选修四 第四章 第一节 原电池（29张）

(共67张PPT)
电化学基础
第一节
原电池
海边的铁制品比较容易生锈
1.本质(大前提)：
一、原电池：
将化学能转化为电能的装置。
氧化还原反应
2.条件
（1）两个活泼性不同的电极
（2）电解质溶液
（3）闭合回路
例1、下列哪几个装置能形成原电池？
A
B
C
D
E
F
M
N
CuSO4
√
√
√
√
3.原电池工作原理
氧化反应
Zn-2e=Zn2+
铜锌原电池
电解质溶液
稀硫酸
失e，沿导线传递，有电流产生
还原反应
2H++2e- =H2↑
阴离子
阳离子
负极
正极
阳离子
外电路
内电路
“电子从负极流出，沿导线流回正极”
D
例2、(2007年全国高考理综卷)在盛有稀H2SO4的烧杯中放入用导线连接的锌片和铜片，下列叙述正确的是( )
(A)正极附近的SO42 －离子浓度逐渐增大
(B)电子通过导线由铜片流向锌片
(C)正极有O2逸出
(D)铜片上有H2逸出
二、关于原电池的进一步探究
CuSO4
ZnSO4
1.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 。
①两个半电池形成闭合回路
②平衡电荷
③产生持续、稳定的电流
作用
一个原电池由两个半电池组成，一个发生氧化反应，一个发生还原反应，两个半电池用盐桥连接。
导线的作用：传递电子，沟通外电路；
盐桥的作用：沟通内电路。
2.正负极的选择及判断
①活泼性不同的两种金属
如锌铜原电池，锌作负极，铜作正极
②金属和非金属
如锌锰干电池，锌作负极，石墨棒作正极
③金属和化合物
如铅蓄电池，Pb作负极，PbO2作正极
④惰性电极
如氢氧燃料电池中，两根电极均可用Pt
（1）选择

根据电子流向

根据电极反应

根据溶液中离子移向

根据工作后
电极增重还是减重

根据工作后电极是否有气泡冒出：
电子流出的极（失电子）
电子流入的极（得电子）
——负极
——正极
较活泼的电极材料
较不活泼的电极材料
质量增加的电极
质量减少的电极
——负极
——正极
——正极
——负极
有为正极
发生氧化反应的电极
发生还原反应的电极
——负极
——正极

根据电极材料
（2）判断
阳离子移向
阴离子移向
——正极
——负极
3.电解质溶液的选择
电解质溶液一般要能够与负极发生反应。
若两个半反应分别在两个烧杯中进行，则左右两个烧杯中的电解质溶液一般与电极材料具有相同的阳离子。
例3、（07年海南高考）依据氧化还原反应：
2Ag＋(aq)＋Cu(s) = Cu2＋(aq)＋2Ag(s)
设计的原电池如图所示。
请回答下列问题：
(1)电极X的材料是 ；
电解质溶液Y是 ；
(2)银电极为电池的 极，
发生的电极反应为：_________________________；
X电极上发生的电极反应为 ；
(3)外电路中的电子是从 电极流向 电极。
铜(或Cu)
AgNO3溶液
正
Ag＋＋e－= Ag
Cu -2e－ = Cu2＋
负(Cu)
正(Ag)
1.加快氧化还原反应的速率
例：纯锌、粗锌(含杂质铜)与HCl反应哪个快？
2.比较金属活动性的强弱

三、原电池原理的应用
√
强
弱
例:有两金属a、b，用导线相连后移入稀H2SO4
中，能溶解的金属活动性较___，表面出现
较多气泡的金属活动性较___。
3.设计原电池
(1)判断反应是否为自发的氧化还原反应；

(2)将反应拆分，写出电极反应式；
(3)确定电极材料；
①负极:一般为反应中失电子的金属单质
②正极:不如负极材料活泼
(4)确定电解质溶液:一般选用反应中的电解质溶液
(5)构成闭合回路
×
例4、利用反应Zn+2FeCl3=2FeCl2+ZnCl2 ，设计一个单液原电池，一个双液原电池（使用盐桥），画出原电池的示意图，并写出电极反应。
(+)
(-)
负极(Zn)：Zn-2e-=Zn2+（氧化反应）
正极(Pt或C)：2Fe3++2e-=2Fe2+（还原反应）
例5、请将氧化还原反应 Cu+2Ag+ = Cu2++2Ag
设计成一个能产生持续、稳定电流的原电池装置
Cu
CuSO4
Ag
AgNO3
（1）负极——失电子，一般是负极本身失电子；
（2）正极——得电子，一般是溶液中阳离子在正极上得电子，但也可能是O2在正极上得电子，或正极本身得电子；
（3）总反应式 = 正极反应式 + 负极反应式
四、电极反应式的书写
★注意：
负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得还原产物，与溶液的酸碱性有关。
例：溶液中不存在O2－：在酸性溶液中它与H＋结合成H2O、在碱性或中性溶液中它与水结合成OH－。
例6（1）写出下列原电池的电极反应式和原电池总反应式。
负极(Fe): Fe - 2e = Fe2+
正极(C): 2H+ + 2e = H2↑
总反应式： Fe+ 2H+ = Fe2+ + H2↑
2Fe - 4e- = 2Fe2+
O2+2H2O + 4e- =4OH-
2Fe +O2+2H2O=Fe(OH) 2
4Fe(OH) 2 +O2+2H2O=4Fe(OH) 3
(2)若把(1)中的稀H2SO4改为NaCl溶液，能否构成原电池，若能，请写出电极反应式和原电池总反应式。
例7、写出原电池的电极反应式和总反应式。
稀硫酸溶液
NaOH溶液
(1)如果电解质是稀硫酸：
负极：Mg -2e- =Mg2+
正极：2H++2e- =H2↑
负极：2Al+8OH- -6e- =2AlO2-+4H2O
2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑
正极：6H2O+6e- =3H2↑+6OH-
(2)如果电解质是NaOH溶液：
1.某金属能跟稀盐酸作用发出氢气，该金属与锌组成原电池时，锌为负极，此金属是( )
A.Mg B.Fe C.Al D.Cu
2.由铜锌和稀硫酸组成的原电池工作时，电解质溶液的pH
A.不变 B.先变大后变小
C.逐渐变大 D.逐渐变小
√
√
3.如图所示，在铁圈和银圈的焊接处，用一根棉线将其悬在盛水的烧杯中，使之平衡；小心的向烧杯中央滴入CuSO4溶液，片刻后可观察到的现象是
A. 铁圈和银圈左右摇摆不定
B. 保持平衡状态
C. 铁圈向下倾斜，银圈向上倾斜
D. 银圈向下倾斜，铁圈向上倾斜
D
（08广东高考）用铜片、银片、Cu (NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥（装有琼脂-KNO3的U型管）构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是（ ）
①在外电路中，电流由铜电极流向银电极
②正极反应为：Ag+ + e- = Ag
③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作
④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同
A. ①② B.②③ C.②④ D.③④
C
5.把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若a、b相连时，a为负极；c、d相连时，电流由d到c；a、c相连时，c极上产生大量气泡，b、d相连时，b上有大量气泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱的为
A．a > b > c > d B．a > c > d > b
C．c > a > b .> d D．b > d > c > a
√
6.科学工作者为心脏病人设计的心脏起搏器的电池是以Pt和Zn为电极材料，依靠人体内液体中含有一定浓度的溶解氧、H+和Zn2+进行工作，回答下列问题
（1）负极材料是______
电极反应式是____________________
（2）正极材料是______
电极反应式是___________________
Zn
2Zn - 4e- = 2Zn2+
Pt
O2+4H+ + 4e- =2H2O
7.如右图所示的原电池中____作负极,
总反应式是__________________
如将稀硫酸改为浓硝酸则：
____作负极
电极反应式是：负极____________
正极_____________________________
总反应式是_____________________________________
Cu-2e-=Cu2+
2NO3-+4H++2e- = 2NO2↑+2H2O
Fe+2H+=Fe2++H2↑
Fe
Cu
Cu+4H+ +2NO3_= Cu2++2NO2↑ +2H2O
技巧：写出容易写的一极反应，然后用总反应式
减去这一极反应。
浓硝酸
8.市场上出售的“热敷袋”，其主要成分是：铁屑、炭粉、木屑与少量NaCl、水等。它在使用之前，需要塑料袋与空气隔绝。使用时开启塑料袋上的小孔，轻轻揉搓就会有热量放出。当使用完后还会发现有铁锈生成。
(1) 热敷袋使用时，为什么会放出热量？
(3)试写出有关的电极反应式和化学方程式。
(2)碳粉的主要作用是什么？氯化钠又起了什么作用？
(1) 热敷袋使用时，为什么会放出热量？
(3)试写出有关的电极反应式和化学方程式。
铁被氧气氧化放热。
负极：2Fe - 4e- = 2Fe2+
正极：O2+2H2O + 4e- = 4OH-
总反应：4Fe+3O2+6H2O = 4Fe(OH)3
(2)碳粉的主要作用是什么？氯化钠又起了什么作用？
碳粉的主要作用是和铁粉、氯化钠溶液一起构成原电池，加速铁屑的氧化。
氯化钠溶于水，形成了电解质溶液。
原电池保暖