2014高考化学(人教)一轮复习配套学案部分：原电池原理.ppt

学案27 原电池原理,判断下列说法的正确与否，在正确的后面画“”，在错误的后面画“×”。 （1）自发进行的氧化还原反应一定都能设计成原电池 ( ) (2)原电池中电流的产生是发生氧化还原反应引起的 ( ) (3)两种活泼性不同的金属组成原电池的两极，活泼金属一定做负极 ( ) (4)把铜片和铁片靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面产生气 泡 ( ) (5)在Zn与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液能使产生H2的反应速率加快 ( ),解析：不一定。如Cl22NaOH=NaClNaClOH2O等。,×,解析：不一定。如金属铝镁氢氧化钠溶液组成原电池时，铝做负极。,×,考点1 原电池的工作原理 *自主梳理*,1.概念：把化学能转化为 的装置。 2.工作原理：（以锌铜原电池为例）,电能,氧化还原,Zn-2e-=Zn2+,Cu2+2e-=Cu,氧化,还原,Zn,Cu,Zn+Cu2+=Zn2+Cu,电解质,1.原理图示,图4-27-1,A、D,解析：,【备考指南】分析原电池原理的关键是分析原电池反应，找出原电池反应后，分析化合价的变化， 分析氧化过程和还原过程。,【例2】将纯锌片和纯铜片按图4-27-2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.产生气泡的速率甲比乙慢,图4-27-2,C,解析：A错，乙中铜片上无气泡，甲中铜片上有气泡；B错，乙不是原电池；反应速率甲比乙快，D错。 原电池的正负极的判断方法 （1）由组成原电池的两极电极材料：活泼性大的为负极。 （2）根据电流方向或电子流动方向判断：电子流出端为负极，电流流出端为正极。 （3）根据原电池里电解质溶液中离子的定向流动方向判断：阳离子移向的一极为正极，阴离子移向的一极为负极。 （4）根据原电池两极发生的变化判断：发生氧化反应的一极为负极，发生还原反应的一极为正极。 （5）根据现象判断：变细的一极为负极，有气泡生成或变粗的一极为正极。 （6）几种特殊情况：Mg、Al浸在NaOH溶液中，铝作负极，Cu、Al或Cu、Fe浸在浓硝酸中，Cu作负极。,图4-27-3,D,解析：,考点2 原电池电极反应式的书写与计算,1.原电池电极反应式的书写技巧 （1）准确判断原电池的正负极：如果电池的正负极判断失误，则电极反应式必然写错，这是正确书写电极反应式的前提。一般而言，较活泼的金属成为原电池的负极，但不是绝对的。如铁和铜一起用导线相连插入浓硝酸中如图4-27-4所示；镁和铝一起用导线相连插入氢氧化钠溶液中，如图4-27-5所示：,图4-27-4 图4-27-5,注意：熔融盐燃料电池、传输质子型和O2离子型，介质不是溶液状态（见后面的习题）。 （3）牢牢抓住总的反应方程式：从理论上讲，任何一个自发的氧化还原反应均可设计成原电池。而两个电极反应相加即得总的反应方程式。所以，对于一个陌生的原电池，只要知道总反应方程式和其中的一个电极反应式，即可迅速写出另一个电极反应式。 注意：可充电电池的负极反应容易写，燃料电池的正极反应容易写。 （4）不能忽视电子转移数相等：在同一个原电池中，负极失去的电子数必等于正极得到的电子数，所以在书写电极反应式时，要注意电荷守恒。这样可以避免由电极反应式写总反应方程式，或由总反应方程式改写电极反应式所带来的失误，同时，也可避免在有关计算中产生误差。,（5）充电电池的电极方程式的书写：先找到放电反应方向即为原电池，根据原电池的书写方法写出电极方程式，然后将其左右颠倒，正极颠倒过来就是充电时（电解原理）的阳极方程式，负极颠倒过来就是充电时（电解原理）的阴极方程式。 2.原电池pH的变化和简单计算 (1)当负极产生的金属离子结合溶液中的H-时,电极附近的溶液pH降低。当正极O2得电子时结合溶液中的水时，生成OH-使溶液中的pH增大。 (2)电池工作时整个溶液pH的变化必须从总反应式来分析。当电解质溶液中酸被消耗时，溶液pH增大，当电解质溶液中碱被消耗时，溶液pH减小。 （3）原电池的有关计算 电子守恒法是氧化还原计算的最基本的方法。计算时可由电极反应式中的氧化剂(或还原剂)与得到的电子(或失去的电子)之间的关系进行计算。,正,Zn,还原,FeO2-4+3e-+4H2O=Fe（OH）3+5OH-,解析：,考点3 原电池的应用,1.加快氧化还原反应的速率 一个能自发进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率增大。例如，在Zn与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液能使产生H2的反应速率加快。 2.比较金属活动性的强弱 两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属比作正极的金属活泼。 3.用于金属的防护 使被保护的金属制品作原电池的正极而得到保护。例如，要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁等，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。,4.设计制作化学电源 设计原电池时要紧扣原电池的构成条件。具体方法是： （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，结合两个反应找出正负极材料及电解质溶液。 电极材料的选择 在原电池中，选择还原性较强的物质作负极；氧化性较强的物质作正极。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。 电解质溶液的选择 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应选择含与电极材料相同的阳离子的溶液。如在铜锌硫酸构成的原电池中，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。,（3）按要求画出原电池装置图。 如根据以下反应设计的原电池：,特别提示：应用原电池原理可以设计任一自发的氧化还原反应的电池，但有的电流相当微弱。同时要注意电解质溶液不一定参与反应，如燃料电池，水中一般要加入NaOH、H2SO4或Na2SO4等。,答案（1）装置图如下,（2）电池的正负极及外电路中电子的流向如图所示 （3）负极（Fe）：Fe-2e-=Fe2+ 正极（C或Ag）：2Fe3+2e- = 2Fe2+,解析：,解析：（1）氧气在正极上发生还原反应生成氢氧根离子，肼在负极上被氧化转化为无污染的氮气和H2O。 （2）相当于氮气和氢气先合成氨，然后结合盐酸生成氯化铵。 （3）三价铁离子能够氧化铜生成铜离子，从而设计成原电池证明该结论。,1.2012年福建高考将图4-27-6所示实验装置的K闭合，下列判断正确的是 （ ）,图4-27-6,A,解析：Zn作原电池的负极，Cu作原电池的正极，Cu电极是发生还原反应。B选项貌似正确，迷惑学生，电子流向是负极到正极， 但ab这一环节是在溶液中导电，是离子导电，电子并没沿此路径流动。C选项中硫酸根离子浓度基本保持不变。D选项中是滤纸a点是阴极，氢离子放电，溶液中氢氧根暂时剩余，显碱性变红色。这题是考查学生的电化学知识，装置图设计有些复杂，B选项干扰作用明显，设问巧妙。,图4-27-7,4.甲烷燃料电池（氢氧化钾做电解质溶液）正极、负极的电极反应分别为 、 。,【备考指南】,图4-27-8,A,解析：本题考查原电池的工作原理及学生解决新情境中实际问题的能力。该电池的负极是锂，氧化剂水在正极上得到电子生成氢气，电解质是LiOH,故A、B、D项正确；原电池中正极带负电，OH-向负极移动，C项错误。,C,解析：根据电池放电时的电极反应：H2失电子作负极， NiO（OH）得电子被还原为Ni（OH）2作正极，充电时，与外电源正极相连是阳极，发生氧化反应，应是放电过程中正极生成的Ni（OH）2失电子被氧化重新转变为 NiO（OH）。正确选项为D。,D,图4-27-9,D,解析：本题考查电化学，意在考查学生对原电池、电解池的电极反应、现象和电极反应式的书写等的掌握情况。a、b不连接，未形成原电池，Cu2+与Fe在接触面上直接反应，A项正确；a、b用导线连接，铜片作正极，Cu2+在该电极上得电子，B项正确；a、b连接与否，溶液中的Cu2+均得电子发生还原反应生成Cu,Fe均失电子发生氧化反应生成Fe2+，故溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色，C项正确；a与电源正极相连时，Cu片作阳极，Cu2+向Fe电极移动，D项错误。,B,解析：,图4-27-10,A、D,10所示，,解析：,7.如图4-27-11所示的装置，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，小心地从烧杯中央滴入CuSO4溶液。片刻后可观察到的现象是 （ ） A.铁圈和银圈左右摇摆不定 B.保持平衡 C.铁圈向下倾斜 D.银圈向下倾斜,图4-27-11,解析：铁圈和银圈两种活动性不同的金属相互连接组成闭合回路，放入CuSO4溶液中，构成了原电池，活泼金属铁作负极失电子生成Fe2进入溶液中质量减轻：Fe-2e-=Fe2+，电子传给了银圈，溶液中的Cu2在银圈上得电子生成铜单质而增重：Cu22e- = Cu，所以铁圈向上倾斜，银圈向下倾斜。,D,图4-27-12,12所示。,绿,紫,参与反应,调节电荷守恒,0.5 mol,解析：,图4-27-13,降低,图4-27-14,正,