高二化学：4.1《原电池》知识梳理课件（人教版选修4）

欢迎进入化学课堂 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 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 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 在外电路中 电流由铜电极流向银电极 正极反应为 Ag e Ag 实验过程中取出盐桥 原电池仍继续工作 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 B C D 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 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 错 没有盐桥 原电池不能继续工作 所以 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 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 CuC 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 dcabB dabcC dbacD 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 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 2AgCu 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 100mL浓度为2mol 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6mol 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FeCl3B 正极为C 负极为Fe 电解质溶液为Fe NO3 3C 正极为Fe 负极为Zn 电解质溶液为Fe2 SO4 3D 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 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全