种物质我们再现了1799年意大利物理学家----伏打留给我们的历史闪光点！
【实验探究】(铜锌原电池)
实? 验? 步? 骤
现???????? 象
1、锌片插入稀硫酸
?
2、铜片插入稀硫酸
?
3、锌片和铜片上端连接在一起插入稀硫酸
?
【问题探究】
1、锌片和铜片分别插入稀硫酸中有什么现象发生？
2、锌片和铜片用导线连接后插入稀硫酸中，现象又怎样？为什么？
3、锌片的质量有无变化？溶液中c (H+)如何变化？
4、锌片和铜片上变化的反应式怎样书写？
5、电子流动的方向如何？
讲：我们发现检流计指针偏转，说明产生了电流，这样的装置架起了化学能转化为电能的桥梁，这就是生活中提供电能的所有电池的开山鼻祖----原电池。
【板书】（1）原电池概念：学能转化为电能的装置叫做原电池。
问：在原电池装置中只能发生怎样的化学变化？
学生： Zn+2H+=Zn2++H2↑
讲：为什么会产生电流呢？
答：其实锌和稀硫酸反应是氧化还原反应，有电子的转移，但氧化剂和还原剂热运动相遇发生有效碰撞电子转移时，由于分子热运动无一定的方向，因此电子转移不会形成电流，而通常以热能的形式表现出来，激烈的时候还伴随有光、声等其他的形式的能量。显然从理论上讲，一个能自发进行的氧化还原反应，若能设法使氧化与还原分开进行，让电子的不规则转移变成定向移动，便能形成电流。所以原电池的实质就是将氧化还原的电子转移变成电子的定向移动形成电流。
（2）实质：将一定的氧化还原反应的电子转移变成电子的定向移动。即将化学能转化成电能的形式释放。
问：那么这个过程是怎样实现的呢？我们来看原电池原理的工作原理。
（3）原理：（负氧正还）
问：在锌铜原电池中哪种物质失电子？哪种物质得到电子？
学生：活泼金属锌失电子，氢离子得到电子
问：导线上有电流产生，即有电子的定向移动，那么电子从锌流向铜，还是铜流向锌？
学生：锌流向铜
讲：当铜上有电子富集时，又是谁得到了电子？
学生：溶液中的氢离子
讲：整个放电过程是：锌上的电子通过导线流向用电器，从铜流回原电池，形成电流，同时氢离子在正极上得到电子放出氢气，这就解释了为什么铜片上产生了气泡的原因。
讲：我们知道电流的方向和电子运动的方向正好相反，所以电流的方向是从铜到锌，在电学上我们知道电流是从正极流向负极的，所以，锌铜原电池中，正负极分别是什么？
学生：负极（Zn） 正极（Cu）
实验：我们用干电池验证一下我们分析的正负极是否正确！
讲：我们一般用离子反应方程式表示原电池正负极的工作原理，又叫电极方程式或电极反应。一般先写负极，所以可表示为：
负极（Zn）：Zn－2e＝Zn2＋ （氧化）
正极（Cu）：2H＋＋2e＝H2↑（还原）
讲：其中负极上发生的是氧化反应，正极上发生的是还原反应，即负氧正还。
注意：电极方程式要①注明正负极和电极材料 ②满足所有守衡
总反应是：Zn+2H+=Zn2++H2↑
讲：原来一个自发的氧化还原反应通过一定的装置让氧化剂和还原剂不规则的电子转移变成电子的定向移动就形成了原电池。
转折：可以看出一个完整的原电池包括正负两个电极和电解质溶液，及导线。那么铜锌原电池中的正负极和硫酸电解质能否换成其他的物质呢？
学生：当然能，生活中有形形色色的电池。
过渡：也就是构成原电池要具备怎样的条件？
二、原电池的构成条件
1、活泼性不同的两电极
2、电解质溶液
3、形成闭合回路（导线连接或直接接触且电极插入电解质溶液
4、自发的氧化还原反应(本质条件)
思考：锌铜原电池的正负极可换成哪些物质？保证锌铜原电池原理不变，正负极可换成哪些物质？（ C、Fe、 Sn、 Pb、 Ag、 Pt、 Au等）
问：锌铜原电池中硫酸能换成硫酸钠吗？
判断是否构成原电池，是的写出原电池原理。
（1）镁铝/硫酸；铝碳/氢氧化钠；锌碳/硝酸银 ；铁铜在硫酸中短路；锌铜/水；锌铁/乙醇；硅碳/氢氧化钠
（2）[锌铜/硫酸（无导线）；碳碳/氢氧化钠] 若一个碳棒产生气体11.2升，另一个产生气体5.6升，判断原电池正负极并求锌片溶解了多少克？设原硫酸的浓度是1mol/L，体积为3L，求此时氢离子浓度。
（3）银圈和铁圈用细线连在一起悬在水中，滴入硫酸铜，问是否平衡？（银圈下沉）
（4）Zn/ZnSO4//Cu/CuSO4盐桥（充满用饱和氯化钠浸泡的琼脂）
（5）铁和铜一起用导线相连插入浓硝酸中
镁和铝一起用导线相连插入氢氧化钠中
思考：如何根据氧化还原反应原理来设计原电池呢？
请将氧化还原反应 Zn + Cu2+ = Cu + Zn2+设计成电池：
此电池的优点：能产生持续、稳定的电流。
其中，用到了盐桥
什么是盐桥？
盐桥中装有饱和的KCl溶液和琼脂制成的胶冻，胶冻的作用是防止管中溶液流出。
盐桥的作用是什么？
可使由它连接的两溶液保持电中性，否则锌盐溶液会由于锌溶解成为Zn2+而带上正电，铜盐溶液会由于铜的析出减少了Cu2+而带上了负电。
盐桥保障了电子通过外电路从锌到铜的不断转移，使锌的溶解和铜的析出过程得以继续进行。
导线的作用是传递电子，沟通外电路。而盐桥的作用则是沟通内电路。
三、原电池的工作原理：
正极反应：得到电子 （还原反应）
负极反应：失去电子 （氧化反应）
总反应：正极反应+负极反应
想一想：如何书写复杂反应的电极反应式？
较繁电极反应式=总反应式-简单电极反应式
例：熔融盐燃料电池具有高的放电效率，因而受到重视，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为负极燃气，空气与CO2的混合气为正极助燃气，已制得在6500C下工作的燃料电池，试完成有关的电极反应式：
负极反应式为：2CO+2CO32--4e-=4CO2
正极反应式为：2CO2+O2+4e-=2CO32-
电池总反应式：2CO+O2=2CO2
四、原电池中的几个判断
1.正极负极的判断：
正极：活泼的一极 负极：不活泼的一极
思考：这方法一定正确吗？
2.电流方向与电子流向的判断
电流方向：正→负 电子流向：负→正
电解质溶液中离子运动方向的判断
阳离子:向正极区移动 阴离子:向负极区移动
配餐作业：
基础题（A组题）
1：下列哪些装置能构成原电池？
2. 某原电池的总反应的离子方程式为：
2Fe3++Fe == 3Fe2+，
不能实现该反应的原电池组成是（ ）
A、正极为铜，负极为铁，电解质溶液为FeCl3溶液
B、正极为碳，负极为铁，电解质溶液为Fe(NO3)3溶液
C、正极为铁，负极为锌，电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液
D、正极为银，负极为铁，电解质溶液为CuSO4溶液
3.宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池，其电池反应为2H2+O2=2H2O，电解质溶液为KOH，反应保持在高温下，使H2O蒸发，正确叙述正确的是：（ ） A．H2为正极，O2为负极 B．电极反应（正极）：O2+2H2O+4e- =4OH- C．电极反应（负极）：2H2+4OH-=4H2O-4e- D．负极发生氧化反应，正极发生还原反应
4.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变为电能的装置
C、原电池中电子流出的一极是负极，该极被还原
D、原电池放电时，电流的方向是从负极到正极
巩固题（B组题）
1．(对应考点一)关于原电池的说法，正确的是( )
A．在正极上发生氧化反应
B．某电极上有氢气产生，则此电极为正极
C．在外电路电子流出的为正极
D．在负极上发生还原反应
解析：A项，正极发生还原反应；B项，产生H2的电极上得电子，发生还原反应，是正极；C项，外电路中电子由负极流出；D项，负极失去电子发生氧化反应。
答案：B
2．(对应考点一)关于如图所示的原电池，下列说法正确的是( )
A．电子从铜电极通过检流计流向锌电极
B．盐桥中的阳离子向硫酸铜溶液中迁移
C．锌电极发生还原反应，铜电极发生氧化反应
D．铜电极上发生的电极反应是2H＋＋2e－===H2↑
解析：该电池中Cu和Zn分别做正极和负极，分别对应还原反应和氧化反应；正极是Cu2＋＋2e－===Cu，电子从负极流出，经导线回到正极；电池中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。
答案：B
3．(对应考点二)(2011·济南一中高二期末检测)把a、b、c、d四块金属浸泡在稀硫酸中，用导线两两相连可组成各种原电池。若a、b相连时，a为负极；c、d相连时，c为负极；a、c相连时，c为正极；b、d相连时，b为正极。则这四种金属的活泼性顺序由大到小为( )
A．a>b>c>d B．a>c>b>d
C．a>c>d>b D．b>d>c>a
解析：两种金属在稀H2SO4中构成原电池时，相对活泼的金属作负极，相对不活泼的金属作正极。
答案：C
提高题（C组题）
1．(对应考点二)利用反应Zn＋2FeCl3===ZnCl2＋2FeCl2设计一个原电池。在下图方格内画出实验装置图，并指出正极材料为__________，电极反应式为
________________________________________________________________________；
负极材料为________，电极反应式为__________________________________________。
解析：将Zn＋2FeCl3===ZnCl2＋2FeCl2拆分为：Zn－2e－===Zn2＋(氧化反应)和2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋(还原反应)；结合原电池的电极反应特点分析可知，该电池的负极应用锌，则正极所用材料活泼性应比锌弱，为保证Fe3＋在正极得电子，则电解质溶液为FeCl3等易溶的铁盐溶液。
答案：(实验装置图如下)
Pt(或石墨) 2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋
Zn Zn－2e－===Zn2＋
2．(探究题)甲、乙两位同学均想利用原电池反应验证金属的活动性顺序，并探究产物的有关性质，分别设计了如图所示的原电池，请完成下列问题：
(1)甲池中正极上的实验现象是_______________________________________________。
(2)乙池中总反应的离子方程式为____________________________________________。
(3)上述实验证明了“利用金属活动性顺序表可直接判断原电池正负极”，这种作法________(填“可靠”或“不可靠”)，如不可靠，请你提出另一种判断原电池正负极的可行的方案________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
_______________________________________________(若你认为可靠，此空可不作答)。
解析：当稀硫酸是电解质溶液时，Mg作负极(活泼性Mg>Al)，Al作正极，电极上产生气泡；当NaOH溶液是电解质溶液时，Al作负极(Mg不与NaOH溶液反应)，总反应为：2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑，通过本题可知原电池的两极与电解质溶液有关，电解质溶液不同，导致电极发生改变(正、负极变化)。
答案：(1)产生气泡
(2)2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑
(3)不可靠 将两种金属电极连上电流表而构成原电池，利用电流表检测电流的方向，从而判断电子流动方向，由此确定原电池正负极
教学反思：
化学：原电池原理及其应用
导学目的：
了解原电池原理，会判断原电池的正负极,能正确书写电极反应式。了解金属腐蚀的一般规律及金属防护方法。
掌握原电池的构成条件
学法指导
原电池
定义：将化学能转变为电能的装置
形成条件:
两个活泼性不同的材料作电极
具有电解质溶液（一般与活泼性较强的电极发生氧化反应 ）
c.形成闭合回路（或电极与电解质溶液接触）
（3）工作原理
以铜锌电池为例
练习：1.正确写出常见几种化学电池的电极反应式
正极反应
负极反应
总反应
1
干电池
2
铅蓄电池
3
微型钮扣电池
（银锌电池）
4
钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较
（1）请写出下列装置电池的电极（正、负、总）反应方程式
（2）写出图中甲烷燃料电池、氢气燃料电池、铁碳原电池的电极（正、负、总）反应式
4、高考题演练
（1）（2006年广东16）某可充电的锂离子电池以LiMn2O4为正极，嵌入锂的碳材料为负极，含Li+导电固体为电解质，放电时的电池反应为：
Li+ LiMn2O4= Li2Mn2O4 下列说法正确的 （ ）
A．放电时LiMn2O4发生氧化反应
B.放电时正极反应为： Li++LiMn2O4+e-= Li2Mn2O4
C.充电时 ， LiMn2O4发生氧化反应
D.充电时，阳极，反应为Li++e-=Li
(2).（2012年四川11.）一种基于酸性燃料电池原理设计的洒精检测仪，负极上的反应为：CH3CH2OH —4e +H2O＝=CH3COOH+4H+. 下列有关说法正确的是
A．检测时，电解质溶液中的H+向负极移动
B．若有0.4mol电子移，则在标准状况下消耗4.48L氧气
C．电池反应的化学方程式为；CH3CH2OH+O2＝CH3COOH+H2O
D．正极上发生的反应为：O2+4e-+2H2O==4OH—
(3.)（2011年浙江10）将NaCI溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，
一段时间后发现液滴覆盖的圆圈中心区（a）
已经腐蚀而变暗，在液滴外沿形成棕色
铁锈环（b），如图所示。导致该现象的
主要原因是液滴之下氧气含量比边缘处少。下列说法正确的是 （ ）
A.液滴中的CI—由a区向区迁移
B. 液滴 边缘是正极区，发生的电极反应为： O2+2H2O+4e==4OH
C.液滴下的Fe因发生还原反应而被腐蚀，生成的Fe2+由a区向b区迁移，
与b区的OH-形成Fe(OH)2,进一步氧化`脱水形成铁锈
D.若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板，在铜铁接触处滴加NaCl溶液，则负极
发生的电极反应为：Cu-2e-=Cu2+
