原电池学案(人教版选修4)

4.1原电池学案（人教版选修4）1原电池学案[学习目标] 1.了解原电池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。

2.掌握构成原电池的条件。

3.能设计原电池装置。

[重点•难点] 电极反应和电池反应方程式的书写。

．原电池原理概念：利用______________反应原理将________能转化为____能的装置。

原电池工作原理装置示意图现象锌片________________，铜片上有____________，电流表指针发生________电极Zn电极cu电极电极名称得失电子失电子得电子电子流向反应类型电极反应式总反应式原电池形成的条两个________不同的电极负极：活泼性____，________电子发生氧化反应。

正极：活泼性____，________电子发生还原反应。

电极均插入________________中。

构成________________。

能自发地发生的________________反应。

．下列装置中，属于原电池的是．关于下图装置的叙述，正确的是A．铜是阳极，铜片上有气泡产生B．铜片质量逐渐减少c．电流从锌片经导线流向铜片D．氢离子在铜片表面被还原后生成H2．理论上，能自发进行的氧化还原反应均能设计成原电池。

实际设计时应该注意以下几方面。

外电路负极――→e－导线正极内电路将两极浸入________________溶液中，使正、负离子作________________。

闭合电路一、原电池的正负极的判断方法．由组成原电池的两极材料判断较活泼的金属为____极，较不活泼的金属或能导电的非金属为____极。

．根据电流方向或电子流向判断外电路中，电流由____极流向____极，电子由____极流向____极。

．根据原电池电解质溶液中离子的移动方向判断在原电池电解质溶液中，阳离子移向____极，阴离子移向____极。

．根据原电池中两极发生的反应判断原电池中，负极总是发生________反应，正极总是发生________反应。

若给出一个总方程式，则可根据化合价升降来判断。

．根据电极质量的变化判断原电池工作后，某一电极质量增加，说明溶液中的阳离子在该电极上放电，该极为____极；反之，如果某一电极质量减轻，则该电极溶解，为____极。

．根据电极上有气泡产生判断原电池工作后，如果某一电极上有气体产生，通常是因为该电极发生了析出H2的反应，说明该电极为____极。

．根据某电极附近pH的变化判断析氢或吸氧的电极反应发生后，均能使该电极附近电解质溶液的pH增大，因而原电池工作后，X极附近的pH增大了，说明X极为____极。

思考：镁—铝电极在稀H2So4中构成原电池时，正、负极材料分别是什么？若将电解质溶液改为NaoH溶液，正、负极材料又分别是什么？分别写出两种溶液中的电极反应。

典例1 将纯锌片和纯铜片按图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听课记录：变式训练1 若例1中甲装置的电极分别为铁、铜，电解质溶液为浓HNo3，则原电池正、负极分别是什么？利用装置乙现有材料，如何加快反应速率？二、原电池的设计从理论上讲，任何一个自发的氧化还原反应，都可以设计成原电池。

．基本依据构成原电池的基本条件，也是进行原电池设计的基本依据。

根据电池反应写出电极反应；找出两极材料；找出电解质溶液；形成闭合回路。

．电解质溶液及电极材料的选择电解质溶液的选择电解质是使____极放电的物质，因此电解质溶液一般要能与____极发生反应，或者电解质溶液中溶解的其他物质能与____极发生反应。

电极材料的选择在原电池中，选择还原性较强的金属作____极，易导电且比____极材料活动性弱的物质作____极。

．设计思路设计思路实例以自发的氧化还原反应为基础Zn＋H2So4===ZnSo4＋H2↑把氧化还原反应分解为氧化反应和还原反应两个半反应，从而确定电极反应氧化反应：______还原反应：______以两极反应为原理，确定电极材料及电解质溶液负极材料：__正极材料：________电解质溶液：____画出示意图典例2 利用反应cu＋2Fecl3===cucl2＋2Fecl2，设计一个原电池，在下边方框内画出实验装置图，并指出正极为______，电极反应式为___________________________________________________ _____________________；负极为________，电极反应式为___________________________________________________ _____________________。

听课记录：变式训练2 对于如图所示的原电池，对其中的电解质溶液有以下猜想：猜想一：必须是能与负极发生反应的电解质。

猜想二：任意的电解质溶液均可在如图装置中构成原电池。

为了证明猜想是正确的，请配齐实验用品：锌片、铜片、导线、检流计、稀硫酸、__________。

你应该做怎样的简单操作___________________________________________________ _____________________。

若______________，则说明猜想二是正确的。

该电池的电流方向为：___________________________________________________ _____________________。

三、电极反应和电池反应的书写方法．书写原则遵守质量守恒和电荷守恒。

正、负极的电极反应式通过加合消去电子即为电池反应式。

弱电解质、气体或难溶物均以化学式表示，其余以离子符号表示。

．书写方法根据给出的化学方程式或图示装置确定原电池的正、负极，弄清正、负极上发生反应的物质。

①题目给定总反应式：分析有关元素的化合价变化情况，化合价升高的物质发生氧化反应即负极反应；化合价降低的物质发生还原反应即正极反应。

②题目给定图示装置：先确定正、负极，再根据正、负极反应规律书写电极反应式。

注意电解质溶液的成分及其对正、负极反应产物的影响，正、负极产物可根据题意或根据化学方程式确定。

典例3 写出下表中电池装置的电极反应和总的化学反应方程式：负极材料正极材料电解质溶液铁铜硫酸铜银硝酸银正极反应___________________________________________________ _____________________；负极反应___________________________________________________ _____________________；总反应方程式___________________________________________________ _____________________。

正极反应________________________________________________________________________；负极反应___________________________________________________ _____________________；总反应方程式___________________________________________________ _____________________。

听课记录：变式训练3 由锌片、铜片和200L稀H2So4组成的原电池如下图所示。

原电池的负极反应是___________________________________________________ _____________________，正极反应是___________________________________________________ _____________________。

电流的方向是______________。

一段时间后，当在铜片上放出1.68L气体时，H2So4恰好消耗一半。

则产生这些气体的同时，共消耗________g锌，有______个电子通过了导线，原硫酸的物质的量浓度是________。

课前准备区．氧化还原化学电逐渐溶解红色物质沉积偏转负极正极流出流入氧化反应还原反应Zn －2e－===Zn2＋cu2＋＋2e－===cu Zn＋cu2＋===cu＋Zn2＋．活泼性强失去弱得到电解质溶液闭合回路氧化还原．D [利用组成原电池的条件分析：A项两电极相同；B 项酒精为非电解质；c项缺少盐桥；E项有外加电源，只有D 项符合。

]．D [本题主要考查有关原电池的知识，由所给图示可知Zn为原电池负极，失去电子被氧化，电子经导线流向正极，溶液中的氢离子在正极得到电子而被还原为H2；原电池只分正、负极，不用阴、阳极表示，电流与电子流向相反。

] ．还原性较强电解质定向移动负极正极课堂活动区一、．负正 2.正负负正 3.正负 4.氧化还原 5.正负 6.正．正思考：在稀硫酸溶液中，正极为Al，负极为g，电极反应为：正极：2H＋＋2e－===H2↑负极：g－2e－===g2＋在NaoH溶液中，正极为g，负极为Al，电极反应为：正极：6H＋＋6e－===3H2↑负极：2Al＋8oH－－6e－===2Alo－2＋4H2o典例1 c [由题目中所给图示可知，甲中形成闭合回路，符合形成原电池的条件。

其中铜的活泼性不如锌强，故铜作正极，发生的电极反应为2H＋＋2e－===H2↑；乙不能构成闭合回路，不能形成原电池，只在锌片上发生反应：Zn ＋2H＋===Zn2＋＋H2↑，由于两者都消耗H＋，故溶液的pH 都增大。

由于原电池的形成，故甲的反应速率比乙快。

] 变式训练1 cu为负极，Fe为正极。

让锌片与铜片接触，形成原电池。

二、．负负负负负正．负Zn－2e－===Zn2＋正2H＋＋2e－===H2↑Zn 石墨或比锌活泼性差的金属稀硫酸典例2 实验装置图如图：Pt 2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋cu cu－2e－===cu2＋解析根据已知的氧化还原反应设计原电池的思路是：首先将已知的反应拆成两个半反应：cu－2e－===cu2＋，2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋；然后结合原电池的电极反应特点，分析可知，该电池的负极应该用cu作材料，正极要保证Fe3＋得到负极失去的电子，一般用不能还原Fe3＋的材料如Pt 或碳棒等，电解质溶液只能用含Fe3＋的电解质溶液，如Fecl3溶液等。

变式训练2 Nacl溶液将稀H2So4换成Nacl溶液检流计指针发生偏转从铜片流向锌片典例3 2H＋＋2e－===H2↑Fe－2e－===Fe2＋Fe＋H2So4===FeSo4＋H2↑Ag＋＋2e－===2Agcu－2e－===cu2＋cu＋2Ag＋===cu2＋＋2Ag解析负极失电子，发生氧化反应，正极得电子，发生还原反应，根据活泼性，中铁作负极，中铜作负极。