高中化学原电池第一课时教案

1 第四章 电化学基础

第一节 原电池

一、原电池的构造及工作原理

1．原电池的相关概念

(1)原电池的定义：将化学能转化为电能的装置叫做原电池。

(2)原电池的电极。

负极：发生氧化反应，电子流出(流向正极)的一极。

正极：发生还原反应，电子流入(来自负极)的一极。

(3)原电池中电荷的移动。

①在氧化还原反应的过程中，在外电路(电解质溶液以外)，电子由负极经导线(包括电流计和其他用电器)流向正极，使负极呈正电性趋势，正极呈负电性趋势。由电性作用原理可知，在内电路(电解质溶液中)，阳离子(带正电荷)向正极移动，阴离子(带负电荷)向负极移动。这样就形成了电荷连续定向移动，电性趋向平衡的闭合电路。

②若化学反应的过程中有电子转移，我们就可以把这个过程中的电子转移设计成定向移动，即形成电流。所以只有氧化还原反应中的能量变化才能被转化成电能；非氧化还原反应中的能量变化不能设计成电池的形式被人类利用，但可以以光能、热能等其他形式的能量被人类应用。

2．构成原电池的条件

(1)有两种活动性不同的金属(或一种非金属导体)作电极。

(2)电极材料均插入电解质溶液中。

(3)两极相连形成闭合回路。

(4)能自发地发生氧化还原反应。

理解①原电池中，负极的金属性比正极的金属性强。

②形成闭合回路的方式有多种，可以是导线连接两个电极，也可以是两电极直接接触。如图所示：

3．原电池的判定

先分析有无外接电源，有外接电源的为电解池，无外接电源的可能为原电池；然后依据原电池的形成条件分析判断，主要是“四看”：一看电极——两极为导体且存在活泼性差异(燃料电池的电极一般为惰性电极)。二看溶液——两极插入电解质溶液中。三看回路——形成闭合回路或两极直接接触。四看本质——有无自发的氧化还原反应发生。

理解：多池相连，但无外接电源时，两极活泼性差异最大的一池为原电池，其他各池可看做电解池。

二、原电池正负极的判断方法

原电池有两个电极，一个是正极，一个是负极，判断正极和负极的方法是：

1．由组成原电池两极的电极材料判断。一般是活泼的金属为负极，活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极。

2.根据电流方向或电子流动方向判断。电流是由正极流向负极；电子流动方向是由负极流向正极。

3.根据原电池里电解质溶液中离子的定向移动方向判断。在原电池的电解质溶液中，阳离子移向的极是正极，阴离子移向的极是负极。 2 4.根据原电池两极发生的变化来判断，原电池的负极总是失电子发生氧化反应，其正极总是得电子发生还原反应。

5.依据现象判断。溶解的一极为负极，质量增加或者有气体放出的一极为正极。

提示：根据电极材料的活泼性来判断正负极，要注意电解质溶液对原电池正负极的影响。例如，①Mg、Al、NaOH溶液构成的原电池，Al为负极；②Fe(或Al)、Cu、浓HNO3构成的原电池，Cu为负极。

三、原电池原理的应用

1．设计原电池

(1)设计依据

形成原电池的基本条件，即是设计原电池的基本依据。

(2)设计思路

①根据氧化还原反应方程式写出电极反应式；

②确定两电极材料；

③确定电解质溶液；

④构成闭合回路。

b．确定电极材料

若发生氧化反应的物质为金属单质，可用该金属直接作负极；若为气体(如H2)或溶液中的还原性离子，可用惰性电极(如Pt、碳棒)作负极。

发生还原反应的电极材料必须比发生氧化反应的电极材料活泼性差。

本例中可用铜棒作负极，用铂丝或碳棒作正极。

c．确定电解质溶液

一般选用反应物中的电解质溶液即可。如本例中可用FeCl3溶液作电解质溶液。

d．构成闭合回路。

E、设计原电池时，若氧化还原方程式中无明确的电解质溶液，可用水作电解质，但为了增强其导电性，通常加入强碱或一般的强酸。如燃料电池，水中一般要加入KOH或H2SO4。

2．加快氧化还原反应速率

(1)实验室制取氢气时用粗锌比用纯锌产生氢气的速率快，原因是粗锌中的杂质和锌形成原电池，使产生氢气的速率加快。

(2)在稀硫酸中加入少量硫酸铜溶液，锌与硫酸铜发生置换反应，在锌的表面生成的铜与锌构成原电池，产生氢气的速率加快。

3．比较金属的活动性强弱

例如：有两种金属a和b，用导线连接后插入到稀硫酸中，观察到a极溶解，b极上有气泡产生。根据电极反应现象判断出a是负极，b是正极，由原电池原理可知，金属活动性a>b。

4.用于金属的防护

如要保护一个铁闸。可用导线将其与一锌块相连，使锌作原电池的负极，铁闸作正极。

5．寻求和制造干电池和蓄电池等化学能源

例1、下列装置可以构成原电池的是( )

3 变式1、(2015·经典习题选萃)在下列的8个装置中，属于原电池的是哪几个？( )

例2、(2015·湖南宁乡中学月考)关于如图所示的原电池，下列说法正确的是( )

A．电子从锌电极通过导线流向铜电极

B．盐桥中的阴离子向硫酸铜溶液中迁移

C．锌电极发生还原反应

D．铜电极上发生的电极反应为2H＋＋2e－===H2↑

变式2、有如图所示的两个原电池装置，下列说法不正确的是( )

A．A池中负极的电极反应为Mg－2e－=Mg2＋

B．Mg在A池中为负极，在B池中为正极

C．B池中电子的流向：Mg→Al

D．原电池工作一段时间后，A池溶液的pH会增大

例3、 (2015·试题调研)根据下式所表示的氧化还原反应设计一个原电池：

Cu＋2Ag===2Cu＋2Ag

(1)装置可采用烧杯和盐桥，画出此原电池的装置图，注明原电池的正极、负极和外电路中电子的流向。

(2)写出两个电极上的电极反应。

变式3、根据下图，可判断出下列离子方程式中错误的是( )

A．2Ag(s)＋2Cd(aq)===2Ag(aq)＋Cd(s)

B．Co(aq)＋Cd(s)===Co(s)＋2Cd(aq)

C．2Ag(aq)＋Cd(s)===2Ag(s)＋2Cd(aq)

D．2Ag(aq)＋Co(s)===2Ag(s)＋2Cd(aq)

课堂练习

1．用锌片、铜片和硝酸银组成的原电池，正极上发生的电极反应是( )

A．2H＋2e－===2H↑ B．Zn－2e－===2Zn

C．2OH2＋2O＋4e－===4OH D．Ag＋e－===Ag

2．有关原电池的下列说法中正确的是( )

A．在外电路中电子由正极流向负极 B．在原电池中负极发生还原反应 4 C．阳离子向正极方向移动 D．原电池中正极一定是不活泼金属

3．(2015·四川广安中学月考)如图，在盛有稀硫酸的烧杯中放入用导线连接的电极X、Y，外电路中电子流向如图所示，关于该装置的下列说法正确的是( )

A．外电路的电流方向为：X→外电路→Y

B．若两电极分别为Fe和碳棒，则X为碳棒，Y为Fe

C．X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应

D．若两电极都是金属，则它们的活动性顺序为X>Y

4．依据氧化还原反应：2Ag(aq)＋Cu(s)===2Cu(aq)＋2Ag(s)设计原电池如图所示，其中盐桥为琼脂—饱和KNO3盐桥。

请回答下列问题：

(1)电极X的材料是__________；电解质溶液Y是__________。

(2)银电极为电池的__________极，写出两电极的电极反应式：

银电极：____________________________________；

X电极：____________________________________。

(3)外电路中电子是从__________电极流向__________电极。

(4)盐桥中向CuSO4溶液迁移的离子是__________(填序号)。

A．K＋ B．NO－3 C．Ag＋ D．SO2－4

5．研究人员研制出一种锂水电池，可作为鱼雷和潜艇的储备电源。该电池以金属锂和钢板为电极材料，以LiOH为电解质，使用时加入水即可放电。总反应为：2Li＋OH2===2LiOH＋2H↑。

(1)该电池的负极是__________，负极反应式是_____ ________。

(2)正极现象是____________________。

(3)放电时OH向__________移动(填“正极”或“负极”)。

课后作业

一、选择题

1．某同学根据离子反应方程式2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋来设计原电池。下列设计方案中可行的是( )

A．电极材料为Fe和Zn，电解质溶液为FeCl3溶液

B．电极材料为Fe和石墨，电解质溶液为Fe(NO3)3溶液

C．电极材料为Fe和石墨，电解质溶液为FeCl2溶液

D．电极材料为石墨，电解质溶液为FeCl3溶液

5 2．下图是锌、铜和稀硫酸形成的原电池，某实验兴趣小组同学做完实验后，在读书卡片上记录如下：

卡片：No.28 时间：2015.03.20实验后的记录：①Zn为正极，Cu为负极②H＋向负极移动③电子流动方向为Zn―→Cu④Cu极有H2产生⑤若有1 mol电子流过导线，则产生的H2为0.5 mol⑥正极反应式：Zn－2e－===Zn2＋

卡片上的描述合理的是(

)

A．①②③ B．③④⑤

C．①⑤⑥ D．②③④

3．有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下：

实验

装置

部分

实验

现象 a极质量减小，b极质量增加 b极有气体产生，c极无变化 d极溶解，c极有气体产生 电流从a极流向d极

由此可判断这四种金属的活动性顺序是( )

A．a>b>c>d B．b>c>d>a C．d>a>b>c D．a>b>d>c

4．理论上不能设计为原电池的化学反应是( )

A．CH4(g)＋2O2(g)=====点燃CO2(g)＋2H2O(l) ΔH<0

B．HNO3(aq)＋NaOH(aq)===NaNO3(aq)＋H2O(aq) ΔH<0

C．2H2(g)＋O2(g)=====点燃2H2O(l) ΔH<0

D．2FeCl3(l)＋Fe(s)===3FeCl2(l) ΔH<0

5．下列叙述正确的是( )

A．反应AlCl3＋4NaOH===NaAlO2＋3NaCl＋2H2O，可以设计成原电池

B．Zn和稀硫酸反应时，加入少量CuSO4溶液能加快产生H2的速率

C．把Fe片和Cu片放人稀硫酸中，并用导线把二者相连，观察到Cu片上产生大量气泡，说明Cu与H2SO4能发生反应而Fe被钝化

D．Zn—Cu原电池工作过程中，溶液中H＋向负极作定向移动

6．按下图装置实验，若x轴表示负极流出的电子的物质的量，则y轴应表示( )

①c(Ag＋) ②c(NO－3) ③a棒的质量 ④b棒的质量