(共49张PPT)
第一节 原电池
伏打，意大利物理学家，巴黎科学院国外
院士，1745年2月18日生于科摩，成年后出于好
奇才去研究自然现象。1774年伏打担任科摩大
学预科物理教授。同年发明了起电盘，这是靠
静电感应原理提供电的装置。1801年拿破仑一
世召他到巴黎表演电堆实验并授予他金质奖章和伯爵称号。
伏打发明电堆时已经50多岁了，他绝没有想到持续电流对以后的影响会有那么大，他也没有再作进一步的研究，一直在巴佛大学任教。1819年伏打退休回到故乡，于1827年3月5日逝世。
亲爱的同学们，你知道世界上最早的电池是怎样对外放电的吗？
1.理解原电池的工作原理，了解组成原电池的条件。
2.掌握电极反应和原电池总反应方程式的书写。
3.认识化学能与电能的相互转化。
1．原电池原理(以锌铜原电池为例)
原电池是利用 反应原理将 能转化为 能的装置。
氧化还原
化学
电
装置举例
电极 Zn电极 Cu电极
现象
得失电子
电极名称
电子流向 流 流
反应类型 反应 反应
电极反应式
总反应式
锌片逐渐溶解
失电子
负极
出
氧化
铜片上有红色铜沉积
得电子
正极
入
还原
Zn－2e－===Zn2＋
Cu2＋＋2e－===Cu
Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu
2.原电池形成的条件
(1)由两种活泼性不同的金属或由金属和非金属作电极，一般较活泼金属作 ，较不活泼金属或非金属作 。
(2)两电极必须浸在 中。
(3)两电极之间要用导线(或盐桥)形成 。
(4)能自发地发生氧化还原反应(有明显电流产生时需具备此条件)。
负极
正极
电解质溶液
闭合回路
原电池原理的应用
(1)加快氧化还原反应的速率
例如：在锌与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液能使产生H2的速率加快。
(2)寻求和制造干电池和蓄电池等化学能源
(3)比较金属活动性强弱
例如：有两种金属a和b，用导线连接后插入到稀H2SO4中，观察到a极溶解，b极上有气泡产生。根据电极现象判断出a是负极，b是正极，由原电池原理可知，金属活动性a>b。
(4)用于金属的防护
如要保护一个铁闸，可用导线将其与一锌块相连，使锌做原电池的负极，铁闸做正极。
(5)设计化学电池
原电池是借助氧化还原反应将化学能转化为电能的装置。设计原电池时，首先要根据所提供氧化还原反应的特点去进行设计。其次，原电池的设计还要紧扣构成原电池的四个条件，具体方法是：首先将已知氧化还原反应拆分为两个半反应；根据原电池的电极反应特点，结合两个半反应找出正负极材料及电解质溶液；画出原电池示意图。
设计原电池时，若氧化还原方程式中无明确的电解质溶液，可用水做电解质，但为了增强其导电性，通常加入强碱或一般的强酸。如燃料电池，水中一般要加入KOH或H2SO4。
1．如图所示装置中观察到电流计指针偏转，M棒变粗，N棒变细，由此判断下表中所列M、N、P物质，其中可以成立的是( )
M N P
A 锌 铜 稀硫酸溶液
B 铜 铁 稀盐酸溶液
C 银 锌 AgNO3溶液
D 锌 铁 Fe(NO3)3溶液
解析： 该原电池中M棒变粗，N棒变细，说明原电池反应时N棒溶解作负极，溶液中有金属析出在M棒上，M棒作正极，A、B选项中，电解质溶液分别为稀硫酸和稀盐酸，原电池工作时，不会有金属析出，且A中N棒做正极，A、B均不成立。C选项正极反应为：Ag＋＋e－===Ag，符合题意。而D选项中N棒做正极，不符。
答案： C
设计思路：首先分析氧化还原反应中的氧化剂和还原剂，用还原剂作 材料。用比还原剂不活泼的金属或非金属作 材料，氧化剂为电解质溶液。
负极
正极
1．负极
作负极，向外电路提供电子，电极反应为：
。
2．正极
作正极，从外电路得到电子，电极反应为
。
3．电解质溶液： 溶液。
Cu
Cu－2e－===Cu2＋
石墨
2Ag＋＋2e－===2Ag
AgNO3
4．装置图
原电池的正负极的判断方法
(1)由组成原电池的两极材料判断
较活泼的金属为负极，较不活泼的金属或能导电的非金属为正极。
(2)根据电流方向或电子流向判断
外电路中，电流由正极流向负极，电子由负极流向正极。
(3)根据原电池电解质溶液中离子的移动方向判断
在原电池电解质溶液中，阳离子移向正极，阴离子移向负极。
(4)根据原电池中两极发生的反应判断
原电池中，负极总是发生氧化反应，正极总是发生还原反应。若给出一个总方程式，则可根据化合价升降来判断。
(5)根据电极质量的变化判断
原电池工作后，某一电极质量增加，说明溶液中的阳离子在该电极上放电，该极为正极；
反之，如果某一电极质量减轻，则该电极溶解，为负极。
(6)根据电极上有气泡产生判断
原电池工作后，如果某一电极上有气体产生，通常是因为该电极发生了析出H2的反应，说明该电极为正极。
(7)特别说明：原电池的电极类型不仅跟电极材料有关，还与电解质溶液的性质有关。如镁－铝电极在稀硫酸中构成原电池，镁为负极，铝为正极，但若以氢氧化钠为电解质溶液，则铝为负极，镁为正极。
2．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
解析： 该原电池中Cu作负极，Ag作正极，负极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，正极反应式为Ag＋＋e－===Ag，因此②对；在外电路中，电子由Cu电极流向Ag电极，而电流方向与电子流向相反，所以①错；没有盐桥，原电池不能继续工作，所以③错；无论是否为原电池，反应实质相同，均为氧化还原反应，所以④对。
答案： C
(2010·广东高考)铜锌原电池(如图)工作时，下列叙述正确的是(双选)( )
A．正极反应为：Zn－2e－===Zn2＋
B．电极反应为：Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu
C．在外电路中，电子从负极流向正极
D．盐桥中的K＋移向ZnSO4溶液
在铜锌原电池中，Zn为负极，故A错；电池总反应为Cu2＋＋Zn===Cu＋Zn2＋，故B正确；在外电路中，电子由负极流向正极，故C正确；在溶液中，阳离子向正极移动，所以K＋移向CuSO4溶液，故D错。
答案： BC
电极方程式书写是分析原电池原理的基础，应注意以下几方面：
(1)两极得失电子数目相等；
(2)电极反应式常用“===”不用“―→”表示；
(3)电极反应式中若有气体生成，需加“↑”；而弱电解质或难溶物均以分子式表示，其余以离子符号表示；
(4)写电极反应式时要保证电荷守恒、元素守恒，可在电极反应式一端根据需要添加H＋或OH－或H2O；
(5)两电极反应、电池总反应的三个方程式，若已知其中两个，可由方程式的加减得到第三个。
1．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分别投入等浓度的盐酸中，d比a反应剧烈，将铜浸入b盐溶液中，无明显变化。将铜浸入c的盐溶液中，有金属c析出。据此可推知它们的活动性顺序由强到弱为( )
A．dcab B．dabc
C．dbac D．badc
解析： 依题干知，a、b作为电极构成原电池时，b不易被腐蚀，金属活动性a>b。d与盐酸反应比a剧烈，说明金属活动性d>a。将铜分别浸入到b和c的溶液中，只能置换出c，说明金属活动性b>c，综上所述，四种金属的活动性由强到弱的顺序为：dabc。
答案： B
已知电极材料：铁、铜、银、石墨、锌、铝；电解质溶液：CuCl2溶液、Fe2(SO4)3溶液、硫酸。按要求回答下列问题：
(1)电工操作上规定：不能把铜导线和铝导线连接在一起使用。请说明原因________________________________________ ________________________________。
(2)若电极材料选铜和石墨，电解质溶液选硫酸铁溶液，外加导线，能否构成原电池？________。若能，请写出电极反应式，负极：________________，正极：______________。(若不能，后两空不填)
(3)设计一种以铁和稀硫酸反应为原理的原电池，要求画出装置图(需标明电极材料及电池的正、负极)。
思路指引： 解答该题要注意以下三点：
(1)原电池的负极金属失电子而被腐蚀。
(2)自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。
(3)画原电池装置图时要注意电解质溶液的表示。
(1)当Cu、Al导线连接时，接触到潮湿的空气就易形成原电池而被腐蚀。
(2)因为FeCl3能与Cu发生反应：2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2，因此根据给出条件可以设计成原电池，其负极为Cu，反应为Cu－2e－===Cu2＋，正极为石墨，电极反应为2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋。
(3)因为反应为Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑，所以负极为Fe，正极可为Cu、Ag或石墨，电解质为稀硫酸，即可画出装置图。
答案： (1)二者连接在一起时，接头处在潮湿的空气中形成原电池而被腐蚀
(2)能 Cu－2e－===Cu2＋
2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋
(3)
设计原电池的一般思路
原电池的设计一定要满足构成原电池的三个条件。
设计思路 实例
以自发发生的氧化还原反应为基础 2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2
把氧化还原反应分解为氧化反应和还原反应两个半反应，从而确定电极反应 氧化反应(负极)：
Cu－2e－===Cu2＋
还原反应(正极)：
2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋
设计思路 实例
以两极反应为原理，确定电极材料及电解质溶液 负极材料：Cu
正极材料：石墨或铂或比Cu不活泼的其他金属
电解质溶液：FeCl3溶液
画出示意图
2．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)银电极为原电池的________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。
解析： 结合原电池的反应原理，结合所给的图示，此应为带有盐桥的原电池装置。故X必为Cu电极，Y必为AgNO3溶液。再依据原电池原理标明电子流向，分别书写电极方程式。
答案： (1)铜(或Cu) AgNO3溶液 (2)正 2Ag＋＋2e－===2Ag Cu－2e－===Cu2＋ (3)负(Cu) 正(Ag)
1．下列叙述中正确的是( )
A．原电池的负极得电子，发生还原反应
B．原电池中较活泼的金属作正极
C．原电池中的电极一定要由两种不同的金属组成
D．原电池中发生氧化反应的电极是负极
解析： 原电池中负极失去电子发生氧化反应，正极得电子发生还原反应。D正确。
答案： D
2．100 mL浓度为2 mol/L的盐酸跟过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成氢气的量，可采用的方法是( )
A．加入适量的6 mol/L的盐酸
B．加入数滴氯化铜溶液
C．加入适量蒸馏水
D．加入适量的氯化钠溶液
解析： A项中增加HCl总量，生成H2增多。C、D项都会使溶液变稀，反应速率减慢。B项中滴入CuCl2溶液，Zn能置换生成少量铜，形成原电池使反应速率加快，同时又不影响H2的总量，选B。
答案： B
3．关于如图所示装置的叙述正确的是( )
A．铜是阳极，铜片上有气泡产生
B．铜片质量逐渐减少
C．电流从锌片经导线流向铜片
D．氢离子在铜片表面被还原
解析： 本题主要考查有关原电池的知识。由所给图示可知Zn为原电池负极，失去电子被氧化，电子经导线流向正极铜电极，溶液中的氢离子在正极得到电子而被还原为H2。原电池只分正极、负极，不用阴极、阳极表示，电流与电子流的方向相反。本题答案为D。
答案： D
4．(2011·南京高二检测)某原电池总反应的离子方程式为：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，不能实现该反应的原电池是( )
A．正极为Cu，负极为Fe，电解质溶液为FeCl3
B．正极为C，负极为Fe，电解质溶液为Fe(NO3)3
C．正极为Fe，负极为Zn，电解质溶液为Fe2(SO4)3
D．正极为Ag，负极为Fe，电解质溶液为Fe(SO4)3
解析： 还原剂应为负极，材料为单质铁；氧化剂为Fe3＋，在正极上得到电子，电解质溶液应该为含有Fe3＋的溶液。C选项不能实现2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。
答案： C
5．(2011·济南高二质检)由A、B、C、D四种金属按下表中装置图进行实验
根据实验现象回答下列问题：
(1)装置甲中负极的电极反应式是______________________ __________________________________________________。
(2)装置乙中正极的电极反应式是______________________ __________________________________________________。
(3)装置丙中溶液的pH________(填“变大”“变小”或“不变”)。
(4)四种金属活泼性由强到弱的顺序是________________。
解析： 甲、乙、丙均为原电池装置。依据原电池原理，甲中A不断溶解，则A为负极、B为正极，活泼性A>B；乙中C极增重，即析出Cu，则B为负极，活泼性B>C；丙中A上有气体即H2产生，则A为正极，活泼性D>A，随着H＋的消耗，pH变大。
答案： (1)A－2e－===A2＋ (2)Cu2＋＋2e－===Cu
(3)变大 (4)D>A>B>C
练考题、验能力、轻巧夺冠一、选择题(本题包括8小题，每小题6分，共48分)
1．如下图所示的装置能够组成原电池产生电流的是( )
解析： 依据构成原电池的四个必要条件分析：A中两电极相同；C中没有构成闭合回路；D中酒精是非电解质。唯有B符合条件。
答案： B
2．有关原电池的下列说法中正确的是( )
A．在外电路中电子由正极流向负极
B．在原电池中，只有金属锌作负极
C．原电池工作时，阳离子向正极方向移动
D．原电池工作时，阳离子向负极方向移动
解析： 在原电池中，电子从负极流向正极，A错误；原电池中是活泼金属作负极，而不一定是锌，随着反应的进行，阳离子在正极被还原，所以电解质溶液中的阳离子向正极移动，而阴离子向负极移动。
答案： C
3．如右图所示，检流计G发生偏转，同时A极逐渐变粗，B极逐渐变细，C为电解质溶液，则A、B、C应是下列各组中的( )
A．A是Zn、B是Cu、C为稀硫酸溶液
B．A是Cu、B是Zn、C为稀硫酸溶液
C．A是Fe、B是Ag、C为AgNO3溶液
D．A是Ag、B是Fe、C为AgNO3溶液
解析： 该装置为原电池，A极变粗，说明A上有金属析出，即在A极上发生还原反应，A为正极，电解质溶液中应含有易得电子的金属阳离子，B为负极，应是活泼性比A极材料强的金属，只有D项符合题意，D中负极(Fe)反应：Fe－2e－===Fe2＋，正极(Ag)反应：2Ag＋＋2e－===2Ag。
答案： D
4．将铁片和银片用导线连接置于同一稀盐酸溶液中，并经过一段时间后，下列各叙述中正确的是( )
A．负极有Cl2逸出，正极有H2逸出 B．负极附近Cl－的浓度减小
C．正极附近Cl－的浓度逐渐增大 D．溶液中Cl－的浓度基本不变
解析： Fe为负极：Fe－2e－===Fe2＋；Ag为正极：2H＋＋2e－===H2↑，Cl－的浓度基本不变。
答案： D
5.关于如右图所示装置的叙述，正确的是( )
A．铝是负极，铝片上析出无色气体
B．石墨是负极，石墨棒上析出黄绿色气体
C．溶液中两电极间产生白色沉淀
D．溶液中先产生白色沉淀，最后沉淀溶解
解析： 题中装置所表示的是金属铝在中性条件下发生吸氧腐蚀，其负极反应式为4Al－12e－===4Al3＋，正极反应式为6H2O＋3O2＋12e－===12OH－，总反应式可表示为4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3↓，因此只有选项C符合题意。
答案： C
6．(2011·日照高二期末)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
解析： 乙烧杯中锌与铜没有接触，不能构成原电池，但锌可以与稀H2SO4直接反应，放出H2。甲烧杯中铜片和锌片用导线连接后插入稀硫酸中形成了原电池，由于金属活动性Zn>Cu，锌为负极，铜片上有H2放出，加快了锌的溶解，故只有C项正确。
答案： C
7．根据原电池的有关知识，下列反应不能用于原电池的是( )
A．2H2＋O22H2O B．2CH3OH＋3O22CO2＋4H2O
C．Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑ D．NaOH＋HCl===NaCl＋H2O
解析： 原电池反应必须是一个放热的自发的氧化还原反应，两个因素缺一不可，四个选项均为放热反应，但选项D是非氧化还原反应，故它不可以用于原电池反应。
答案： D
8．控制适合的条件，将反应2Fe3＋＋2I－??2Fe2＋＋I2设计成如右图所示的原电池。下列判断不正确的是( )
A．反应开始时，乙中石墨电极发生氧化反应
B．反应开始时，甲中石墨电极上Fe3＋被还原
C．电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态
D．电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中石墨电极为负极
解析： 乙中I－失去电子放电，故为氧化反应，A项正确；由总反应方程式知，Fe3＋被还原成Fe2＋，B项正确；当电流计为零时，即说明没有电子发生转移，可证明反应达平衡，C项正确。加入Fe2＋，导致平衡逆向移动，则Fe2＋失去电子生成Fe3＋，故甲中石墨作为负极，D项错。
答案： D
二、非选择题(本题包括4小题，共52分)
9．(12分)利用反应Zn＋2FeCl3===ZnCl2＋2FeCl2，设计一个原电池，在下面的方框内画出实验装置图，并指出正极为______，电极反应式为____________________________；负极为________________________________，电极反应式为_______________________。
解析： 根据已知的氧化还原反应设计原电池的思路是，首先将已知的反应拆成两个半反应(即氧化反应和还原反应)：Zn－2e－===Zn2＋，2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋；然后结合原电池的电极反应特点，分析可知，该电池的负极应该用Zn作材料，正极要保证Fe3＋得到负极失去的电子，一般不能用还原Fe3＋的材料如Pt或碳棒等，电解质溶液只能用含Fe3＋的电解质溶液如FeCl3溶液等。
答案： Pt 2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋ Zn Zn－2e－===Zn2＋
实验装置图如图所示：
(其他合理装置亦可)
10．(12分)如右图所示的装置，在盛有水的烧杯中，铁圈和银圈的连接处吊着一根绝缘的细丝，使之平衡，小心地从烧杯中央滴入CuSO4溶液。
(1)片刻后可观察到的现象是(指悬吊的金属圈)________。
A．铁圈和银圈左右摇摆不定
B．铁圈和银圈仍保持平衡状态不变
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
(2)产生上述现象的原因是_______________________________________________ ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
解析： 此题表面上与原电池无关，需要我们透过表面现象，抓住本质，只要能分析出由铁、银、硫酸铜溶液能构成原电池，题目就迎刃而解。
答案： (1)D (2)形成原电池，铁作负极，溶解：Fe－2e－===Fe2＋，质量减轻。银作正极，电极上析出铜：Cu2＋＋2e－===Cu，质量增加
11．(14分)A、B、C三个烧杯分别盛有相同物质的量浓度的稀硫酸。
(1)A中反应的离子方程式为______________________________________ ________ __________________________。
(2)B中Sn作________极，电极反应式为________________________________________ ________________________________，Sn极附近溶液的pH(填“增大”“减小”或“不变”)________；Fe作________极，电极反应式为______________________。
(3)C中被腐蚀的金属是________，总反应式为__________________________ ________，该装置现象为__________________________。
(4)说明B、C中金属铁作正极还是负极受到哪种因素的影响？____________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________。
解析： Sn、Fe、Zn三者的活泼性为Zn>Fe>Sn，则B中Fe为负极，C中Fe为正极。
答案： (1)Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
(2)正 2H＋＋2e－===H2↑ 增大 负 Fe－2e－===Fe2＋
(3)Zn Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑ Zn不断溶解，Fe极上有气体析出
(4)另一电极材料的活泼性
12．(14分)(知能提升)某探究活动小组想利用原电池反应检测金属的活动性顺序，有甲、乙两位同学均使用镁片与铝片作电极，但甲同学将电极放入6 mol·L－1稀H2SO4中，乙同学将电极放入6 mol·L－1的NaOH溶液中，如图所示。
(1)写出甲池中发生的有关电极反应式：
负极为_____________________________________________________________，
正极为_____________________________________________________________。
(2)写出乙池中发生的有关电极反应式：
负极为_____________________________________________________________，
正极为_____________________________________________________________。
总反应离子方程式为__________________________________________________。
(3)如果甲与乙两位同学均认为“构成原电池的电极材料若是金属，则构成负极材料的金属应比构成正极材料的金属活泼”，则甲会判断出________活动性更强，而乙会判断出________活动性更强(填写元素符号)。
(4)由此实验，可得到如下哪些结论？________。
A．利用原电池反应判断金属活动性顺序应注意选择合适的介质
B．镁的金属性不一定比铝的金属性强
C．该实验说明金属活动性顺序表已过时，已没有实用价值
D．该实验说明化学研究对象复杂、反应条件多变，应具体问题具体分析
(5)上述实验也反过来证明了“利用金属活动性顺序表直接判断原电池中正负极”，这种做法________(填“可靠”或“不可靠”)。如不可靠，则请你提出另一个判断原电池正负极可行的实验方案_________________________________________________________ _______________________________________________________________________。
解析： (1)甲池中电池总反应方程式为Mg＋H2SO4===MgSO4＋H2↑，Mg作负极，电极反应式为：Mg－2e－===Mg2＋，Al作正极，电极反应式为：2H＋＋2e－===H2↑。
(2)乙池中电池总反应方程式为：2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，负极上为Al被氧化生成Al3＋后与OH－反应生成AlO2－，电极反应式为：2Al－6e－＋8OH－===2AlO2－＋4H2O；正极产物为H2，电极反应式为：6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑。
(3)甲池中Mg为负极，Al为正极；乙池中Al为负极，Mg为正极，若根据负极材料金属比正极活泼，则甲判断Mg活动性强，乙判断Al活动性强。
(4)选A、D。Mg的金属活动性一定比Al强，金属活动性顺序表是正确的，应用广泛。
(5)判断正负极可根据回路中电流方向或电子流向等进行判断，直接利用金属活动性顺序表判断原电池的正负极是不可靠的。
答案： (1) Mg－2e－===Mg2＋ 2H＋＋2e－===H2↑
(2)2Al＋8OH－－6e－===2AlO2－＋4H2O
6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑
2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO2－＋3H2↑
(3)Mg Al (4)AD
(5)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，从而判断电子的流动方向，再来确定原电池的正、负极
