人教版選修4 第4章第1節(jié) 原電池 學案 (6).doc

第一節(jié)原電池【學習目標】1.以銅鋅原電池為例，熟悉原電池的工作原理。2.會正確判斷原電池的正極和負極。3.掌握原電池電極反應式的書寫方法。一原電池的工作原理【新知導學】1. 按下圖所示裝置，完成實驗并回答下列問題：(1)有關的實驗現(xiàn)象是鋅片_，銅片_，cuso4溶液顏色_；電流表的指針_，裝置中的能量變化是_。該裝置稱作原電池。(2)原電池構成的條件：具有_不同的兩個電極，二者直接或間接地連在一起，插入_中，且能自發(fā)地發(fā)生氧化還原反應。下列圖示裝置能形成原電池的是_。(3)電子流動方向和電流方向外電路：電子由_電極經(jīng)過導線流向_電極，電流由_電極流向_電極。鋅電極為_極，銅電極為_極。內(nèi)電路：陽離子移向正極，陰離子移向負極。(4)電極反應：負極反應式是_，發(fā)生_反應；正極反應式是_，發(fā)生_反應；電池總反應的離子方程式是_。2按下圖所示裝置完成實驗，并回答下列問題：(1)實驗過程中，能觀察到的實驗現(xiàn)象是鋅片_，銅片_；電流表指針_；cuso4溶液的顏色_。(2)離子移動方向硫酸鋅溶液中：_向鹽橋移動；硫酸銅溶液中：_向銅極移動；鹽橋中：k移向_區(qū)(cuso4溶液)，cl移向_區(qū)(znso4溶液)。(3)若取出裝置中的鹽橋，電流表的指針是否還會發(fā)生偏轉？為什么？3實驗結論：與問題1中的原電池裝置相比較，問題2中雙液原電池具有的特點：(1)具有鹽橋。取下鹽橋，_。(2)兩個半電池完全隔開，cu2無法移向鋅片，可以獲得_?！練w納總結】1.原電池原理原電池原理是將_進行，還原劑在_極上失去電子發(fā)生_反應，電子通過導線流向_極，氧化劑在_極上得到電子發(fā)生_反應。2.原電池電極及電極反應特點(1)_為電子流出極，相對活潑，通常是活動性較_的金屬或某些還原劑，電極被_，發(fā)生_反應。(2)_為電子流入極，相對不活潑，通常是活動性較_的金屬或非金屬導體，一般是電解質(zhì)溶液中的氧化性強的離子被還原或電極上附著物本身被_，發(fā)生_反應。3原電池的設計從理論上講，任何一個自發(fā)的氧化還原反應都可以設計成原電池。關鍵是選擇合適的電解質(zhì)溶液和兩個電極。(1)電解質(zhì)溶液：一般能與_反應，或者溶解在溶液中的物質(zhì)(如o2)與_反應。(2)電極材料：一般較活潑的金屬作_，較不活潑的金屬或非金屬導體作_?！净顚W活用】1如圖，在盛有稀硫酸的燒杯中放入用導線連接的電極x、y，外電路中電子流向如圖所示，關于該裝置的下列說法正確的是()a外電路的電流方向為x外電路yb若兩電極分別為fe和碳棒，則x為碳棒，y為fecx極上發(fā)生的是還原反應，y極上發(fā)生的是氧化反應d若兩電極都是金屬，則它們的活動性順序為xy2關于下圖所示的原電池，下列說法正確的是()a電子從鋅電極通過電流表流向銅電極b鹽橋中的陰離子向硫酸銅溶液中遷移c鋅電極發(fā)生氧化反應；銅電極發(fā)生還原反應，其電極反應是2h2e=h2d取出鹽橋后，電流表仍會偏轉，銅電極在反應前后質(zhì)量不變二原電池的電極判斷及電極反應式的書寫【新知導學】1原電池電極(正極、負極)的判斷依據(jù)有多種。試填寫下表：判斷依據(jù)正極負極電極材料電子流向電極反應電極現(xiàn)象離子移向陽離子移向陰離子移向2.將鐵片、銅片用導線連接后，置于稀硫酸中，形成原電池，其正極反應式：_；負極反應式：_；總反應方程式：_。3有一紐扣電池，其電極分別為zn和ag2o，以koh溶液為電解質(zhì)溶液，電池的總反應為znag2oh2o=2agzn(oh)2。(1)zn發(fā)生_反應，是_極，電極反應式是_。(2)ag2o發(fā)生_反應，是_極，電極反應式是_?！練w納總結】1.一般電極反應式的書寫方法(1)定電極，標得失。按照負極發(fā)生氧化反應，正極發(fā)生還原反應，判斷出電極反應產(chǎn)物，找出得失電子的數(shù)量。(2)看環(huán)境，配守恒。電極產(chǎn)物在電解質(zhì)溶液中應能穩(wěn)定存在，如堿性介質(zhì)中生成的h應讓其結合oh生成水。電極反應式要依據(jù)電荷守恒和質(zhì)量守恒、得失電子守恒等加以配平。(3)兩式加，驗總式。兩電極反應式相加，與總反應方程式對照驗證。2已知總反應式，書寫電極反應式(1)分析化合價，確定正極、負極的反應物與反應產(chǎn)物。(2)在電極反應式的左邊寫出得失電子數(shù)，使得失電子守恒。(3)根據(jù)質(zhì)量守恒配平電極反應式。(4)?！净顚W活用】3某電池的總反應為fe2fe3=3fe2，能實現(xiàn)該反應的原電池是()正極負極電解質(zhì)溶液acufefecl3溶液bcfefe(no3)2溶液cfeznfe2(so4)3溶液dagfecuso4溶液4.設計原電池zn2fe3=zn22fe2，在方框中畫出能形成穩(wěn)定電流的裝置圖(標出電極材料、電解質(zhì)溶液)。負極：_，電極反應： _。正極：_，電極反應：_?！緦W習小結】【達標檢測】1將純鋅片和純銅片按下圖所示方式插入同濃度的稀硫酸中一段時間，以下敘述正確的是()a兩燒杯中銅片表面均無氣泡產(chǎn)生b甲中銅片是正極，乙中銅片是負極c兩燒杯中溶液的ph均增大d產(chǎn)生氣泡的速率甲比乙慢2圖1是銅鋅原電池示意圖。圖2中，x軸表示實驗時流入正極的電子的物質(zhì)的量，則y軸可以表示()a銅棒的質(zhì)量 bc(zn2)cc(h) dc(so)3用銅片、銀片、cu(no3)2溶液、agno3溶液、導線和鹽橋(裝有瓊脂kno3的u形管)構成一個原電池。以下有關該原電池的敘述正確的是()在外電路中，電流由銅電極流向銀電極正極反應為age=ag實驗過程中取出鹽橋，原電池仍繼續(xù)工作將銅片直接浸入agno3溶液中發(fā)生的化學反應與該原電池反應相同a b c d4分析如圖所示的四個原電池裝置，下列結論正確的是()a中mg作負極，中fe作負極b中mg作正極，電極反應式為6h2o6e=6oh3h2c中fe作負極d中cu作正極，電極反應式為2h2e=h25(1)向等質(zhì)量的兩份鋅粉a、b中分別加入過量的稀h2so4，同時向a中加入少量cuso4溶液，下列產(chǎn)生氫氣的體積(v)與時間(t)的關系基本正確的是_。(2)甲、乙兩個燒杯中盛有等體積等濃度的兩份稀h2so4，分別加入足量的鋅粒，要保證產(chǎn)生h2的量不變而使甲燒杯中的反應速率減慢、乙燒杯中的反應速率加快，可向甲燒杯中加入的一種鹽是_(寫化學式，下同)，向乙燒杯中加入的一種鹽是_。6由a、b、c、d四種金屬按下表中裝置圖進行實驗。裝置現(xiàn)象二價金屬a不斷溶解c極質(zhì)量增加a上有氣泡產(chǎn)生根據(jù)實驗現(xiàn)象回答下列問題：(1)裝置甲中負極的電極反應式是_。(2)裝置乙中正極的電極反應式是_。(3)裝置丙中溶液的ph_(填“變大”、“變小”或“不變”)。(4)四種金屬活動性由強到弱的順序是_。答案精析一新知導學1(1)溶解加厚變亮變淺發(fā)生偏轉化學能轉化為電能(2)活動性電解質(zhì)溶液ad(3)鋅銅銅鋅負正(4)zn2e=zn2氧化cu22e=cu還原zncu2=zn2cu2(1)溶解加厚變亮發(fā)生偏轉變淺(2)zn2cu2正極負極(3)不偏轉。如果要使電流表指針發(fā)生偏轉，則該裝置中必須形成閉合回路。若取出鹽橋，很顯然該裝置未構成閉合回路，電流表指針不會發(fā)生偏轉。3(1)無法形成閉合回路，反應不能進行，可控制原電池反應的進行(2)單純的電極反應，有利于最大程度地將化學能轉化為電能歸納總結1氧化反應和還原反應分開負氧化正正還原2(1)負極強氧化氧化(2)正極差還原還原3(1)負極負極(2)負極正極活學活用1d由圖示電子流向知x為負極，y為正極，則電流方向為y外電路x，故a錯；若兩電極分別為fe和碳棒，則x為fe，y為碳棒，b錯；負極上失去電子發(fā)生氧化反應，正極上得到電子發(fā)生還原反應，c錯；若兩電極均為金屬，活潑金屬作負極，故有活動性xy。2a鋅片作負極，銅片作正極，電子從負極流向正極，a選項正確；鹽橋中的陰離子向負極移動，b選項錯誤；負極發(fā)生氧化反應，正極發(fā)生還原反應，銅電極發(fā)生的反應為cu22e=cu，c選項錯誤；取出鹽橋后不能形成原電池，銅電極在反應后質(zhì)量增加，d選項錯誤。二新知導學1(從左到右，從上到下)不活潑金屬或非金屬導體活潑金屬電子流入電子流出還原反應氧化反應電極增重或產(chǎn)生氣體電極減輕22h2e=h2fe2e=fe2feh2so4=feso4h23(1)氧化負zn2oh2e=zn(oh)2(2)還原正ag2o2eh2o=2ag2oh活學活用3a能實現(xiàn)反應fe2fe3=3fe2的原電池應符合以下條件：負極為fe，正極材料的活潑性比fe差；電解質(zhì)溶液應為含fe3的溶液，b、d兩項電解質(zhì)溶液選錯；c項負極材料選錯。4.(答案合理即可)znzn2e=zn2pt2fe32e=2fe2解析由題意知所要求設計的裝置圖中有鹽橋，分析元素化合價的變化可知，zn為負極，比zn活潑性差的金屬或非金屬石墨等作正極，選擇與電極材料有相同離子的溶液作電解質(zhì)溶液。達標檢測提升技能1c圖甲是一個原電池裝置，負極(zn)：zn2e=zn2，正極(cu)：2h2e=h2，形成原電池能加快產(chǎn)生氫氣的速率；圖乙中，zn直接與稀h2so4反應生成h2：zn2h=zn2h2，甲、乙兩燒杯中h均被消耗，溶液的ph均增大。2c該裝置構成原電池，zn是負極，cu是正極。a項，在正極cu上，溶液中的h獲得電子變?yōu)闅錃?，cu棒的質(zhì)量不變，錯誤；b項，由于zn是負極，不斷發(fā)生反應zn2e=zn2，所以溶液中c(zn2)增大，錯誤；c項，由于反應不斷消耗h，所以溶液中的c(h)逐漸降低，正確；d項，so不參加反應，其濃度不變，錯誤。3c銅片、銀片、cu(no3)2溶液、agno3溶液、導線、鹽橋構成一個原電池，cu作負極，ag作正極，電極反應為cu2e=cu2(負極)，2ag2e=2ag(正極)，鹽橋起到了傳導離子、形成閉合回路的作用，電子是由負極流向正極，電流的方向和電子的流向相反。因此錯誤，正確。4b電解質(zhì)溶液不同，導致兩極反應發(fā)生改變。當稀硫酸是電解質(zhì)溶液時，mg作負極(活動性mgal)；當naoh溶液是電解質(zhì)溶液時，al作負極(mg不與naoh溶液反應)；中cu作負極，反應式為cu2e=cu2，fe作正極，因為常溫下，fe遇濃硝酸發(fā)生鈍化；中cu作正極，電極反應式為2h2oo24e=4oh。5(1)a(2)ch3coona(或hcook等)cuso4(或cucl2等)解析(1)zn粉的質(zhì)量相等、h2so4過量，h2的量由zn粉的量決定。a中部分zn與cuso4發(fā)生反應置換出cu并形成“zncuh2so4”原電池，反應速率加快了，但產(chǎn)生h2的體積減小了。(2)向甲中加入一種鹽使v(h2)不變而反應速率減慢，應使c(h)減小而h的總量不變，加入ch3coona等弱酸鹽最合適，但不能加入na2co3、nahco3、na2s等鹽，因為它們與h2so4反應產(chǎn)生氣體而使h2的量減少；欲加快反應速率