選修四4.1《原電池》

第一節(jié)

原電池原電池及其工作原理：1.定義：化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置為原電池。從理論上說，任何一個(gè)自發(fā)的氧化還原反應(yīng)均可設(shè)計(jì)成原電池；２.電極名稱：原電池相對(duì)活潑的電極為負(fù)極相對(duì)不活潑的電極為正極3.電極反應(yīng)：原電池負(fù)極：正極：失電子的氧化反應(yīng)得電子的還原反應(yīng)4.原電池的形成條件（4）形成閉合回路。（1）能自發(fā)地發(fā)生的氧化還原反應(yīng)：①電極和電解質(zhì)溶液②兩電極上分別有還原劑和氧化劑（燃料電池）（2）電解質(zhì)溶液：參與電極反應(yīng)或構(gòu)成內(nèi)電路（3）兩導(dǎo)體作電極：①活動(dòng)性不同的金屬（或一種金屬和一種非金屬導(dǎo)體石墨），與電解質(zhì)溶液反應(yīng)的活潑金屬為負(fù)極。②兩不活潑的導(dǎo)體－石墨或Pt等。（燃料電池電極）5.定向移動(dòng)方向：電子、電流、離子原電池“負(fù)極給出電子，并流向正極”必發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)必發(fā)生得電子的還原反應(yīng)電極反應(yīng)負(fù)極：正極：總反應(yīng)：Zn-2e-=Zn2+2H++2e-=H2↑Zn+2H+=Zn2++H2↑Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑（氧化反應(yīng)）（還原反應(yīng)）(離子方程式）（化學(xué)方程式）6.電極反應(yīng)式及總反應(yīng)例1.下列哪幾個(gè)裝置能形成原電池？ABCDEFMN

CuSO4√√√√例2.在盛有稀H2SO4的燒杯中放入用導(dǎo)線連接的鋅片和銅片，下列敘述正確的是()(A)正極附近的SO42－離子濃度逐漸增大(B)電子通過導(dǎo)線由銅片流向鋅片(C)正極有O2逸出(D)銅片上有H2逸出D1.某金屬能跟稀鹽酸作用發(fā)出氫氣，該金屬與鋅組成原電池時(shí)，鋅為負(fù)極，此金屬可能是()A.MgB.FeC.AlD.CuB2.由銅鋅和稀硫酸組成的原電池工作時(shí)，電解質(zhì)溶液的pH()A.不變B.先變大后變小C.逐漸變大D.逐漸變小C練習(xí)：（２）鹽橋的作用是什么？可提供定向移動(dòng)的陰陽離子，使由它連接的兩溶液保持電中性，鹽橋保障了電子通過外電路從鋅到銅的不斷轉(zhuǎn)移，使鋅的溶解和銅的析出過程得以繼續(xù)進(jìn)行。導(dǎo)線的作用是傳遞電子，溝通外電路。而鹽橋的作用則是溝通內(nèi)電路。7.雙液原電池的工作原理（有關(guān)概念）（１）鹽橋中裝有飽和的KCl溶液和瓊脂制成的膠凍，膠凍的作用是防止管中溶液流出(3)雙液原電池的優(yōu)點(diǎn)：能產(chǎn)生持續(xù)、穩(wěn)定的電流。鹽橋的作用：（1）形成閉合回路。（2）平衡電荷。例3.

依據(jù)氧化還原反應(yīng)：2Ag＋(aq)＋Cu(s)=Cu2＋(aq)＋2Ag(s)設(shè)計(jì)的原電池如圖所示。鹽橋XYACuSO4溶液電流計(jì)Ag請(qǐng)回答下列問題：(1)電極X的材料是________；電解質(zhì)溶液Y是___________；(2)銀電極為電池的________極，發(fā)生的電極反應(yīng)為_________________X電極上發(fā)生的電極反應(yīng)為____________________________；(3)外電路中的電子是從_______電極流向________電極。銅(或Cu)AgNO3溶液正Ag＋＋e－

=AgCu-2e－

=Cu2＋負(fù)(Cu)正(Ag)請(qǐng)將氧化還原反應(yīng)Cu+2Ag+

=Cu2++2Ag設(shè)計(jì)成一個(gè)能產(chǎn)生持續(xù)、穩(wěn)定電流的原電池裝置CuCuSO4AgAgNO3利用反應(yīng)Zn+2FeCl3=2FeCl2+ZnCl2

，設(shè)計(jì)一個(gè)單液原電池，一個(gè)雙液原電池（使用鹽橋），畫出原電池的示意圖，并寫出電極反應(yīng)。(+)(-)

G

ZnPtFeCl3溶液負(fù)極（Zn）：Zn-2e-=Zn2+（氧化反應(yīng)）正極（Pt或C）：2Fe3++2e-=2Fe2+（還原反應(yīng)）(+)(-)鹽橋ZnCZnCl2溶液FeCl3溶液

G

例4、判斷右邊原電池的正、負(fù)極，并寫出電極反應(yīng)式。注：電極的判斷及電極反應(yīng)式的書寫AFeCl3溶液負(fù)極：Cu-2e－

=Cu2+

正極：2Fe3++2e-=

2Fe2+－＋CuCMgAlA＋稀硫酸溶液NaOH溶液＋（稀硫酸）負(fù)極:Mg-2e-=

Mg2+

正極：2H++2e-=

H2↑（NaOH溶液）負(fù)極：2Al+8OH--6e-=2AlO2-+4H2O

2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑正極：6H2O+6e-=3H2↑+6OH-方法一：根據(jù)電極材料的性質(zhì)確定。

1.對(duì)于金屬—金屬電極，活潑金屬是負(fù)極，不活潑金屬是正極；

2.對(duì)于金屬—非金屬電極，金屬是負(fù)極，非金屬是正極，如干電池等；

3.對(duì)于金屬—化合物電極，金屬是負(fù)極，化合物是正極。方法二：根據(jù)電極反應(yīng)的本身確定。失電子的反應(yīng)→氧化反應(yīng)→負(fù)極；得電子的反應(yīng)→還原反應(yīng)→正極。注：電極的判斷及電極反應(yīng)式的書寫練習(xí)：宇宙飛船上使用的氫氧燃料電池，其電池反應(yīng)為2H2+O2=2H2O，電解質(zhì)溶液為KOH，反應(yīng)保持在高溫下，使H2O蒸發(fā)，正確敘述正確的是：（）

A．H2為正極反應(yīng)物，O2為負(fù)極反應(yīng)物

B．電極反應(yīng)（正極）：

O2+2H2O-4e-=4OH-

C．電極反應(yīng)（負(fù)極）：

2H2+4OH-+4e-=4H2O

D．負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)D例3.市場(chǎng)上出售的“熱敷袋”，其主要成分是：鐵屑、炭粉、木屑與少量NaCl、水等。它在使用之前，需要塑料袋與空氣隔絕。使用時(shí)開啟塑料袋上的小孔，輕輕揉搓就會(huì)有熱量放出。當(dāng)使用完后還會(huì)發(fā)現(xiàn)有鐵銹生成。(1)熱敷袋使用時(shí)，為什么會(huì)放出熱量？(3)試寫出有關(guān)的電極反應(yīng)式和化學(xué)方程式。(2)碳粉的主要作用是什么？氯化鈉又起了什么作用？(1)熱敷袋使用時(shí)，為什么會(huì)放出熱量？(3)試寫出有關(guān)的電極反應(yīng)式和化學(xué)方程式。利用鐵被氧氣氧化時(shí)放熱反應(yīng)所放出的熱量。負(fù)極：2Fe-4