《原电池》学案9(人教版选修4).docx

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1、第四章电化学根底第一节原电池重难点一 原电池正负极判断的方法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响判断原电池中，负极总是发生氧化反响，正极总是发生复原反响。假设给出一个总方程式，那么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，活泼性较弱；反之，如果某一电极质量减轻，那

2、么该电极溶解，为负极，活泼性较强。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的反响，说明该电极为正极，活泼性较弱。7根据某电极(X)附近pH的变化判断析氢或吸氧的电极反响发生后，均能使该电极附近电解质溶液的pH增大，因而原电池工作后，X极附近的pH增大了，说明X极为正极，金属活动性较强。特别提醒应用此要点，须注意：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，但假设以氢氧化钠为电解质溶液，那么铝为负极，镁为正极。重难点二 电极反响式的书写方法书写电极反响式时，按照负极发生氧

3、化反响，正极发生复原反响，首先正确判断出电极反响产物，然后结合反响物及转移电子数量写出反响式，再结合质量守恒、电荷守恒配平各电极反响式。两电极反响式相加那么得总反响式。结合具体的情况，我们可以概括为以下两种情况：(1)根据两个电极反响式，写出总反响式。使两个电极反响式得失电子数相等后，将两式相加，消去相同的化学式。(2)根据总反响式，写电极反响式一般分四个步骤：列物质，标得失，选离子，配电荷，配个数，巧用水，两式加，验总式。重难点三 原电池原理的应用1依据原电池原理比较金属活动性强弱(1)电子由负极流向正极，由活泼金属流向不活泼金属，而电流方向是由正极流向负极，二者是相反的。(2)在原电池中，

4、活泼金属作负极，发生氧化反响；不活泼金属作正极，发生复原反响。(3)原电池的正极通常具备特定的现象：有气体生成，或电极质量增加或不变等；负极通常不断溶解，质量减少。2根据原电池原理，把各种氧化复原反响设计成电池从理论上讲，任何一个自发的氧化复原反响，都可以设计成原电池。关键是选择适宜的电解质溶液和两个电极。(1)电解质溶液的选择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响。或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反响(如空气中的氧气)。但如果两个半反响分别在两个容器中进行(中间连接盐桥)，那么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，在铜锌硫酸构成的原电池

5、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。(2)电极材料的选择在原电池中，选择复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响，容易失去电子，因此负极一般是活泼的金属材料(也可以是复原性较强的非金属材料如H2、CH4等)。正极和负极之间产生的电势差是电子(阴、阳离子)移动的动力。例1将纯锌片和纯铜片按如下列图方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下表达正确的选项是()A两烧杯中铜片外表均无气泡产生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答案C解析因乙

6、烧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；又因两烧杯中的Zn都能与稀H2SO4反响产生H2而消耗H+，故C正确。原电池设计前后并不改变反响进行的方向，甲、乙的总反响相同。原电池反响将氧化复原反响分成两局部进行，反响速率加快，且将化学能转变为电能。 例2关于如下列图装置的表达，正确的选项是()A铜是负极，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氢离子在铜片外表被复原答案D解析此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

7、在正极得到电子而被复原为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。在判断电流方向时，易与电子流向混淆。在外电路，电流从正极流向负极，而电子流向那么与电流方向相反。例3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。假设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，那么四种金属的活动性顺序由强到弱的为()AabcdBacdbCcabdDbdca答案B解析应用原电池原理比较金属活泼性时，注意电子流向、电流方向、正负极、氧化反响、复原反响与活泼性的关系。根据原电池原理，作为负极的

8、金属活动性比正极金属的活动性强。电子流动方向是由负极流向正极，电流方向与电子流动方向相反，因此可依次作出如下判断：活动性：ab；cd；ac；db。综合得结论：金属活动性acdb，故应选B。例4利用反响Zn2FeCl3=ZnCl22FeCl2设计一个原电池。在方格内画出实验装置图，并指出正极为E，电极反响式为_；负极为_，电极反响式为_。答案装置如图Pt(或其它合理答案)2Fe3+2e-=2Fe2+ZnZn-2e-=Zn2+解析此题的创新之处在于将原电池的原理进行逆向思维，以培养同学们的逆向思维能力。其思路为：首先将的反响拆成两个半反响(即失电子和得电子的反响)：Zn-2e-=Zn2+,2Fe3

9、+2e-=2Fe2+；然后结合原电池的工作原理分析可知，该电极的负极应用锌作材料，正极要保证Fe3得到负极失去的电子，一般可用不能复原Fe3的材料(如铂、碳棒等)作正极，电解质溶液只能用FeCl3溶液。将氧化反响及复原反响通过原电池两极反响进行放大，不仅便于理解和稳固氧化复原反响中的一些概念，而且可通过电子的定向移动更直观、更深入理解电子守恒或化合价升高或降低数目相等等理论，该处是物理、化学的综合试题的交接点，应引起重视。1由化学能转变为电能的装置氧化反响负复原反响正2铜Cu2e=Cu2银2Ag2e=2Ag3acdb4B5.BD6(1)装置图(4)负极：Zn2e=Zn2正极：Fe22e=Fe1

10、判断以下列图中装置，哪些能形成原电池()答案D解析A项装置盛放的是酒精，属于非电解质，不能形成原电池；B项装置两电极材料完全相同，不能形成原电池；C项装置不能形成原电池，不能自发发生氧化复原反响；D项装置能形成原电池，符合形成原电池的条件，且能发生反响：ZnCu2=Zn2Cu。2以下关于原电池的表达正确的选项是()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化为电能的装置C在原电池中，电子流出的一极是负极，该电极被复原D原电池放电时，电流的方向是从负极到正极答案B解析构成原电池的正、负极可以用金属与非金属，如碳作电极；原电池中电子流出的一极发生氧化反响；电流的方向是从正极流

11、向负极，与电子流动的方向是相反的。3空气锌电池的电极反响为：锌片：Zn2OH2e=ZnOH2O，碳棒：O2H2O2e=2OH。据此判断，锌片是()A正极，并被复原B正极，并被氧化C负极，并被复原D负极，并被氧化答案D解析方法一由Zn2OH2e=ZnOH2O可知：Zn失去电子被氧化，电子由锌片流出，锌片是负极，得出D正确。方法二由活泼金属是负极，排除A、B选项；由负极(或负极上)发生氧化反响，排除C，得出D正确。4在用锌和稀硫酸反响制取氢气时，参加少量CuSO4溶液，其目的是()A防止产生过多的H2B降低生成H2的速率C提高生成H2的量D加快反响速率答案D解析因为锌可以将铜从CuSO4溶液中置换

12、出来，生成的铜附着在锌的外表，在硫酸中形成原电池，促进氢气的生成，加快反响的进行。5由铜、锌和稀硫酸组成的原电池工作时，电解质溶液的pH变化情况是()A不变B先变小后变大C逐渐变大D逐渐变小答案C解析根据该原电池工作的总反响，Zn2H=Zn2H2只要原电池不断工作，该反响就不断发生，溶液中c(H)就逐渐减小，溶液的pH将不断增大。6.如下列图的装置，在盛有水的烧杯中，铁圈和银圈的连接处吊着一根绝缘的细丝，使之平衡。小心地向烧杯中央滴入CuSO4溶液。(1)片刻后可观察到的现象是(指悬吊的金属圈)()A铁圈和银圈左右摇摆不定B铁圈和银圈仍保持平衡状态不变C铁圈向下倾斜，银圈向上倾斜D银圈向下倾斜

13、，铁圈向上倾斜(2)产生上述现象的原因是什么_。答案(1)D(2)铁圈和银圈构成原电池，其中铁圈做负极，发生反响：Fe2e=Fe2，使铁圈质量减小；银圈做正极，发生反响：Cu22e=Cu，生成的铜附着在银圈上，使银圈质量增加7(1)将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池，两电极间连接一个电流计。锌片上发生的电极反响：_；银片上发生的电极反响：_。(2)假设该电池中两电极的总质量为60 g，工作一段时间后，取出锌片和银片洗净枯燥后称重，总质量为47 g，试计算：产生氢气的体积(标准状况)；通过导线的电量。(NA6.021023mol1，电子电量为1.601019C)答案(1)Zn2e=Zn22H2e

14、=H2(2)4.5 L3.8104 C解析(1)锌片、银片与稀硫酸构成原电池锌片为负极，发生氧化反响：Zn2e=Zn2银片为正极，发生复原反响：2H2e=H2(2)锌片与银片减少的质量等于生成氢气所消耗的锌的质量，设产生的氢气体积为x。Zn2H=Zn2H265 g22.4 L60 g47 g13 gxx13 g22.4 L65 g4.5 L反响消耗的锌为：13 g65 gmol10.20mol1molZn变为Zn2时，转移2mole，那么通过的电量为：0.20mol26.021023mol11.61019 C3.8104C。1在盛有稀H2SO4的烧杯中放入用导线连接的锌片和铜片，以下表达正确的

15、选项是()A正极附近的SO浓度逐渐增大B电子通过导线由铜片流向锌片C正极有O2逸出D铜片上有H2逸出答案D解析由锌片、铜片、稀H2SO4构成原电池，锌片为负极，Zn2e=Zn2；铜片为正极：2H2e=H2，SO、OH等阴离子向负极移动，外电路上，电子通过导线由锌片流向铜片。2某原电池总反响的离子方程式为：2Fe3Fe=3Fe2，不能实现该反响的原电池是()A正极为Cu，负极为Fe，电解质为FeCl3溶液B正极为C，负极为Fe，电解质为Fe(NO3)3溶液C正极为Fe，负极为Zn，电解质为Fe2(SO4)3溶液D正极为Ag，负极为Fe，电解质为CuSO4溶液答案CD解析由2Fe3Fe=3Fe2得

16、出负极反响式为：Fe2e=Fe2，正极反响式为：2Fe32e=2Fe2，可知负极材料为铁，正极材料为比铁不活泼的导体，电解质溶液中必须有Fe3，答案为CD。点拨设计原电池，第一要确定化学反响是能自发进行的氧化复原反响；第二是将氧化复原反响拆分为氧化反响和复原反响两个半反响(电极反响式)；第三是根据原电池构成的条件确定原电池的正、负极材料和电解质溶液。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2mol电子时，以下说法正确的选项是()A锌片溶解了1mol，铜片上析出1molH2B两极上溶解和析出的物质质量相等C锌片溶解31 g，铜片上析出1 gH2D锌片溶解了1mol，硫酸

17、消耗1mol答案AD解析在涉及原电池的有关计算中，关键是要把握住一点即两极得、失电子数相等。利用这一特点，我们从电极反响看：负极：Zn2e=Zn2；正极：2H2e=H2。当溶解1mol锌失去2mol电子，铜片上析出1mol氢气也得到2mol电子，得失电子守恒，这样即可推出A、D为正确选项。规律电化学的有关计算都要遵循电子守恒。1有关原电池的以下说法中正确的选项是()A在外电路中电子由正极流向负极B在原电池中，只有金属锌作为负极C原电池工作时，阳离子向正极方向移动D原电池工作时，阳离子向负极方向移动答案C解析在原电池中，电子从负极流向正极；原电池中活泼的金属作负极，而不一定是Zn；随着反响的进行

18、，阳离子在正极被复原，所以电解质溶液中的阳离子向正极移动，而阴离子向负极移动。答案为C。2根据原电池的有关知识，以下反响不能用于原电池的是()A2H2O22H2OB2CH3OH3O22CO24H2OCZn2HCl=ZnCl2H2DNaOHHCl=NaClH2O答案D解析原电池反响必须是一个放热的氧化复原反响，两个因素缺一不可，四个选项均为放热反响，但选项D是非氧化复原反响，故它不可以用于原电池反响。3银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源，它的电池反响是：ZnAg2OH2O=2AgZn(OH)2，那么负极上发生反响的物质是()AAgBZn(OH)2 CAg2ODZn答案D解析判断原电池的正、负极，

19、要根据总反响式确定失电子物质和得电子物质，然后根据在原电池中失去电子的物质作负极作出判断。由题给总方程式得：Zn2OH2e=Zn(OH)2，故Zn为负极。4以下关于实验现象的描述不正确的选项是()A把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片外表出现气泡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，在铜片外表出现一层铁D把锌粒放入盛有盐酸的试管中，参加几滴氯化铜溶液，气泡放出速率加快答案C解析铜片和铁片紧靠并浸入稀H2SO4中，铜片上的H获得由铁片传递过来的电子2H2e=H2，所以可观察到铜片外表出现气泡；锌片作负极，铜片作正极，发生反响ZnCu2=Zn2

20、Cu，生成的Cu在铜片上析出使其质量增加；铜片插入FeCl3溶液，发生的反响是Cu2Fe3=Cu22Fe2，并没有单质铁的析出；向盛有锌粒和盐酸的试管中，滴入几滴CuCl2溶液，发生反响ZnCu2=Zn2Cu，置换出的Cu与剩余的Zn接触，置于盐酸中，构成了原电池，加速2H2e=H2反响，可观察到气泡放出速率加快。5如下列图，烧杯中盛放的都是稀硫酸，在铜电极上能产生气泡的是()答案A6在如下列图的装置中，a的金属活泼性比氢要强，b为碳棒，关于此装置的各种表达不正确的选项是()A碳棒上有气体放出，溶液pH变大Ba是正极，b是负极C导线中有电子流动，电子从a极到b极Da极上发生了氧化反响答案B解析

21、此题考查原电池根本知识，难度不大，但概念容易混淆。没有扎实的根底知识容易搞错，显然，电极a、b与电解质溶液稀H2SO4组成原电池。因活泼性ab(碳棒)，所以a为电池的负极，b为正极。电极反响式：a(负)极：ane=an(氧化反响)b(正)极：nHne=H2(复原反响)由于正极放电消耗H，溶液中c(H)减小，pH增大，在外电路中，电子由a极流出经电流计A流向b极。7根据以下实验事实：XY2=X2YZ2H2OZ(OH)2H2Z2的氧化性比X2弱由Y、W作电极组成的原电池反响为：Y2eY2由此可知，X、Y、Z、W的复原性由强到弱的顺序是()AXYZWBYXWZCZXYWDZYXW答案C解析依据氧化复

22、原反响的规律，由可知X的复原性大于Y；Z可与冷水反响，因而复原性最强；Z2的氧化性比X2弱，其对应的金属Z的复原性大于X；中Y、W作电极组成的原电池Y作负极，可知Y的复原性大于W。由此可知，X、Y、Z、W的复原性由强到弱的顺序是：ZXYW。8右图是一个原电池装置，请按要求填空。(1)正极材料是_负极材料是_。(2)电流的方向是：由_经外电路流向_。(3)反响过程中，铁片质量_，铜片质量_。(4)写出电极反响式：负极：_，正极_。(5)该电流中发生的总反响方程式为：_。答案(1)CuFe(2)CuFe(3)减小增大(4)Fe2e=Fe2Cu22e=Cu(5)FeCu2=Fe2Cu9称取三份锌粉，

23、分别盛于甲、乙、丙三支试管中，向甲中参加50mLpH3的HCl溶液，向乙中参加50mLpH3的醋酸溶液，向丙中参加50mLpH3的醋酸及少量胆矾粉末，反响结束时产生的H2体积一样多，且无锌粉剩余，请用“、“或“填空：(1)开始反响时速率大小关系为_；(2)反响过程中，乙和丙速率不同的理由是_；(3)反响结束时，所需时间_；(4)三支试管中参加反响的锌的质量为_。答案(1)甲乙丙(2)丙形成原电池反响速率加快(3)甲乙丙(4)甲乙丙解析Zn与酸反响的实质为：Zn2H=Zn2H2，其反响速率取决于c(H)，反响开始时pH相同，即c(H)相等，故反响速率相等；乙中存在平衡CH3COOHCH3COOH

24、，反响过程中c(H)降低稍慢，反响速率甲乙。丙中发生反响ZnCu2=Zn2Cu，Zn与置换出的铜构成原电池；反响速率加快，且多消耗一局部Zn。10某化学兴趣小组为了探索铝电极在原电池中的作用，设计并进行了以下一系列实验，实验结果记录如下。试根据下表中的实验现象答复以下问题：编号电极材料电解质溶液电流计指针偏转方向1Al、Mg稀盐酸偏向Al2Al、Cu稀盐酸偏向Cu3Al、石墨稀盐酸偏向石墨4Al、Mg氢氧化钠偏向Mg5Al、Zn浓硝酸偏向Al(1)实验1、2中Al所作的电极是否相同(2)写出实验3中的电极反响和电池反响。(3)实验4中Al作正极还是负极写出Al电极的电极反响。(4)解释实验5中

25、电流计指针偏向Al的原因。(5)根据实验结果总结：在原电池中金属铝作正极还是作负极，受到哪些因素的影响答案(1)不相同，1中作正极，2中作负极(2)负极：2Al6e=2Al3正极：6H6e=3H2总反响方程式：2Al6H=2Al33H2(3)Al作负极Al4OH3e=AlO2H2O(4)常温下Al钝化，Zn能与浓HNO3反响，故Zn作原电池的负极，Al作正极。(5)与金属本身活泼性有关，也与另一电极金属活泼性有关；与电解质溶液的酸碱性和酸的氧化性有关。解析实验1中Mg活泼，故Mg作负极；实验2中Al活泼，故Al作负极；实验3中是铝作负极，将盐酸中的氢离子置换出氢气；实验4中Mg虽比Al活泼，但Mg不能与NaOH溶液反响，而Al可与NaOH溶液反响，故Al作负极；实验5中Al虽比Zn活泼，但常温下，Al遇浓硝酸发生钝化，阻止内部的金属继续与酸反响，故Zn为负极。