2012高二化学优化巩固课件：第四章 第一节 原电池（新人教版选修4）
文档属性
| 名称 | 2012高二化学优化巩固课件：第四章 第一节 原电池（新人教版选修4） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.2MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2012-04-22 15:24:46 | ||
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文档简介
(共44张PPT)
本章包括原电池、化学电源、电解池、金属的电化学腐蚀与防护四部分内容．电化学是研究化学能与电能相互转换的装置、过程和效率的科学，它的应用十分广泛，在分析、合成等领域应用很广，由此形成的工业也很多，如电解、电镀、电冶金、电池制造等．因此，学习本章知识有利
于了解电化学反应所遵循的规律，知道电化学知识在生产、生活和科学研究中的作用．同时，本章还设计了一些有趣的实验和科学探究活动，这有利于学生增强探索化学反应原理的兴趣，树立学习和研究化学的志向．
[链接新课标]
1.进一步了解原电池的工作原理，能写出其电极反应和电
池反应方程式．
2.了解常见的化学电源的种类及其工作原理，知道它们在
生产、生活和国防中的实际应用．
[链接新课标]
3.了解电解池的工作原理，知道电解、氯碱工业、电镀、
电冶金方面的应用.
4.能解释金属发生电化学腐蚀的原因，认识金属腐蚀的
危害，知道防护金属腐蚀的方法，并能从实验探究中
获得体会．
[关注重难点]
(一)重点
1.书写原电池工作原理、电极反应式和电池反应方程式．
2.一次电池、二次电池和燃料电池的反应原理、性能及其
应用．
3.电解原理及其应用．
4.金属的电化学腐蚀和电化学保护．
[关注重难点]
(二)难点
1.原电池的工作原理．
2.化学电池的反应原理．
3.电解原理的应用．
4.金属发生吸氧腐蚀的电化学原理.
原电池及其工作原理
1．概念
把 能转化为 能的装置．
化学
电
2．实验探究
实验
现象 两个
烧杯中 Zn棒逐渐变 ，Cu棒逐渐变
外线路中 电流表指针
两个半
反应 左烧杯
右烧杯
细
粗
偏转
Zn－2e－===Zn2＋
Cu2＋＋2e－===Cu
盐桥的作用 使两烧杯中的溶液连成一个导电通路
结论 该装置构成 (锌－铜原电池)
电池反应 Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu
原电池
3.工作原理
(以锌－铜原电池为例)
电极名称 负极 正极
电极材料
电极反应
反应类型
电子流向 电子由 片沿导线流向 片
锌片
铜片
Zn－2e－===Zn2＋
Cu2＋＋2e－===Cu
氧化反应
还原反应
Zn
Cu
4.原电池的构成条件
(1)两个 的电极；
(2) ；
(3)两电极与电解质溶液共同构成 ；
(4)能发生自发的氧化还原反应．
活泼性不同
电解质溶液
闭合回路
作为原电池负极的物质，一定是活泼金属吗？
提示：不一定．原电池的工作原理实质上是发生了氧化还原反应，电极本身可以参加电极反应，也可以不参加电极反应，故负极不一定是活泼金属.
1．构成原电池电极的材料必须是活动性不同的两种金
属 ( )
提示：错误．只要能导电，非金属如石墨也可以作原电池的正极材料，也有一些金属氧化物能够用于作原电池的正极．
2．电池工作时，负极材料必须失电子被氧化 ( )
提示：错误．有些燃料电池是利用燃烧的反应设计而成的，如氢氧燃料电池、甲烷燃料电池等，都是被燃烧物在负极处发生氧化反应，而负极材料并不消耗．
3．在用锌粒与稀盐酸反应制取氢气时，往往向反应液
中滴加几滴硫酸铜溶液，结果发现反应加快，这是利用了原电池原理 ( )
提示：正确．因为锌与Cu2＋发生置换反应生成了少量的铜单质，附在锌的表面构成了铜锌原电池．
4．在必修2教材学过的Cu－Zn原电池装置简单，选
修4教材中加了盐桥，后者工作效率更高 ( )
提示：正确．因为必修2教材中学的那种简易装置，工作一段时间后，Zn片上会有少量Cu析出，在Zn片上也出现了许多微小原电池，电子直接转移至锌片上的铜，因此导线上通的电子数会减少，故效率降低．
5．原电池的“盐桥”中装的必须是电解质，原电池工
作时导线上有电子通过，盐桥中也一定有电子通过 ( )
提示：错误．因为金属导体是靠自由电子的定向移动而导电，电解质溶液只能是靠阴、阳离子的定向移动而导电，故盐桥上定向移动的只能是离子而不是电子．
一、原电池工作原理
1．原电池工作原理图示
2．原电池装置的判断方法
(1)先分析有无外接电源，无外接电源的可能为原电池，
然后依据原电池的形成条件分析判断，主要是“四看”：看电极——两极为导体且存在活泼性差异(燃料电池的电极一般为惰性电极)；看溶液——两极插入溶液中；看回路——形成闭合回路或两极直接接触；看本质——有无氧化还原反应发生．
(2)多池相连，但无外接电源时，两极活泼性差异最大的
一池为原电池．
二、原电池正负极的判断和电极反应式的书写
1．原电池正负极的判断
(1)由组成原电池的两电极材料判断．对原电池而言，活
泼的金属是负极，活泼性较弱或能导电的非金属是正极．
(2)根据电流方向或电子流动方向判断．原电池中，电流
由正极流向负极，电子由负极流向正极．
(3)根据电解质溶液内离子的定向移动方向判断．在原电
池内，阳离子移向正极，阴离子移向负极．
(4)根据两极发生的反应来判断．原电池的负极发生氧化
反应，正极发生还原反应．
(5)根据反应现象判断．电极溶解的一极是负极．有固体
析出或有气体放出的一极是正极．
2．电极反应式的书写
(1)分清负极发生氧化反应，一般是本身被氧化，正极发
生还原反应，一般是电解质中的阳离子得电子．
(2)看清电解质，电极反应中生成的离子能否存在．
(3)注意得失电子守恒．
[特别关注]
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．
三、原电池原理的应用
1．比较不同金属的活泼性强弱
对于酸性电解质，一般是作负极的金属为较活泼金属，
作正极的是相对较不活泼的金属
2．原电池的反应速率较快
构成原电池反应，往往能加快反应速率．
如实验室制H2时，粗锌比纯锌反应快，或向溶液中滴入几滴CuSO4溶液，反应加快．
3．设计原电池
从原理上讲，氧化还原反应均能设计原电池．从使用的角度，反应稳定、持久、电流功率大，环保是发展方向．
[特别关注]
分析原电池装置，可分成三部分：
(1)两电极(电极名称和反应类型)．
(2)内电路(电解质：离子的定向移动)．
(3)外电路(理顺得失电子与氧化还原反应和电子流向的关系)．
考查点一 原电池原理
[例1] (2010·陵水高二检测)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Fe2(SO4)3
.
[答案] C
[解析] 还原剂应在负极上被氧化，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＋.
[关键一点]
在判断电流方向时，易与电子流向混淆．在外电路，
电流从正极流向负极，而电子流向则与电流方向相反．
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
考查点二 原电池原理的应用
[例2] X、Y、Z、W四块金属板分别用导线两两相连浸入稀硫酸中构成原电池．X、Y相连时，X为负极；Z、W相连时，电流方向是W→Z；X、Z相连时，Z极上产生大量气泡；W、Y相连时，W极发生氧化反应．据此判断四种金属的活动性顺序是 ( )
A．X>Z>W>Y B．Z>X>Y>W
C．X>Y>Z>W D．Y>W>Z>X
[解析] 在原电池中，活泼金属作原电池的负极，失去电子发生氧化反应；不活泼的金属作原电池的正极，阳离子或氧气等在正极得到电子发生还原反应．电子由负极经导线流向正极，与电流的方向相反．因此，X、Y相连时，X为负极，则活动性X>Y；Z、W相连时，电流方向是W→Z，则活动性Z>W；X、Z相连时，Z极上产生大量气泡，则活动性X>Z；W、Y相连时，W极发生氧化反应，则活动性W>Y.综上，可以得出金属的活动性顺序：X>Z>W>Y.
[答案] A
[关键一点]
因对原电池的工作原理和电流方向模糊而出错．正、负极各发生还原、氧化反应；电流方向与电子流动方向相反．
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，判断它们的活动性由强到弱的顺序是 ( )
A．D＞C＞A＞B B．D＞A＞B＞C
C．D＞B＞A＞C D．B＞A＞D＞C
答案： B
解析：A与B用导线连接起来，浸入电解质溶液中构成原电池，B不易腐蚀，只能是A被氧化被腐蚀，即A作负极，B作正极，活动性A＞B.A、D与等浓度盐酸反应，D比A反应剧烈，即D的活动性强于A.铜不能从B的盐溶液中置换B，说明活动性B＞铜．铜能从C的盐溶液中置换出C，说明活动性铜＞C.则活动性由强到弱的顺序为：D＞A＞B＞C.
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本章包括原电池、化学电源、电解池、金属的电化学腐蚀与防护四部分内容．电化学是研究化学能与电能相互转换的装置、过程和效率的科学，它的应用十分广泛，在分析、合成等领域应用很广，由此形成的工业也很多，如电解、电镀、电冶金、电池制造等．因此，学习本章知识有利
于了解电化学反应所遵循的规律，知道电化学知识在生产、生活和科学研究中的作用．同时，本章还设计了一些有趣的实验和科学探究活动，这有利于学生增强探索化学反应原理的兴趣，树立学习和研究化学的志向．
[链接新课标]
1.进一步了解原电池的工作原理，能写出其电极反应和电
池反应方程式．
2.了解常见的化学电源的种类及其工作原理，知道它们在
生产、生活和国防中的实际应用．
[链接新课标]
3.了解电解池的工作原理，知道电解、氯碱工业、电镀、
电冶金方面的应用.
4.能解释金属发生电化学腐蚀的原因，认识金属腐蚀的
危害，知道防护金属腐蚀的方法，并能从实验探究中
获得体会．
[关注重难点]
(一)重点
1.书写原电池工作原理、电极反应式和电池反应方程式．
2.一次电池、二次电池和燃料电池的反应原理、性能及其
应用．
3.电解原理及其应用．
4.金属的电化学腐蚀和电化学保护．
[关注重难点]
(二)难点
1.原电池的工作原理．
2.化学电池的反应原理．
3.电解原理的应用．
4.金属发生吸氧腐蚀的电化学原理.
原电池及其工作原理
1．概念
把 能转化为 能的装置．
化学
电
2．实验探究
实验
现象 两个
烧杯中 Zn棒逐渐变 ，Cu棒逐渐变
外线路中 电流表指针
两个半
反应 左烧杯
右烧杯
细
粗
偏转
Zn－2e－===Zn2＋
Cu2＋＋2e－===Cu
盐桥的作用 使两烧杯中的溶液连成一个导电通路
结论 该装置构成 (锌－铜原电池)
电池反应 Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu
原电池
3.工作原理
(以锌－铜原电池为例)
电极名称 负极 正极
电极材料
电极反应
反应类型
电子流向 电子由 片沿导线流向 片
锌片
铜片
Zn－2e－===Zn2＋
Cu2＋＋2e－===Cu
氧化反应
还原反应
Zn
Cu
4.原电池的构成条件
(1)两个 的电极；
(2) ；
(3)两电极与电解质溶液共同构成 ；
(4)能发生自发的氧化还原反应．
活泼性不同
电解质溶液
闭合回路
作为原电池负极的物质，一定是活泼金属吗？
提示：不一定．原电池的工作原理实质上是发生了氧化还原反应，电极本身可以参加电极反应，也可以不参加电极反应，故负极不一定是活泼金属.
1．构成原电池电极的材料必须是活动性不同的两种金
属 ( )
提示：错误．只要能导电，非金属如石墨也可以作原电池的正极材料，也有一些金属氧化物能够用于作原电池的正极．
2．电池工作时，负极材料必须失电子被氧化 ( )
提示：错误．有些燃料电池是利用燃烧的反应设计而成的，如氢氧燃料电池、甲烷燃料电池等，都是被燃烧物在负极处发生氧化反应，而负极材料并不消耗．
3．在用锌粒与稀盐酸反应制取氢气时，往往向反应液
中滴加几滴硫酸铜溶液，结果发现反应加快，这是利用了原电池原理 ( )
提示：正确．因为锌与Cu2＋发生置换反应生成了少量的铜单质，附在锌的表面构成了铜锌原电池．
4．在必修2教材学过的Cu－Zn原电池装置简单，选
修4教材中加了盐桥，后者工作效率更高 ( )
提示：正确．因为必修2教材中学的那种简易装置，工作一段时间后，Zn片上会有少量Cu析出，在Zn片上也出现了许多微小原电池，电子直接转移至锌片上的铜，因此导线上通的电子数会减少，故效率降低．
5．原电池的“盐桥”中装的必须是电解质，原电池工
作时导线上有电子通过，盐桥中也一定有电子通过 ( )
提示：错误．因为金属导体是靠自由电子的定向移动而导电，电解质溶液只能是靠阴、阳离子的定向移动而导电，故盐桥上定向移动的只能是离子而不是电子．
一、原电池工作原理
1．原电池工作原理图示
2．原电池装置的判断方法
(1)先分析有无外接电源，无外接电源的可能为原电池，
然后依据原电池的形成条件分析判断，主要是“四看”：看电极——两极为导体且存在活泼性差异(燃料电池的电极一般为惰性电极)；看溶液——两极插入溶液中；看回路——形成闭合回路或两极直接接触；看本质——有无氧化还原反应发生．
(2)多池相连，但无外接电源时，两极活泼性差异最大的
一池为原电池．
二、原电池正负极的判断和电极反应式的书写
1．原电池正负极的判断
(1)由组成原电池的两电极材料判断．对原电池而言，活
泼的金属是负极，活泼性较弱或能导电的非金属是正极．
(2)根据电流方向或电子流动方向判断．原电池中，电流
由正极流向负极，电子由负极流向正极．
(3)根据电解质溶液内离子的定向移动方向判断．在原电
池内，阳离子移向正极，阴离子移向负极．
(4)根据两极发生的反应来判断．原电池的负极发生氧化
反应，正极发生还原反应．
(5)根据反应现象判断．电极溶解的一极是负极．有固体
析出或有气体放出的一极是正极．
2．电极反应式的书写
(1)分清负极发生氧化反应，一般是本身被氧化，正极发
生还原反应，一般是电解质中的阳离子得电子．
(2)看清电解质，电极反应中生成的离子能否存在．
(3)注意得失电子守恒．
[特别关注]
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．
三、原电池原理的应用
1．比较不同金属的活泼性强弱
对于酸性电解质，一般是作负极的金属为较活泼金属，
作正极的是相对较不活泼的金属
2．原电池的反应速率较快
构成原电池反应，往往能加快反应速率．
如实验室制H2时，粗锌比纯锌反应快，或向溶液中滴入几滴CuSO4溶液，反应加快．
3．设计原电池
从原理上讲，氧化还原反应均能设计原电池．从使用的角度，反应稳定、持久、电流功率大，环保是发展方向．
[特别关注]
分析原电池装置，可分成三部分：
(1)两电极(电极名称和反应类型)．
(2)内电路(电解质：离子的定向移动)．
(3)外电路(理顺得失电子与氧化还原反应和电子流向的关系)．
考查点一 原电池原理
[例1] (2010·陵水高二检测)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Fe2(SO4)3
.
[答案] C
[解析] 还原剂应在负极上被氧化，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＋.
[关键一点]
在判断电流方向时，易与电子流向混淆．在外电路，
电流从正极流向负极，而电子流向则与电流方向相反．
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
考查点二 原电池原理的应用
[例2] X、Y、Z、W四块金属板分别用导线两两相连浸入稀硫酸中构成原电池．X、Y相连时，X为负极；Z、W相连时，电流方向是W→Z；X、Z相连时，Z极上产生大量气泡；W、Y相连时，W极发生氧化反应．据此判断四种金属的活动性顺序是 ( )
A．X>Z>W>Y B．Z>X>Y>W
C．X>Y>Z>W D．Y>W>Z>X
[解析] 在原电池中，活泼金属作原电池的负极，失去电子发生氧化反应；不活泼的金属作原电池的正极，阳离子或氧气等在正极得到电子发生还原反应．电子由负极经导线流向正极，与电流的方向相反．因此，X、Y相连时，X为负极，则活动性X>Y；Z、W相连时，电流方向是W→Z，则活动性Z>W；X、Z相连时，Z极上产生大量气泡，则活动性X>Z；W、Y相连时，W极发生氧化反应，则活动性W>Y.综上，可以得出金属的活动性顺序：X>Z>W>Y.
[答案] A
[关键一点]
因对原电池的工作原理和电流方向模糊而出错．正、负极各发生还原、氧化反应；电流方向与电子流动方向相反．
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，判断它们的活动性由强到弱的顺序是 ( )
A．D＞C＞A＞B B．D＞A＞B＞C
C．D＞B＞A＞C D．B＞A＞D＞C
答案： B
解析：A与B用导线连接起来，浸入电解质溶液中构成原电池，B不易腐蚀，只能是A被氧化被腐蚀，即A作负极，B作正极，活动性A＞B.A、D与等浓度盐酸反应，D比A反应剧烈，即D的活动性强于A.铜不能从B的盐溶液中置换B，说明活动性B＞铜．铜能从C的盐溶液中置换出C，说明活动性铜＞C.则活动性由强到弱的顺序为：D＞A＞B＞C.
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