高中化学 第四章 第一节 原电池学案 新人教版选修41

原电池【学习目标】1.了解原电池的工作原理和构成原电池的条件。2.能正确书写电极反应式和电池反应方程式。3.能设计简单的原电池。【学习过程】1.原电池的工作原理：ZnCu2=Zn2Cu（1）如果不用盐桥，除了发生原电池反应外还发生锌和铜离子的直接的置换反应，会使部分化学能以热能的形式转化掉，而盐桥的使用可以避免锌和铜离子的直接接触，从而避免了化学能转化为热能，提高电池效率。（2）选择盐桥中的电解质的原则是高浓度、正负离子迁移速率接近相等，且不与电池中溶液发生化学反应。常采用KCl、NH4NO3和KNO3的饱和溶液。盐桥的作用：避免锌和铜离子的直接接触；使两个半电池构成闭合回路；能使原电池产生较持续、稳定的电流；能提高电池的使用效率。2.原电池的构成条件：能自发发生的氧化还原反应；两个活泼性不同的电极(两种金属或一种金属和一种能导电的非金属)；电解质溶液；构成闭合回路。3.原电池正、负极的判断方法：判断一个原电池中的正、负极，最根本的方法是失电子(发生氧化反应)的一极是负极，得电子(发生还原反应)的一极是正极。如果给出一个化学方程式判断正、负极，可以直接根据化合价的升降来判断，化合价升高发生氧化反应的一极为负极，化合价降低发生还原反应的一极为正极。根据电极材料的活泼性来判断正负极，要注意电解质溶液对原电池正负极的影响。例如Mg、Al、NaOH溶液构成的原电池，Al为负极；Fe(或Al)、Cu、浓HNO3构成的原电池，Cu为负极。4.原电池原理的应用：（1）加快氧化还原反应的速率。例如：在锌与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液能使产生H2的速率加快。（2）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硫酸中，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ab。（3）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，使锌作原电池的负极，铁闸作正极。（4）设计化学电池。从理论上讲，任何一个自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。关键是选择合适的电解质溶液和两个电极。电解质溶液一般能与负极反应，或者溶解在溶液中的物质(如O2)与负极反应；电极材料一般较活泼的金属作负极，较不活泼的金属或非金属导体作正极。5.电极反应式的书写方法：(1)定电极，标得失。按照负极发生氧化反应，正极发生还原反应，判断出电极反应产物，找出得失电子的数量。(2)看环境，配守恒。电极产物在电解质溶液的环境中，应能稳定存在，如碱性介质中生成的H应让其结合OH生成水。电极反应式要依据电荷守恒和质量守恒、得失电子守恒等加以配平。(3)两式加，验总式。两电极反应式相加，与总反应方程式对照验证。【当堂检测】1. 盐桥中装有含琼胶的KCl饱和溶液，有关如图所示原电池的叙述，正确的是()A铜片上有气泡逸出 B取出盐桥后，检流计依然发生偏转C反应中，盐桥中的K会移向CuSO4溶液 D反应前后铜片质量不改变2. 如图所示的装置能够组成原电池产生电流的是()3. 某原电池反应的离子方程式为Fe2H=Fe2H2，则下列说法中正确的是 ()A用HNO3作电解质溶液 B用锌作原电池正极C用铁作负极，铁的质量不变 D用铜作原电池正极4. 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_极流向_极。5. 由锌片、铜片和200 mL稀H2SO4组成的原电池如图所示。(1)原电池的负极反应是_，正极反应是_。(2)电流的方向是_。(3)一段时间后，当在铜片上放出1.68 L(标准状况下)气体时，H2SO4恰好消耗一半。则产生这些气体的同时，共消耗_g锌，有_个电子通过了导线，原硫酸的物质的量浓度是 _(设溶液体积不变)。答案与解析题号答案解析1C左侧Cu2放电，无氢气，A错；取出盐桥后，未形成闭合回路，无电流，B错；原电池中阳离子移向原电池的正极，C对；左池中有铜析出，铜片质量增加，D错2B构成原电池的条件：(1)有活泼性不同的两个电极；(2)电解质溶液；(3)形成闭合回路；(4)能发生自发的氧化还原反应。依据构成原电池的条件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，只有B符合条件3D4(1)CuAgNO3溶液(2)正2Ag2e=2AgCu2e=Cu2(3)负(Cu)正(Ag)原电池中负极上发生氧化反应，正极上发生还原反应，盐桥起到形成闭合回路、平衡电荷的作用。由总反应方程式可知电极X的材料是Cu，发生氧化反应，电解质溶液Y是可溶性银盐溶液，常用AgNO3溶液。电极反应式如下，负极：Cu2e=Cu2，正极：2Ag2e=2Ag，电子由负极(Cu)出发，经外电路流向正极(Ag)5(1)Zn2e=Zn22H2e=H2(2)由Cu极流向Zn极(3)4.8759.0310220.75 molL1产生0.075 mol H2，通过0.075 mol20.15 mol电子，消耗0.075 mol Zn和0.075 mol H2SO4。所以m(Zn)0.075 mol65 gmol14.875 g，N(e)0.15 mol6.021023 mol19.031022，c(H2SO4)0.75 molL1