第四章 化学反应与电能 第一节　原电池 第 1 课时 原电池的工作原理 [目标要求]　 1.理解原电池的工作原理，能够写出电极反应式和电池反应方程式。 2.了解半反应、盐桥、内电路、外电路等概念。 3.会判断原电池的正、负极，能够利用氧化还原反应设计简单的原电池。 [课堂内容] 一、原电池 转变为 1．原电池定义：将 反应的 2．实质：将 的装置。 变成 。即将 转化成 。 3．简单原电池的构成条件： ① ② ③ ④ 二、原电池的工作原理 工作原理：利用 反应在不同区域内进行，以适当方式连接起来，获得电流。 以铜锌原电池为例： 1．在 ZnSO4 溶液中，锌片逐渐 经过导线流向 ，即 Zn 被 ，锌原子 电子，形成 进入溶液，从锌片上释放的电子， ； CuSO4 溶液中， 从铜片上得电子，还原成为 并沉积在铜片上。 锌为 ，发生 反应，电极反应式为 Zn－2e－===Zn2＋； 铜为 ，发生 反应，电极反应式为 Cu2＋＋2e－===Cu。 总反应式为 Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，反应是自发进行的。 2．闭合回路的构成： 外电路：电子从 到 ，电流从 到 ， 内电路：溶液中的 离子移向 ZnSO4 溶液， 离子移向 CuSO4 溶液。 3．盐桥 盐桥中通常装有 。当其存在时，随着反应的进行，Zn 棒中的 Zn 原子失去电子成为 Zn2＋进入溶 液中，使 ZnSO4 溶液中 Zn2＋过多，带正电荷。Cu2＋获得电子沉积为 Cu，溶液中 Cu2＋过少，SO 过多，溶液 带负电荷。当溶液不能保持电中性时，将阻止放电作用的继续进行。盐桥的存在就避免了这种情况的发生 ， 其中 向 ZnSO4 溶液迁移， 向 CuSO4 溶液迁移，分别中和过剩的电荷，使溶液保持电中性，反应可以继 续进行。 [课堂练习] 知识点一　原电池 1．下列装置中能构成原电池产生电流的是(　　) 2．下列各装置能形成原电池的是(　　) 知识点二　原电池的原理 3．将纯锌片和纯铜片按图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．产生气泡的速率甲比乙慢 4．把 A、B、C、D 四块金属泡在稀 H2SO4 中，用导线两两相连可以组成各种原电池。A、B 相连时，A 为 负极；C、D 相连时，D 上有气泡逸出；A、C 相连时，A 极减轻；B、D 相连时，B 为正极。则四种金属 的活动性顺序由大到小排列为(　　)　　　　　　　　　　　　　 A．A>B>C>D B．A>C>B>D C．A>C>D>B D．B>D>C>A 知识点三　原电池的应用 5．一种新型燃料电池，它以多孔镍板为电极插入 KOH 溶液中，然后分别向两极通入乙烷和氧气，则有关 此电池推断正确的是(　　) A．通入乙烷的电极为正极 B．参加反应的乙烷与氧气的物质的量之比为 7∶2 C．放电一段时间后，KOH 的物质的量浓度减少 D．负极反应式为 C2H6＋6H2O－14e－===2CO＋18H＋ 6．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)。 [课后作业] 练基础落实 1．下列关于实验现象的描述不正确的是(　　) A．把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面出现气泡 B．用锌片作负极，铜片作正极，在 CuSO4 溶液中，铜片质量增加 C．把铜片插入三氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁 D．把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，气泡放出的速率加快 2．控制适合的条件，将反应 2Fe3＋＋2I－ 2Fe2＋＋I2 设计成如下图所示的原电池。下列判断不正确的是 ( ) A．反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应 B．反应开始时，甲中石墨电极上的 Fe3＋被还原 C．电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态 D．电流计读数为零后，在甲中溶入 FeCl2 固体，乙中的石墨电极为负极 3.以锌片和铜片为两极，以稀硫酸为电解质溶液组成原电池，当导线中通过 2 mol 电子时，下列说法正确 的是(　　) A．锌片溶解了 1 mol，铜片上析出 1 mol H2 B．两极上溶解和析出的物质的质量相等 C．锌片溶解了 31 g，铜片上析出了 1 g H2 D．锌片溶解了 1 mol，硫酸消耗了 0.5 mol 练方法技巧 4．以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。关于该电池的叙述正确的是(　　) A．该电池能够在高温下工作 B．电池的负极反应式为 C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2↑＋24H＋ C．放电过程中，H＋从正极区向负极区迁移 D．在电池反应中，每消耗 1 mol 氧气，理论上能生成标准状况下 CO2 气体 L 5．据报道，我国拥有的完全自主产权的氢氧燃料电池车已在北京奥运会期间为运动员提供了服务。某种 氢氧燃料电池的电解液为 KOH 溶液，下列有关该电池的叙述不正确的是(　　) A．正极反应式为 O2＋2H2O＋4e－===4OH－ B．工作一段时间后，电解液中 KOH 的物质的量不变 C．该燃料电池的总反应方程式为 2H2＋O2===2H2O D．用该电池电解 CuCl2 溶液，产生 2.24 L Cl2(标准状况)时，有 0.1 mol 电子转移 练综合拓展 6．某探究活动小组想利用原电池反应检测金属的活动性顺序，有甲、乙两位同学均使用镁片与铝片作电 极，但甲同学将电极放入 6 mol·L －1 的稀 H2SO4 中，乙同学将电极放入 6 mol·L －1 的 NaOH 溶液中，如图所 示。 （1）写出甲池中发生的有关电极反应的反应式： 负极___________________________________________________________________， 正极___________________________________________________________________。 （2）写出乙池中发生的有关电极反应的反应式： 负极____________________________________________________________________， 正极___________________________________________________________________。 总反应离子方程式为______________________________________________________。 （3）如果甲与乙两位同学均认为“构成原电池的电极材料若是金属，则构成负极材料的金属应比构成正极 材料的金属活泼”，则甲会判断出________活动性更强，而乙会判断出________活动性更强(填写元素符号)。 （4）由此实验，可得到如下哪些结论？________。 A．利用原电池反应判断金属活动性顺序应注意选择合适的介质 B．镁的金属性不一定比铝的金属性强 C．该实验说明金属活动性顺序表已过时，已没有实用价值 D．该实验说明化学研究对象复杂、反应条件多变，应具体问题具体分析 （5）上述实验也反过来证明了“利用金属活动性顺序表直接判断原电池中正、负极”的做法 ________(填“可 靠”或“不可靠”)。如不可靠，则请你提出另一个判断原电池正、负极可行的实验方案_____________。 答案 [课堂内容] 一、原电池 1．化学能 电能 。 2． 氧化还原 电子转移 电子的定向移动 化学能 电能。 3． ①活泼性不同的两个电极，②电解质溶液，③形成闭合回路，④能自发进行的氧化还原反应。 二、氧化还原 1．溶解 氧化 Zn2＋ 铜片； Cu2＋ 金属铜 负极 氧化 ；正极 还原 。 2．外电路： 负极 正极 正极 负极，内电路： 阴 阳 。 3．含琼胶的 KCl 饱和溶液 Cl ，K＋ [课堂练习] 1．答案　B 解析　A、D 项中电极与电解质溶液之间不发生反应，不能构成原电池；B 项符合原电池的构成条件，两 电极发生的反应分别是 Zn－2e－===Zn2＋，2H＋＋2e－===H2↑；C 项中酒精不是电解质，故不能构成原电池。 2．答案　D 解析　判断一个装置能否构成原电池，要看是否符合原电池的构成条件：①电极材料(活动性不同的金属、 金属与非金属、金属与金属氧化物)；②电解质溶液；③构成闭合回路；④能自发进行的氧化还原反应。A 装置：由于两个电极是同种金属，不能形成原电池；B 装置：酒精不是电解质溶液，不能构成原电池；C 装置：没有形成闭合回路，不能形成原电池；D 装置：符合原电池构成的条件，能形成原电池。 3．答案　C 解析　因乙杯中锌片和铜片没有接触，故不能构成原电池，A、B 皆错；因甲烧杯中 Zn、Cu 用导线连接后 构成原电池，加快了 Zn 的溶解，故 D 错；又因两杯中的 Zn 都能与稀 H2SO4 反应产生 H2 而消耗 H＋，故 C 正确。 4．答案　C 解析　金属组成原电池，相对活泼的金属失去电子作负极，相对不活泼的金属作正极。负极被氧化，质量 减轻，正极发生还原反应，有物质析出，由题意得活动性 A>B、A>C、C>D、D>B，故正确答案为 C。 5．答案　C 解析　乙烷燃烧的化学方程式为 2C2H6＋7O2―→4CO2＋6H2O，在该反应中氧气得电子，乙烷失电子，因 此通入氧气的电极为正极，而通入乙烷的电极为负极，故 A 答案错误；反应中参加反应的乙烷与氧气的物 质的量之比应为 2∶7，故 B 答案错误；考虑到该电池是以 KOH 为电解质溶液的，生成的 CO2 会和 KOH 反 应转化成 K2CO3，反应中消耗 KOH，KOH 的物质的量浓度减少，故 C 答案正确；由于该电池是以 KOH 溶 液为电解液的，D 答案中负极生成的 H＋显然在溶液中是不能存在的，故 D 答案错误。考虑到电解质溶液 的影响，此时该电池的总反应