归纳与整理第二课时教案

珠海市第二中学高中化学选修4教案

第四章 电化学基础

第一节 原电池（第1课时）

【学习目标】 原电池概念、原理、组成及应用,体验化学能与电能相互转化的过程

【学习重点】 原电池原理、组成及应用。

【学习难点】 通过对原电池实验的研究，从电子转移角度理解化学能向电能转化的本质，以及这种转化的综合利用价值。

【学习过程】

【温习旧知】

1、原电池是______________________的装置。原电池反应的本质是_______________反应。

2、如右图所示，组成的原电池：

（1）当电解质溶液为稀H2SO4时： Zn电极是____（填“正”或“负”）极，其电极反应为_______________，该反应是______（填“氧化”或“还原”，下同）反应； Cu电极是______极，其电极反应为_______________,该反应是_________反应。

（2）当电解质溶液为CuSO4溶液时： Zn电极是____极，其电极反应为_____________，该反应是________反应；Cu电极是____极，其电极反应为_______________,该反应_________反应. 3、原

电

池

原

理

： 填写下表中的空白

电极名称

负极

正极

电极材料

电极反应

反应类型

电子流向

由Zn沿导线流向Cu

电流方向

总反应：化学方程式 。

离子方程式 。

【问题思考】

1．在原电池中是否较活泼金属一定作负极？

2．原电池内部阴、阳离子如何移动？

【自学探究】

一、对锌铜原电池工作原理的进一步探究

【思考与交流】上图是我们在必修2中学习过的将锌片和铜片置于稀硫酸的原电池，如果用它做电源，不但效率低，而且时间稍长电流就很快减弱，因此不适合实际应用。有没有什么改进措施？

【思考与交流】改进后的装置能够持续、稳定的产生电流，盐桥在此的作用是什么？

[附：盐桥制法：1)将热的琼胶溶液倒入U形管中(注意不要产生裂隙)，将冷却后的U形

1

×

Cu

Zn

改进措施：

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管浸泡在KCl或NH4NO3的饱和溶液中即可。2)将KCl或NH4NO3的饱和溶液装入U形管，用棉花都住管口即可] 【课堂练习1】

1.下列哪些装置能构成原电池？

2.

某原电池的总反应的离子方程式为：

2Fe+Fe

==

3Fe，不能实现该反应的原电池组成是

A．正极为铜，负极为铁，电解质溶液为FeCl3溶液

B．正极为碳，负极为铁，电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液

C．正极为铁，负极为锌，电解质溶液为Fe(NO3)3溶液

D．正极为银，负极为铁，电解质溶液为CuSO4溶液

3.

锌铜原电池产生电流时，阳离子（ ）

A. 移向Zn 极，阴离子移向Cu 极 B. 移向Cu 极，阴离子移向Zn 极

C. 和阴离子都移向Zn极 D. 和阴离子都移向Cu 极

4.

下列关于原电池的叙述正确的是（

）

A．构成原电池的正极和负极必须是两种不同的金属

B．原电池是将化学能转变为电能的装置

C．原电池中电子流出的一极是负极，该极被还原

D．原电池放电时，电流的方向是从负极到正极

二、由两个半电池组成原电池的工作原理

(1)工作原理 a.思维方法：

①首先将已知氧化还原反应拆分为两个半反应；

②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(负极就是失电子的物质，正极用比负极活泼性差的金属即可，也可以用石墨)及电解质溶液。

③按要求画出原电池装置图。

b.电解质溶液的要求：

电解质是使负极放电的物质。因此电解质溶液一般要能够与负极发生反应，或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反应(如空气中的氧气)。但如果两个半反应分别在

2

3+2+

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两个容器中进行(中间连接盐桥)，则左右两个容器中的电解质溶液选择与电极材料相同的阳离子。如在锌铜原电池中，负极金属锌浸泡在含有Zn2+的电解质溶液中，而正极铜浸泡在含有Cu2+的溶液中。但H2—KOH—O2构成的电池中两个半电池中可都用KOH溶液。

c.电极材料的选择

在原电池中，选择还原性较强的物质作为负极；氧化性较强的物质作为正极。并且，原电池的电极必须导电。电池中的负极必须能够与电解质溶液反应，容易失去电子，因此负极一般是活泼的金属材料(也可以是活性材料吸附某些还原性物质，如H2、CH4等)。

d.在这类电池中，用 较强的物质作为负极，负极向外电路提供电子；用 较弱的物质作为正极，正极从外电路 电子。在原电池的内部，两极浸在电解质溶液中，并通过阴阳离子的定向运动而形成内电路。

（2）组成原电池的条件

a 。

b 。

c 。

d内部条件： 。

（3）原电池的正负极的判断方法 微观判断（根据电子、离子流动方向或发生的变化）：

①根据电子流动方向判断。在原电池中，电子流出的一极是 ；电子流入的一极是 。

②根据原电池两极发生的变化来判断。负极总是 电子，发生 反应，正极总是 电子，发生 反应。

③根据原电池里电解质溶液内离子的定向流动方向判断。阳离子向 极移动，阴离子向 极移动。

宏观判断：

④根据两极材料判断。一般活泼性较强金属为 极；活泼性较弱的金属或能导电的非金属为 极。

⑤根据现象判断。溶解的一极为 极，质量增加或放出气体的一极为 极。

（4）电解质溶液和电极材料的选择

电解质溶液一般要能够与负极发生反应。但若是两个半反应分别在两个烧杯中进行，则左右两个烧杯中的电解质溶液应与电极材料具有相同的阳离子。

①活泼性不同的两种金属。如锌铜原电池，锌作负极，铜作正极

②金属和非金属。如锌锰干电池，锌作负极，石墨棒作正极

③金属和化合物。如铅蓄电池，铅版作负极，PbO2作正极

④惰性电极。如氢氧燃料电池中，两根电极均可用Pt 【课堂练习2】：

1.一个电池反应的离子方程式是 Zn+Cu=Zn +Cu, 该反应的的原电池正确组合是（ ）

正极

负极

电解质溶液

A Zn Cu CuCl2

B Cu Zn H2SO4

C Cu Zn CuSO4

D Fe Zn HCl 2+2+2.某金属能跟稀盐酸作用发出氢气，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 3.由铜锌和稀硫酸组成的原电池工作时，电解质溶液的 pH( )

3

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A.不变 B先变大后变小 C逐渐变大 D.逐渐变小

4.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，电流由d到c；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 5.请根据氧化还原反应 :Cu +2 Fe = Cu + 2Fe是什么？。

三、原电池一般电极反应式的书写步骤：

1.先确定原电池的正负极，随后进一步确定负极是什么物质发生了氧化反应，氧化产物是什么?正极是什么物质发生了还原反应，还原产物是什么? 2.接着分析负极氧化产物和正极还原产物能否与电解质溶液中的微粒共存，若不能共存，则它们又与溶液中什么微粒发生了反应，把与发生反应的微粒一并写人电极反应式。

3.注意正负两极反应式相加应得电池的总反应式(或总反应式减去一个电极反应得另一个电极反应)。

4.书写电极反应式(包括电解池)时，要遵守质量守恒和电荷守恒。

【例题】有人设计以Pt和Zn为电极材料，埋入人体内作为作为某种心脏病人的心脏起搏器的能源。它依靠跟人体内体液中含有一定浓度的溶解氧、H和Zn进行工作，试写出该电池的两极反应式。

四、原电池的主要应用：

1.利用原电池原理设计新型化学电池；

2.改变化学反应速率，如实验室用粗锌与硫酸反应制取氢气；

3.进行金属活动性强弱比较；

4.电化学保护法，即将金属作为原电池的正极而受到保护。如在铁器表面镀锌。

5.解释某些化学现象

【课堂练习3】：

1.下列叙述中，可以说明金属甲比乙活泼性强的是

A.甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙溶解，甲上有H2气放出；

B.在氧化–还原反应中，甲比乙失去的电子多；

C.将甲乙作电极组成原电池时甲是负极；

D.同价态的阳离子，甲比乙的氧化性强；

2.下列制氢气的反应速率最快的是

A.纯锌和1mol/L 硫酸； B.纯锌和18 mol/L 硫酸；

C.粗锌和 1mol/L 盐酸； D.粗锌和1mol/L 硫酸的反应中加入几滴CuSO4溶液。

4

+2+3+2+2+ 设计成原电池。试画出原电池的装置简图，标明负极、正极及电解质溶液？若是采用烧杯和盐桥装置图，采用的电解质溶液又

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3.根据下左图，其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是

5