蘇教版選修四綜合復(fù)習(xí) 一等獎(jiǎng)

原電池課程標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)航1.原電池的工作原理。2．能表示電極反應(yīng)式和電池反應(yīng)方程式。3．能設(shè)計(jì)原電池裝置。新知初探自學(xué)導(dǎo)引自主學(xué)習(xí)一、原電池原理1．原電池的概念和實(shí)質(zhì)(1)概念：將________轉(zhuǎn)化為_______的裝置。(2)實(shí)質(zhì)：利用能自發(fā)進(jìn)行的_____________反應(yīng)把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能?；瘜W(xué)能電能氧化還原2．原電池工作原理(以鋅銅原電池為例)裝置示意圖現(xiàn)象鋅片________，銅片上有_____________,電流表指針發(fā)生________逐漸溶解紅色物質(zhì)沉積偏轉(zhuǎn)電極Zn電極Cu電極電極名稱負(fù)極正極得失電子失電子得電子電子流向流出流入反應(yīng)類型氧化反應(yīng)還原反應(yīng)電極反應(yīng)式Zn－2e－===Zn2＋Cu2＋＋2e－===Cu總反應(yīng)式Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu3.原電池形成的條件(1)兩個(gè)_____________的電極；(2)______________

溶液；(3)形成________回路。(4)能自發(fā)地發(fā)生___________反應(yīng)?；顫娦圆煌娊赓|(zhì)閉合氧化還原二、原電池的設(shè)計(jì)1．依據(jù)理論上，能自發(fā)進(jìn)行的________________均能設(shè)計(jì)成原電池。2．實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的幾個(gè)方面(1)外電路氧化還原反應(yīng)還原性較強(qiáng)能導(dǎo)電電解質(zhì)陰、陽(3)閉合回路負(fù)極正極自主體驗(yàn)1．下列裝置中，電流表指針能發(fā)生偏轉(zhuǎn)的是(

)解析：選D。A項(xiàng)中鋅電極和乙燒杯中的電解質(zhì)溶液不能發(fā)生氧化還原反應(yīng)，不能構(gòu)成原電池，A項(xiàng)錯(cuò)誤；B項(xiàng)中冰醋酸不導(dǎo)電，不構(gòu)成原電池，B項(xiàng)錯(cuò)誤；C項(xiàng)中裝置符合構(gòu)成原電池的條件，但兩極直接接觸，相當(dāng)于短路，因此電路中無電流，C項(xiàng)錯(cuò)誤。2．下列反應(yīng)不可用于設(shè)計(jì)成原電池的是(

)A．CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2OB．Zn＋CuSO4===ZnSO4＋CuC．Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑D．4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3解析：選A。自發(fā)氧化還原反應(yīng)理論上都可以設(shè)計(jì)成相應(yīng)的原電池。但是A的反應(yīng)為非氧化還原反應(yīng)，所以不能設(shè)計(jì)成原電池。3.如圖所示裝置，下列說法正確的是(

)A．Cu為正極，Cu片上發(fā)生還原反應(yīng)B．Cu為正極，Cu片上發(fā)生氧化反應(yīng)C．Cu為負(fù)極，Cu片上發(fā)生還原反應(yīng)D．Cu為負(fù)極，Cu片上發(fā)生氧化反應(yīng)解析：選A。原電池的總反應(yīng)為：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑，所以銅作正極，銅片上發(fā)生還原反應(yīng)。要點(diǎn)突破講練互動(dòng)原電池正、負(fù)極的判斷方法探究導(dǎo)引1如何根據(jù)給定方程式判斷構(gòu)成原電池的正負(fù)極？提示：原電池正、負(fù)極的判斷基礎(chǔ)是自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，如果給出一個(gè)方程式判斷正、負(fù)極，可以直接根據(jù)化合價(jià)的升降來判斷，發(fā)生氧化反應(yīng)的一極為負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng)的一極為正極。要點(diǎn)歸納1．原電池的判定先分析有無外接電源，無外接電源的可能為原電池；然后依據(jù)原電池的形成條件分析判斷，主要是“四看”：一看電極——兩極為導(dǎo)體且存在活潑性差異(燃料電池的電極一般為惰性電極)。二看溶液——兩極插入電解質(zhì)溶液中。三看回路——形成閉合回路或兩極直接接觸。四看本質(zhì)——有無自發(fā)的氧化還原反應(yīng)發(fā)生。2．原電池正、負(fù)極的判斷方法負(fù)極正極電極材料較活潑的金屬較不活潑或非金屬電子流向電子流出的一極電子流入的一極電流流向電流流入的一極電流流出的一極離子移動(dòng)方向陰離子移向的一極陽離子移向的一極反應(yīng)類型發(fā)生氧化反應(yīng)的一極發(fā)生還原反應(yīng)的一極電極質(zhì)量變化電極質(zhì)量減輕的一極電極質(zhì)量增加的一極氣體產(chǎn)生產(chǎn)生氣體的一極(通常為H2)pH變化pH增大的一極(析氫或吸氧的電極中)特別提醒(1)原電池的電極類型不僅跟電極材料有關(guān)，還與電解質(zhì)溶液的性質(zhì)有關(guān)。如鎂

鋁電極在稀硫酸中構(gòu)成原電池，鎂為負(fù)極，鋁為正極，但若以氫氧化鈉溶液為電解質(zhì)溶液，則鋁為負(fù)極，鎂為正極。(2)原電池中并非只有負(fù)極電極材料參與化學(xué)反應(yīng)。有的兩極都參與化學(xué)反應(yīng)，如可充電電池，有的兩電極材料都不參與化學(xué)反應(yīng)，如氫氧燃料電池。即時(shí)應(yīng)用1．有如圖所示的兩個(gè)原電池裝置，下列說法不正確的是(

)A．A池中負(fù)極的電極反應(yīng)為Mg－2e－===Mg2＋B．Mg在A池中為負(fù)極，在B池中為正極C．B池中電子的流向：Mg→AlD．原電池工作一段時(shí)間后，A池溶液的pH會(huì)增大解析：選C。判斷原電池正負(fù)極，除考慮活潑性還要注意電解質(zhì)溶液對正負(fù)極的影響。對于稀硫酸來說，鎂是比鋁更活潑的金屬；但對于氫氧化鈉溶液來說，鋁是比鎂更活潑的金屬，所以A池中鎂是負(fù)極，B池中鋁是負(fù)極，B對；A池中電極反應(yīng)為Mg－2e－===Mg2＋，A對；B池中電子流向?yàn)锳l―→Mg，C項(xiàng)錯(cuò)。A池中正極2H＋＋2e－===H2↑，隨著反應(yīng)進(jìn)行，c(H＋)減少，pH增大，D對。探究導(dǎo)引2為什么鋅與稀硫酸反應(yīng)時(shí)，加入少量CuSO4，會(huì)使反應(yīng)速率加快？提示：鋅與稀硫酸反應(yīng)時(shí)，加入少量CuSO4，Cu2＋被鋅置換出來，生成的單質(zhì)Cu附著在鋅的表面，此時(shí)會(huì)發(fā)生原電池反應(yīng)，鋅為負(fù)極，使反應(yīng)速率加快。原電池原理的應(yīng)用要點(diǎn)歸納1．加快氧化還原反應(yīng)的速率在金屬與酸溶液的置換反應(yīng)中，通過形成原電池而使反應(yīng)速率加快。2．比較金屬活動(dòng)性的強(qiáng)弱例如：有兩種金屬a和b，用導(dǎo)線連接后插入到稀H2SO4中，觀察到a極溶解，b極上有氣泡產(chǎn)生。根據(jù)電極現(xiàn)象判斷出a是負(fù)極，b是正極,由原電池原理可知,金屬活動(dòng)性a＞b。3．設(shè)計(jì)化學(xué)電池例如：以2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2為依據(jù)，設(shè)計(jì)一個(gè)原電池。(1)將氧化還原反應(yīng)拆成氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)兩個(gè)半反應(yīng)，分別作原電池的負(fù)極和正極電極反應(yīng)式。負(fù)極：Cu－2e－===Cu2＋正極：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋(2)確定電極材料若發(fā)生氧化反應(yīng)的物質(zhì)為金屬單質(zhì)，可用該金屬直接作負(fù)極；若為氣體(如H2)或溶液中的還原性離子，可用惰性電極(如Pt、碳棒)作負(fù)極。發(fā)生還原反應(yīng)的電極材料必須比負(fù)極材料活潑性差。本例中可用銅棒作負(fù)極，用鉑絲或碳棒作正極。(3)確定電解質(zhì)溶液一般選用反應(yīng)物中的電解質(zhì)溶液即可。如本例中可用FeCl3溶液作電解質(zhì)溶液。(4)構(gòu)成閉合回路。4．尋求和制造干電池和蓄電池等化學(xué)能源5．用于金屬的防護(hù)如要保護(hù)一個(gè)鐵閘?？捎脤?dǎo)線將其與一鋅塊相連，使鋅作原電池的負(fù)極，鐵閘作正極。特別提醒設(shè)計(jì)原電池時(shí)，若氧化還原方程式無明確的電解質(zhì)溶液，可用水作電解質(zhì)，但為了增強(qiáng)其導(dǎo)電性，通常加入強(qiáng)堿或一般的強(qiáng)酸，如燃料電池，水中一般要加入KOH或H2SO4；若給出的是離子方程式，則電解質(zhì)溶液是含氧化性離子的酸或可溶性鹽，此時(shí)電解質(zhì)不惟一。即時(shí)應(yīng)用2．把a(bǔ)、b、c、d四塊金屬片浸入稀硫酸中,用導(dǎo)線兩兩相連組成原電池。若a、b相連時(shí),a為負(fù)極。c、d相連時(shí)，電流由d到c。a、c相連時(shí)，c極上產(chǎn)生大量氣泡。b、d相連時(shí),b極上有大量氣泡產(chǎn)生，則四種金屬的活動(dòng)性順序由強(qiáng)到弱的為(

)A．a(chǎn)＞b＞c＞d

B．a(chǎn)＞c＞d＞bC．c＞a＞b＞dD．b＞d＞c＞a解析：選B。根據(jù)原電池原理，作為負(fù)極的金屬的活動(dòng)性比正極金屬的活動(dòng)性強(qiáng)。電子流動(dòng)方向是負(fù)極流向正極，電流方向與電子流動(dòng)方向相反，溶液中的H＋在正極上得電子生成H2，因此可依次作出如下判斷：活動(dòng)性a＞b，c＞d，a＞c，d＞b,綜合得到結(jié)論：金屬活動(dòng)性順序?yàn)閍＞c＞d＞b，所以B項(xiàng)正確。題型探究權(quán)威預(yù)測原電池的工作原理及構(gòu)成條件例1(2010·高考廣東卷改編題)銅鋅原電池(如圖)工作時(shí)，下列敘述正確的是(

)A．正極反應(yīng)為：Zn－2e－===Zn2＋B．電池反應(yīng)為：Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋CuC．在外電路中，電子從正極流向負(fù)極D．鹽橋中的K＋移向ZnSO4溶液【解析】

Zn是原電池的負(fù)極，故A錯(cuò)；原電池總反應(yīng)與沒有形成原電池時(shí)的氧化還原反應(yīng)相同，故B正確；根據(jù)閉合回路的電流方向，在外電路中，電流由正極流向負(fù)極，因電子流向與電流的方向相反，即電子由負(fù)極流向正極，故C錯(cuò)誤；在溶液中，陽離子向正極移動(dòng)，故D錯(cuò)?！敬鸢浮?/p>

B【易誤警示】

(1)注意電子與電流的方向：原電池中電子流向由負(fù)極到正極，外電路電流流向與之相反。(2)原電池中，電池可能與電解質(zhì)溶液反應(yīng)，也可能與電解質(zhì)溶液不反應(yīng)。

M、N、P、E四種金屬，①M(fèi)＋N2＋===N＋M2＋

②M、P用導(dǎo)線連接放入硫酸氫鈉溶液中，M表面有大量氣泡原電池原理的應(yīng)用例2③N、E用導(dǎo)線連接放入E的硫酸溶液中，電極反應(yīng)為E2＋＋2e－===E，N－2e－===N2＋。四種金屬的還原性由強(qiáng)到弱順序是(

)A．PMNE

B．ENMPC．PNMED．EPMN【解析】由①知，活潑性M＞N，M、P用導(dǎo)線連接放入硫酸氫鈉溶液中，M表面產(chǎn)生氣泡，構(gòu)成原電池正極，活潑性P＞M；N、E構(gòu)成的原電池N作負(fù)極，活潑性N＞E。【答案】

A原電池正負(fù)極活潑性的實(shí)驗(yàn)探究

原電池的電極類型不僅跟電極的金屬活動(dòng)性有關(guān)，還與電解質(zhì)溶液的性質(zhì)有關(guān)。電解質(zhì)溶液的性質(zhì)也直接關(guān)系到電極產(chǎn)物的存在形式。熱點(diǎn)示例思維拓展[經(jīng)典案例]

甲、乙兩位同學(xué)均想利用原電池反應(yīng)驗(yàn)證金屬的活動(dòng)性順序，并探究產(chǎn)物的有關(guān)性質(zhì)，分別設(shè)計(jì)了如圖所示的原電池,請完成下列問題：(1)甲池中正極上的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是________________________________________________________________________。(2)乙池中總反應(yīng)的離子方程式為________________________________________________________________________。(3)上述實(shí)驗(yàn)證明了“利用金屬活動(dòng)性順序表可直接判斷原電池正負(fù)極”，這種作法________(填“可靠”或“不可靠”)，如不可靠,請你提出另一種判斷原電池正負(fù)極的可行的方案_____________________________________________________________