第四章電化學基礎 第一節(jié)原電池 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 學習目標定位 內容索引 一原電池的工作原理 二原電池的電極判斷及電極反應式的書寫 當堂檢測 一原電池的工作原理 答案 導學探究 1 按右圖所示裝置 完成實驗并回答下列問題 1 有關的實驗現象是 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 ad 溶解 加厚變亮 變淺 發(fā)生偏轉 化學能轉化為電能 活動性 電解質溶液 相關視頻 答案 3 電子流動方向和電流方向 外電路 電子由電極經過導線流向電極 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 5 用溫度計測量溶液的溫度 其變化是溶液的溫度略有 原因是 還有cu2 直接在鋅電極上得電子被還原 部分化學能轉化成熱能 鋅 銅 銅 鋅 負 正 zn 2e zn2 氧化 cu2 2e cu 還原 zn cu2 zn2 cu 升高 答案 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 能觀察到的實驗現象是 鋅片 銅片 電流表指針 cuso4溶液的顏色 2 用溫度計測量溶液的溫度 其結果是溶液的溫度 由此可說明 cuso4溶液中的cu2 不能移向鋅片得電子被還原 溶解 加厚變亮 發(fā)生偏轉 變淺 不升高 或無變化 相關視頻 答案 3 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 4 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 答案不偏轉 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 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 zn2 cu2 正極 負極 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 單純的電極反應 有利 于最大程度地將化學能轉化為電能 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 歸納總結 答案 還原 氧化反應和還原反應分開 負 氧化 正 正 還原 負極 強 氧化 氧化 正極 差 還原 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溶液和兩個電極 1 電解質溶液 一般能與反應 或者溶解在溶液中的物質 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 答案 正極 負極 負極 負極 活學活用 1 2 1 某小組為研究電化學原理 設計了如圖所示裝置 下列敘述不正確的是 a a和b不連接時 鐵片上會有金屬銅析出b a和b用導線連接時 銅片上發(fā)生的反應為cu2 2e cuc 無論a和b是否連接 鐵片均會溶解 溶液均從藍色逐漸變成淺綠色d a和b用導線連接后 電流由鐵電極經導線流向銅電極解析a和b不連接時 fe和cu2 直接發(fā)生氧化還原反應 鐵片上會有金屬銅析出 a項正確 若a和b用導線連接 則構成原電池 此時鐵為負極 銅為正極 電極反應式分別為fe 2e fe2 cu2 2e cu b項正確 分析選項a b可知 選項c是正確的 在原電池中 電流應由正極流出 經導線流向負極 故d項錯 解析答案 d 1 2 返回 解析答案 2 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2h 2e h2 d 取出鹽橋后 電流表仍會偏轉 銅電極在反應前后質量不變 1 2 返回 解析鋅片作負極 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cu2 2e cu c選項錯誤 取出鹽橋后不能形成原電池 銅電極在反應后質量增加 d選項錯誤 答案a 二原電池的電極判斷及電極反應式的書寫 1 原電池電極 正極 負極 的判斷依據有多種 試填寫下表 答案 導學探究 電極減輕 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 電極增重或產生氣體 答案 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溶液為電解質溶液 電池的總反應為zn ag2o h2o 2ag zn 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 2h 2e h2 fe 2e fe2 fe h2so4 feso4 h2 氧化 負 zn 2oh 2e zn oh 2 還原 正 ag2o 2e h2o 2ag 2oh 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 判斷出電極反應產物 找出得失電子的數量 2 看環(huán)境 配守恒 電極產物在電解質溶液中應能穩(wěn)定存在 如堿性介質中生成的h 應讓其結合oh 生成水 電極反應式要依據電荷守恒和質量守恒 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物 2 在電極反應式的左邊寫出得失電子數 使得失電子守恒 3 根據質量守恒配平電極反應式 4 復雜電極反應式 總反應式 簡單的電極反應式 歸納總結 活學活用 3 4 3 某電池的總反應為fe 2fe3 3fe2 能實現該反應的原電池是 解析答案 解析能實現反應fe 2fe3 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 電解質溶液應為含fe3 的溶液 b d兩項電解質溶液選錯 c項負極材料選錯 a 3 4 4 依據氧化還原反應 2ag aq cu s 2ag s cu2 aq 設計的原電池如下圖所示 3 4 請回答下列問題 1 電極x的材料是 電解質溶液y是 2 銀電極為電池的 極 發(fā)生的電極反應式為 x電極上發(fā)生的電極反應式為 3 外電路中的電子是從 電極流向 電極 解析該原電池的電池總反應式為2ag aq cu s 2ag s cu2 aq 由此可知x極是銅 作負極 銀作正極 y應是agno3溶液 電子從原電池的負極經導線流向正極 即從銅電極流向銀電極 cu agno3溶液 正 2ag 2e 2ag 或ag e ag cu 2e cu2 cu 負 ag 正 解析答案 返回 學習小結 當堂檢測 1 2 4 3 解析答案 1 將純鋅片和純銅片按右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 產生氣泡的速率甲比乙慢解析圖甲是一個原電池裝置 負極 zn zn 2e zn2 正極 cu 2h 2e h2 形成原電池能加快產生氫氣的速率 圖乙中 zn直接與稀h2so4反應生成h2 zn 2h zn2 h2 甲 乙兩燒杯中h2so4均被消耗 溶液的ph均增大 5 6 c 1 2 4 3 解析答案 5 2 某原電池裝置如圖所示 下列有關敘述中正確的是 a fe作正極 發(fā)生氧化反應b 工作一段時間后 兩燒杯中溶液ph均不變c 負極反應 2h 2e h2 d 工作一段時間后 nacl溶液中c cl 增大 6 1 2 4 3 5 解析該裝置是原電池 a項 在該原電池中fe作負極 發(fā)生氧化反應 b項 工作一段時間后 左邊的燒杯中會含有大量的fe2 溶液的ph減小 右邊燒杯中的h 不斷放電產生氫氣 因此燒杯中溶液ph會逐漸增大 c項 負極反應是fe 2e fe2 d項 工作一段時間后 左側燒杯中由于fe2 不斷進入溶液 根據溶液呈電中性原則 鹽橋中的cl 會進入該燒杯溶液中 則該燒杯溶液中c cl 增大 答案d 6 1 2 4 3 解析答案 5 6 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ag e 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 d 解析銅片 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cu 2e cu2 負極 2ag 2e 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 c 解析答案 1 2 4 3 5 4 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6h2o 6e 6oh 3h2 c 中fe作負極d 中cu作正極 電極反應式為2h 2e h2 6 1 2 4 3 5 解析電解質溶液不同 導致兩極反應發(fā)生改變 當稀硫酸是電解質溶液時 mg作負極 活動性mg al 當naoh溶液是電解質溶液時 al作負極 mg不與naoh溶液反應 中cu作負極 反應式為cu 2e 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2h2o o2 4e 4oh 答案b 6 5 1 向等質量的兩份鋅粉a b中分別加入過量的稀h2so4 同時向a中加入少量cuso4溶液 下列產生氫氣的體積 v 與時間 t 的關系基本正確的是 解析zn粉的質量相等 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 zn cu h2so4 原電池 反應速率加快了 但產生h2的體積減小了 1 2 4 3 5 解析答案 6 a 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 解析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反應產生氣體而使h2的量減少 欲加快反應速率 可加入cucl2 cuso4等鹽 因為zn粉足量 所以不影響產生h2的量 但不能加入cu no3 2 因為若加入cu no3 2 溶液中就有了h 與zn反應不產生h2 1 2 4 3 5 解析答案 6 ch3coona 或hcook等 cuso4 或cucl2等 1 2 4 3 5 6 由a b c d四種金屬按下表中裝置圖進行實驗 6 1