高二化学选修4第四章第一节《原电池》导学案

高二化学选修4第四章第一节导学案
电化学 原电池
【教学目标】
1.巩固原电池的工作原理。
2.了解盐桥的作用
3.能判断原电池的正负极并能写具体的电极反应式和电池总反应方程式。
【预习案】
阅读选修4至课本71页-72页内容，完成选修4《百年学典》69页知识点1学案的填写
阅读必修29页专题“原电池电极反应式的书写技巧”
【课前复习】
一、原电池的工作原理
1．原电池定义：将 能转变为 能的装置。
2．实质：将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。
3.原电池的工作原理
利用氧化还原反应在不同区域内进行，以适当方式连接起来，获得电流。
以铜锌原电池为例：（Zn-H2SO4-Cu为例）
（1）．在ZnSO4溶液中，锌片逐渐 ，即Zn被 ，锌原子 电子，形成 进入溶液，从锌片上释放的电子，经过导线流向 ；
H2SO4溶液中， 从铜片上得电子，还原成为 释放出来从而可以观察到铜片有气泡。
锌为 极，发生 反应，电极反应式为：
铜为 极，发生 反应，电极反应式为：
总反应式为： ，反应是自发进行的。
（2）．闭合回路的构成：
外电路：电子从 极到 极，电流从 极到 极；
内电路：溶液中的阴离子移向 极，阳离子移向 极。
4. 原电池的构成条件（口诀：两极一液一连线）
【课堂练习1】(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
【课堂练习2】
1．下列装置中能构成原电池产生电流的是(　　)

2．下列装置中，属于原电池的是(　　)

3.某金属能跟稀盐酸作用放出氢气，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
4.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
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，电子由c到d；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
【作业】
1、 阅读选修4《百年学典》71页创新探究“盐桥作用的实验探究”
2、 完成选修4《百年学典》71页基础演练
【资料补充】盐桥
盐桥中通常装有含琼胶的KCl饱和溶液。当其存在时，随着反应的进行，Zn棒中的Zn原子失去电子成为Zn2＋进入溶液中，使ZnSO4溶液中Zn2＋过多，带正电荷。Cu2＋获得电子沉积为Cu，溶液中Cu2＋过少，SO过多，溶液带负电荷。当溶液不能保持电中性时，将阻止放电作用的继续进行。盐桥的存在就避免了这种情况的发生，其中Cl－向ZnSO4溶液迁移，K＋向CuSO4溶液迁移，分别中和过剩的电荷，使溶液保持电中性，反应可以继续进行。
【探究案】
1.原电池正负极的判断方法有哪些？
2.如何书写电极反应式和电池的总反应式？
【教学过程】
一、探究盐桥的作用
按下图所示, 将置有锌片的ZnSO4溶液和置有铜片的CuSO4溶液分别通过导线与电流计连接，有什么现象?







阅读选修4教材71页图4-1，你发现什么了吗？在探究实验1的装置中架上盐桥连通,看有什么现象？
(2)然后取出盐桥，又将看到什么现象?
此装置优点：1、使两个半电池构成闭合回路 2、能使原电池产生较持续、稳定的电流
3、能提高电池的使用效率
【课堂练习1】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
二、原电池正负极的判断------------阅读《百年学典》69页探究1
【特别提醒】判断电极时，不能简单地根据金属的活泼性来判断，要看反应的具体情况，如：①Al在强碱性溶液中比Mg更容易失去电子，所以Al、Mg和强碱溶液构成原电池时，Al作负极，Mg作正极；②Fe、Al在浓硝酸中钝化后，比Cu等金属更难失去电子，所以Al、Fe和浓硝酸构成原电池时， Cu等金属作负极，Fe、Al作正极。
【课堂练习2】请判断下列原电池的正负极情况

【课堂练习3】完成《百年学典》训练1
三、电极反应和电池反应方程式的书写
★ 阅读理解29页专题“原电池电极反应式的书写技巧”
【解题指导】书写电极反应和电池反应方程式的步骤
1、 列物质，标得失-----按照负极发生氧化反应，正极发生还原反应，判断出参加反应的物质及其产物，找出得失电子的数量。
2、 看环境，配守恒----电极产物要在电解质溶液中能稳定存在。如碱性介质中生成的H+应让其结合OH-生成水；CO2会结合OH-生成CO32-；Al3+会结合OH-生成Al(OH)3↓或AlO2-。电极反应要依据电荷守恒、质量守恒和得失电子守恒加以配平。
3、 两式加，验总式----两电极反应相加，与总反应的离子方程式对照验证。
【课堂练习4】请写出下列电池的电极反应式和电池反应式(用离子反应方程式表示)
（1）以铜、石墨作为电极材料，电解质溶液为FeCl3
负极反应： 正极反应：
电池反应式：
（2）以镁、铝作为电极材料，电解质溶液为稀H2SO4
负极反应： 正极反应：
电池反应式：
(3)以镁、铝作为电极材料，电解质溶液为NaOH溶液
负极反应： 正极反应：
电池反应式：
书写电极反应式应注意以下几点：
1．电极反应是一种离子反应，遵循书写离子反应的所有规则（如“拆”、“平”）；气体要标“↑”符号，沉淀要标“↓”符号。
2．将两极反应的电子得失数配平后，相加得到总反应，总反应减去一极反应即得到另一极反应；
3．负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得还原产物，与电解质溶液有关(如＋4价的C在酸性溶液中以CO2形式存在，在碱性溶液中以CO32-形式存在)；
4．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-。
具体常见的如下
1．负极反应式的书写
(1)较活泼金属作负极时，电极本身被氧化：
①若生成的阳离子不与电解质溶液反应，其产物可直接写为金属阳离子，
如Zn－2e－===Zn2＋，Cu－2e－===Cu2＋。
②若生成的金属阳离子与电解质溶液反应，其电极反应式为两反应合并后的反应式。如：Mg－Al(KOH)原电池，负极反应式为：Al－3e－＋4OH－===AlO＋2H2O；铅蓄电池负极反应式：Pb－2e－＋SO===PbSO4。
(2)负极本身不反应时，常见书写方法为：
氢氧(酸性)燃料电池，负极反应式为：H2－2e－===2H＋；
氢氧(碱性)燃料电池，负极反应式为：H2－2e－＋2OH－===2H2O。
2．正极反应式的书写
首先根据化合价变化或氧化性强弱判断得电子的粒子。
其次确定该粒子得电子后变成哪种形式。
如：氢氧(酸性)燃料电池，正极反应式为：O2＋4e－＋4H＋===2H2O；
氢氧(碱性)燃料电池，正极反应式为：O2＋4e－＋2H2O===4OH－。
3．电池总反应式的书写
两电极反应式，得失电子数相等时，将两电极反应式相加即得原电池反应式
4．注意问题
在正极上，若是电解质溶液中的某种离子被还原，一律写离子符号；而在原电池反应中，要遵循离子方程式的书写规则，只有易溶易电离的电解质用离子符号表示。
【课堂练习5】
练习1、航天技术上使用的氢氧燃料电池具有高能、轻便、无污染的优点。氢氧燃料电池有酸式和碱式两种，它们放电时的总反应都可以表示为2H2+O2=2H2O，
酸式电池中电解质是酸，其负极反应可表示为2H2-4e-=4H+ ，则其正极反应式为：
。
碱式电池的电解质是碱，其正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，则其负极反应可表示为：__________ ____________。
练习2、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。
课后训练1 原电池
班级 姓名 成绩
一、选择题（每题有1个或2个正确选项）
1. 将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是
A. 两烧杯中铜片表面均无气泡产生
B. 甲中铜片是正极，乙中铜片是负极
C. 两烧杯中溶液的pH均增大
D. 产生气泡的速度甲比乙慢
2. 对于原电池的电极名称，叙述有错误的是（ ）
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. 电流流入的一极为正极
3. 理论上不能设计为原电池的化学反应是（ ）
A．CH4(g)+2O2(g)==CO2(g)+2H2O(l) △H<0
B．HNO3(aq)+NaOH(aq)==NaNO3(aq)+H2O(l) △H<0
C．2H2(g)+O2(g)==2H2O(l) △H<0
D．2FeCl3(aq)+Fe(s)==3FeCl3(aq) △H<0
4. 下在铜一锌一硫酸构成的原电池中，当导线中有1mol电子通时，理论上的两极变化是
①锌片溶解32.5g ②锌片增重32.5g ③铜片上析出1 gH2 ④铜片上析出1mol H2
A. ①③ B. ①④ C. ②③ D. ②④
5. （双选）下图所示的装置能够组成原电池的是（ ）

6. (双选)电子计算机所用钮扣电池的两极材料为锌和氧化银，电解质溶液为KOH溶液，其电极反应是： Zn + 2OH- -2e-==ZnO + H2O Ag2O +H2O + 2e-==2Ag +2 OH- ，下列判断正确的是（ ）
A. 锌为正极，Ag2O为负极 B. 锌为负极，Ag2O为正极
C. 原电池工作时，负极区溶液pH减小 D. 原电池工作时，负极区溶液pH增大
7. 某原电池总反应为：Cu+2Fe3+==Cu2++2Fe2+ 下列能实现该反应的原电池是（ ）
A B C D
电极材料 Cu、Zn Cu、Ag Cu、C Fe、Zn
电解液 FeCl3 Fe2(SO4)3 Fe(NO3)2 CuSO4
8. 把A、B、C、D四块金属泡在稀H2SO4中，用导线两两相连可以组成各种原电池。若A、B相连时，A为负极；C、D相连，D上有气泡逸出；A、C相连时A极减轻；B、D相连，B为正极。则四种金属的活泼性顺序由大到小排列为（ ）
A. A＞B＞C＞D B. A＞C＞B＞D C. A＞C＞D＞B D. B＞D＞C＞A
9. (双选)原电池的电极名称不仅与电极的性质有关，也与电解质溶液有关，下列说法中不正确的是（ ）
A．有Al、Cu、稀H2SO4组成原电池，其负极反应式为：Al-3 e-==Al3+
B．Mg、Al、NaOH溶液组成原电池，其负极反应式为：Al-3 e-==Al3+
C．由Fe、Cu、FeCl3溶液组成原电池，其负极反应式为：Cu-2e-==Cu2+
D．由Al、Cu、浓硝酸组成原电池，其负极反应式为：Cu-2e-==Cu2+
10. 被称之为“软电池”的纸质电池，采用一个薄层纸片作为传导体，在其一边镀锌，而在其另一边镀二氧化锰。在纸内的离子“流过”水和氧化锌组成的电解液。电池总反应为：
Zn + 2 MnO2十H2O == ZnO + 2MnO (OH)。下列说法正确的是（ ）
A．该电池的正极为锌
B．该电池反应中二氧化锰起催化剂作用
C．当 0.l mol Zn 完全溶解时，流经电解液的电子个数为 1.204×l023
D．电池正极反应式为： 2MnO2 + 2e -＋2H2O ==2MnO (OH)+2OH-
11. 若以铁棒、碳棒、导线和氯化铁溶液为用品设计原电池。
负极材料为_________，电极反应式为______ ______________；
正极材料为__________，电极反应式为___________ _________；
电池反应式为______________ ___________。


课后训练2 原电池
1．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SO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
2．下列叙述是小明做完铜、锌原电池的实验后得出的结论和认识，你认为正确的是(　　)
A．构成原电池正极和负极的材料必须是两种金属
B．由铜、锌作电极与硫酸铜溶液组成的原电池中铜是负极
C．电子沿外导线由锌流向铜，通过硫酸溶液被氢离子得到而放出氢气
D．铜锌原电池工作时，若有13克锌被溶解，电路中就有0.4 mol电子通过
3．下列关于实验现象的描述不正确的是(　　)
A．把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面出现气泡
B．用锌片作负极，铜片作正极，在CuSO4溶液中，铜片质量增加
C．把铜片插入三氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁
D．把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，气泡放出的速率加快
4．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形管)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的反应相同
A．①② B．②③ C．②④ D．③④
5．以锌片和铜片为两极，以稀硫酸为电解质溶液组成原电池，当导线中通过2 mol电子时，下列说法正确的是(　　)
A．锌片溶解了1 mol，铜片上析出1 mol H2
B．两极上溶解和析出的物质质量相等
C．锌片溶解31 g，铜片上析出1 g H2
D．锌片溶解了1 mol，硫酸消耗0.5 mol

6．电子表所用纽扣电池的两极材料为锌和氧化银，电解质溶液为KOH溶液。其电极反应是： Zn＋2OH－―→ZnO＋H2O＋2e－ Ag2O＋H2O＋2e－―→2Ag＋2OH－
总反应式为：Ag2O＋Zn===2Ag＋ZnO 下列判断正确的是(　　)
①锌为正极，Ag2O为负极 ②锌为负极，Ag2O为正极
③原电池工作时，负极区溶液pH减小 ④原电池工作时，负极区溶液pH增大
A．①② B．①③ C．②③ D．①④
7．据报道，我国拥有的完全自主产权的氢氧燃料电池车已在北京奥运会期间为运动员提供了服务。某种氢氧燃料电池的电解液为KOH溶液，下列有关该电池的叙述不正确的是( )
A．正极反应式为O2＋2H2O＋4e－―→4OH－
B．工作一段时间后，电解液中KOH的物质的量不变
C．该燃料电池的总反应方程式为2H2＋O2===2H2O
D．用该电池电解CuCl2溶液，产生2.24 L Cl2(标准状况)时，有0.1 mol电子转移
8．将锌片和银片接触放入相同物质的量浓度的下列溶液中，反应一段时间后，溶液质量减轻的是(　　)
A．氯化铝 B．硫酸铜 C．硝酸银 D．稀硫酸
9．依据氧化还原反应：2Ag＋(aq)＋Cu(s)===Cu2＋(aq)＋2Ag(s)设计的原电池如下图所示。

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。





A

Zn

Fe

A

Zn

C

A