1、第一节 原电池,学习目标 1.了解原电池的工作原理及构成条件。 2能够正确判断原电池的正负极。 3能写出电极反应式和电池反应方程式。,课前自主学案,一、原电池 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,2.原电池形成的条件 (1)两个活泼性不同的电极 相对活泼的金属作_，较不活泼的金属或能导电的非金属作_； (2)_ 溶液； (3)形成_回路； (4)能自发地发生_反应。,负极,正极,电解质,闭合,氧化还原,思考感悟 1盐桥内盛放的是什么物质？其作用是什么？ 【提示】 盐桥内通常装有含有琼胶的KCl饱和溶液；因盐桥能使离子自由通过，故
2、盐桥的作用是：(1)使整个装置构成通路，代替两溶液直接接触，(2)平衡电荷。,二、原电池的设计 理论上，能自发进行的氧化还原反应均能设计成原电池。实际设计时应注意以下几方面。 1外电路 负极(_的物质) 正极 2内电路 将两极浸入_溶液中，使正、负离子作_。,还原性较强,电解质,定向运动,3闭合电路,思考感悟 2镁、铝和NaOH溶液组成原电池，作负极的应该是哪种金属？为什么？ 【提示】 原电池的负极总是失电子发生氧化反应，其正极总是得电子发生还原反应。哪个电极与电解质溶液更易反应而失电子，就是原电池的负极，不一定是较活泼的金属作负极，而要看是否发生氧化反应。镁、铝和NaOH溶液组成的原电池中，
3、铝能与NaOH溶液反应，而镁尽管较为活泼但它不与NaOH溶液反应，所以铝为原电池的负极。,解析：选C。C装置不能形成闭合回路。,解析：选A。自发氧化还原反应理论上都可以设计成相应的原电池。但是A的反应为非氧化还原反应，所以不能设计成原电池。,3(2011年广东汕头高二检测)现有铁片，某电极和稀硫酸，用导线连接成原电池，若使得铁片溶解，而在另一电极上有大量气泡冒出，则这种电极材料可以是( ) 锌片 铜片 铁片 石墨棒 A B C D 解析：选D。若使得铁片溶解，而在另一电极上有大量气泡冒出，则此电极应为原电池的正极，其活泼性应比铁差。,课堂互动讲练,1原电池的判定 先分析有无外接电源，无外接电源
4、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”：一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)。二看溶液两极插入电解质溶液中。三看回路形成闭合回路或两极直接接触。四看本质有无自发的氧化还原反应发生。,2原电池正、负极的判断方法,特别提醒：(1)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，但若以氢氧化钠溶液为电解质溶液，则铝为负极，镁为正极。 (2)原电池中并非只有负极电极材料参与化学反应。一般地，负极是活泼的金属材料，但有的两极都参与化学反应，如可充电电池，有的两电极材料都不参与化学反应
5、，如氢氧燃料电池。,(2011年湖南长沙调研)将纯锌片和纯铜片按如图所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 【思路点拨】 解答本题要注意以下两点： (1)甲符合构成原电池的条件，能构成原电池。 (2)乙没有形成闭合回路，不能构成原电池。,【解析】,【答案】 C 【规律方法】 判断一装置是否属于原电池，看是否符合构成原电池的条件，符合构成原电池的条件即为原电池。然后，再根据原电池原理解答正负极的确定、电极反应、电子流向或电流方向等。 变式训练1 (2011
6、年哈尔滨高二检测)下图是Zn和Cu形成的原电池，某实验兴趣小组做完实验后，在读书卡片上记录如下：在卡片上，描述合理的是( ),A B C D,原电池有两个电极，一个是正极，一个是负极，判断正极和负极的方法是： 1由组成原电池两极的电极材料判断。 一般是活泼的金属为负极，活泼性较弱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动方向判断。 电流是由正极流向负极；电子流动方向是由负极流向正极。,3根据原电池里电解质溶液内离子的定向移动方向判断。 在原电池的电解质溶液内，阳离子移向的极是正极，阴离子移向的极是负极。 4根据原电池两极发生的变化来判断。 原电池的负极总是失电子发生氧化反应，其正
7、极总是得电子发生还原反应。 5依据现象判断。 溶解的一极为负极，质量增加或者有气体放出的一极为正极。,特别提醒：(1)Mg、Al、NaOH溶液构成的原电池，Al为负极；(2)Fe(或Al)、Cu、浓硝酸构成的原电池，Cu为负极。,【思路点拨】 解答本题要注意以下两点： (1)由氧化还原反应确定正负极。 (2)根据反应物和产物确定电极反应式。,【答案】 C 【易误警示】 判断原电池电极类型的误区 判断电极时，不能简单地依据金属的活泼性来判断，要看反应的具体情况，如：(1)Al在强碱性溶液中比Mg更易失电子，Al作负极，Mg作正极；(2)Fe、Al在浓HNO3中钝化后，比Cu等金属更难失电子，Cu
8、等金属作负极，Fe、Al作正极。,变式训练2 有甲、乙两位学生均想利用原电池反应检测金属的活动性顺序，两人均使用镁片和铝片作电极，但甲同学将电极放入6 mol/L的H2SO4溶液中，乙同学将电极放入6 mol/L的NaOH溶液中，如图所示。,下列关于电极的判断正确的是( ) A甲中镁作负极，乙中镁作负极 B甲中镁作负极，乙中铝作负极 C甲中铝作正极，乙中铝作正极 D甲中镁作正极，乙中铝作正极 解析：选B。甲中在酸性溶液中金属镁较金属铝容易失去电子，所以甲中金属镁作为原电池的负极；而乙中在碱性溶液中金属铝较金属镁更容易失去电子，所以乙中金属铝作为原电池的负极。,1加快氧化还原反应的速率 例如：在
9、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。,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，使锌作原电池的负极，铁闸作正极。 5设计化学电池 例如：以2FeCl3Cu=2FeCl2CuCl2为依据，设计一个原电池。 (1)将氧化还原反应拆成氧化反应和还原反应两个半反应，分别作原电池的负极和正极的电极反应式。 负极：Cu2e=Cu2 正极：2F
10、e32e=2Fe2,(2)确定电极材料 如发生氧化反应的物质为金属单质，可用该金属直接作负极；如为气体(如H2)或溶液中的还原性离子，可用惰性电极(如Pt、碳棒)作负极。 发生还原反应的电极材料必须不如负极材料活泼。 本例中可用铜棒作负极，用铂丝或碳棒作正极。,(3)确定电解质溶液 一般选用反应物中的电解质溶液即可。如本例中可用FeCl3溶液作电解液。 (4)构成闭合电路。 特别提醒：设计原电池时，若氧化还原方程式中无明确的电解质溶液，可用水作电解质，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。,已知电极材料：铁、铜、银、石墨、锌、铝；电解质溶液
11、：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)。,【思路点拨】 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。 【解析】 (1)当Cu、Al
12、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：2FeCl3Cu=2FeCl2CuCl2，因此根据给出条件可以设计成原电池，其负极为Cu，反应为Cu2e=Cu2，正极为石墨，电极反应为2Fe32e=2Fe2。,(3)因为反应为FeH2SO4=FeSO4H2，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 Cu2e=Cu2 2Fe32e=2Fe2 (3),互动探究 若(2)题中电极材料选铜和铁，则正、负极反应发生变化了吗？若改变，则应如何书写
13、？ 【提示】 因为铁比铜活泼，故此时负极为Fe，电极反应为：Fe2e=Fe2，铜为正极，电极反应为2Fe32e=2Fe2，总电池反应为Fe2Fe3=3Fe2。 变式训练3 利用反应Zn2FeCl3=ZnCl22FeCl2设计一个原电池。在下图方格内画出实验装置图，并指出正极材料为_，电极反应式为_；负极材料为_，电极反应式为_。,解析：一般来说，自发的氧化还原反应都可以设计成相应的原电池。具体设计时，先将氧化还原反应拆分为两个半反应(即氧化反应和还原反应)，然后根据构成原电池的条件，选择合适的电极材料及适宜的电解质溶液，将两电极用导线连接插入电解质溶液形成闭合回路，即可成功设计原电池。将Zn2
14、FeCl3=ZnCl22FeCl2拆分为：Zn2e=Zn2(氧化反应)和2Fe32e=2Fe2(还原反应)；结合原电池的电极反应特点分析可知，该电池的负极应为锌，则正极所用材料活泼性应比锌弱，为保证Fe3在正极得电子，则电解质溶液为FeCl3等易溶的铁盐溶液。,答案：Pt(或石墨) 2Fe32e=2Fe2 Zn Zn2e=Zn2,探究整合应用,原电池原理在高科技上的应用 抓住原电池的工作原理，即负极失电子，正极得电子。常见的有关信息题都会给出一新型电池进行设问，此类问题只要掌握原电池的本质就可迎刃而解。,(2009年高考海南卷)LiSOCl2电池可用于心脏起搏器，该电池的电极材料分别为锂和碳，
15、电解液是LiAlCl4SOCl2。电池的总反应可表示为：4Li2SOCl2=4LiClSSO2。 请回答下列问题： (1)电池的负极材料为_，发生的电极反应为：_。 (2)电池正极发生的电极反应为：_。,(3)SOCl2易挥发，实验室中常用NaOH溶液吸收SOCl2，有Na2SO3和NaCl生成，如果把少量水滴到SOCl2中，实验现象是_， 反应的化学方程式为：_。 (4)组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行，原因是 _。,【思路点拨】 原电池的负极失电子，发生氧化反应，正极得电子，发生还原反应，因此只要根据化合价的变化判断出氧化剂和还原剂，就可确定电极材料及电极反应式。 【解析】 (1)根
16、据该电池的总反应，可知Li发生氧化反应：Lie=Li，作为负极材料。(2)正极为SOCl2放电，电极反应为：2SOCl24e=4ClSSO2。(3)根据NaOH溶液吸收SOCl2的产物，可以推断SOCl2与水反应生成SO2和HCl，HCl与空气中的水蒸气结合成盐酸小液滴，可以观察到有白雾产生。,(4)由于负极材料Li易与H2O、O2反应，正极SOCl2也易与H2O反应，因此组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行。 【答案】 (1)锂 Lie=Li (2)2SOCl24e=4ClSSO2 (3)出现白雾，有刺激性气味气体生成 SOCl2H2O=SO22HCl (4)锂是活泼金属，易与H2O、O2反应，而且SOCl2也可与水反应,
