原电池--2013届高考化学选修4专项复习课件28

③铜片上有红色物质沉积；
回到零点 ④取出盐桥后，电流表指针____________。
失去电子 (3)锌半电池：锌原子____________，被氧化，锌为负极，
－ ＋ 即电子流出极，电极反应式为____________________。 Zn－2e Zn2
得到电子 还原 铜半电池：Cu2＋在铜片上________，被________为铜，铜
______________________________________________。
名师点拨： 该原电池的电极组成是 Ag2O 和 Zn， 化合价升 高发生氧化反应的是负极，所以原电池的负极材料是 Zn。负 极反应是 Zn－2e － ＋2OH－ Ag2O＋2e－＋H2O Zn(OH)2 ；正极发生的反应是
②金属与非金属，如锌锰干电池中的锌和石墨； ③金属和化合物，如铅蓄电池中金属 Pb 和氧化铅； ④惰性电极，如氢氧燃料电池中的铂电极。 2.电解质溶液的选择 电解质是使负极放电的物质。因此电解质溶液一般要能够 与负极发生反应。或者电解质溶液中溶解的其他物质(如空气
中的氧气)能与负极发生反应。但如果两个半反应分别在两个
答案：铜(或 Cu) Cu＋2Ag
＋Cu－2e＋源自－Cu2 108 1
＋
Cu2 ＋2Ag
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原剂在负极上失去电子发生氧化反应，电子通过导线流向正
极，氧化剂在正极上得到电子发生还原反应。
2.原电池工作原理分析(锌铜电池)
(1)当有盐桥存在时，在 ZnSO4 溶液中，锌片逐渐溶解，
即 Zn 被氧化，锌原子失去电子，形成 Zn2＋进入溶液；从锌片 上释放出的电子，经过导线流向铜片，CuSO4 溶液中的 Cu2＋
2.(1)Cu、Fe 作两电极，稀硫酸作电解质溶液的原电池中：
Cu作______极，Fe作______极，电极反应式：负极
____________________，正极____________________，电池反
应为：________________________________。
(2)如将稀硫酸改为浓硝酸： Cu作______极，Fe作______极，电极反应式：负极 __________________，正极__________________，电池反应为 ____________________________________。
氧化还原反应设计成原电池 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。关键是选择合适的两个电极和电解质溶液。 1.电极材料的选择
(1)在原电池中选择还原性强的物质作负极，氧化性强的物
质作正极，电极材料的选择的原则是必须能导电。 (2)几种常见的电极 ①活泼性不同的两种金属，如铜锌原电池中的铜、锌两种 金属；
2.原电池对反应速率的影响 形成原电池时反应速率比直接接触的反应速率快，如粗锌
与稀硫酸反应产生 H2 的速率快，因为锌、杂质金属与稀硫酸 形成了原电池。在锌与稀硫酸反应时，向稀硫酸中加入少量 CuSO4，也同样会加快产生 H2 的速率，因为锌、铜(铜单质是 锌与 Cu2＋反应生成的)与稀硫酸形成了原电池。 3.根据原电池原理，把各种氧化还原反应设计成原电池。
第四章 电化学基础
第一节 原电池
一、原电池 1.原电池原理(以锌铜原电池为例) 氧化还原 (1)原电池是利用__________反应原理将化学能转化为电 能的装置(如图 4－1－1 所示)。
图 4－1－1
偏转 (2)实验现象：①有盐桥时电流表指针__________；
逐渐溶解 ②锌片____________；
容器中进行(中间连接盐桥)，则左右两个容器中的电解质溶液
选择与电极材料相同的阳离子。
3.设计思路：原电池的设计一定要满足形成原电池的条 件。其设计的具体步骤如下表所示： 设计思路 ①以自发的氧化还原反应 为基础 ②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 实例
2FeCl3＋Cu
3.把 A、B、C、D 四块金属泡在稀 H2SO4 中，用导线两两
相连可以组成各种原电池。若 A、B 相连时，A 为负极；C、 D 相连，D 上有气泡逸出；A、C 相连时 A 极减轻；B、D 相 连，电流方向 B→D。则四种金属的活泼性顺序由大到小排列 为( C )。 A.A＞B＞C＞D B.A＞C＞B＞D
2Ag＋2OH－。
答案：(1)Zn
－
(2) 负极：Zn－2e ＋2OH 2Ag＋2OH
－
－
－
Zn(OH)2；
正极：Ag2O＋2e ＋H2O
书写电极反应式的注意事项：①两极得失电子数目相等； ②电极反应式常用“ ”而不用“→”表示； ③电极反应式中
若有气体生成，需加“↑”，弱电解质或难溶物均以分子式表 示， 其余用离子符号表示； ④写电极反应式时要保证电荷守恒、 元素守恒，可在电极反应式一端根据需要添加 H＋或 OH－或 H2O。
－
＋
常见的盐桥：含琼胶的 KCl 饱和溶液。 (1)使原电池装置形成闭合回路，代替两溶液直接接触，使
之产生稳定的电流。 (2)平衡两个半电池的电荷，使电解质溶液呈电中性。
原电池原理的应用 1.比较金属活动性强弱 (1)在原电池中，活泼金属作负极，发生氧化反应；不活泼 金属作正极，发生还原反应。 (2)电子由负极流向正极，由活泼金属流向不活泼金属，而 电流方向是由正极流向负极，二者是相反的。
电子守恒法是较常用的一种解计算题的方法，其依据是氧
化剂与还原剂得失电子数目相等。计算时可由电极反应式中的
氧化剂(或还原剂)与得到(或失去)电子之间的关系进行计算。
4.用铜、银与 AgNO3 溶液设计成一个原电池，此电池的负 极是______，电极反应式是________________。总反应式是 __________________，当有 32 g 铜溶解时，在正极上析出银 __________g，导线中通过________mol 电子。
二、电极反应的书写 原电池反应所依据的化学反应原理是氧化还原反应，正极
发生还原反应，负极发生氧化反应，据此书写电极反应。 负极：失去电子被氧化，发生氧化反应。 正极：得到电子被还原，发生还原反应。 总反应：两个半电池的电极反应相加得出原电池的总反 应，但要注意得失电子守恒。
原电池的工作原理
1.原电池工作原理是把氧化反应和还原反应分开进行，还
2FeCl2＋CuCl2
氧化反应(负极)：Cu－2e－ Cu2＋
还原反应(正极)：2Fe3＋＋2e－ 2Fe2＋
续表 设计思路 负极材料：Cu 实例
③以两极反应为原理，确定 正极材料：石墨或比 Cu 不活泼
电极材料及电解质溶液 的其他金属(汞除外)
电解质溶液：FeCl3 溶液
④画出示意图
原电池的基本理论 【例 1】(2010 年广东理综，双选)铜锌原电池(如图 4－1 －3)工作时，下列叙述正确的是( )。
电极判断、电极反应及总反应式的书写 【例 2】已经广泛应用于电子仪表上的银锌电池是在壳内 一端充入 Ag2O 和活性石墨组成的材料，在另一端填充 Zn－ Hg 合金组成的活性材料，电解质溶液为浓 KOH 溶液，它的电
极总反应为 Zn＋Ag2O＋H2O Zn(OH)2＋2Ag。试回答：
(1)原电池的负极材料是______________。 (2)写出两极的电极反应：__________________________
C.A＞C＞D＞B
D.B＞D＞C＞A
有关原电池的简单计算 【例 4】把锌片、铜片连接后浸入硫酸溶液中，构成了铜 锌原电池，工作一段时间后，锌片的质量减少了 3.25 g，铜片 表 面 析 出 氢 气 __________L( 标 准 状 况 ) ， 导 线 中 通 过
__________mol 电子。
在铜片上得到电子，还原成金属铜并沉积在铜片上。随着反应
的进行，左边烧杯中 c(Zn2＋)增大，右边烧杯中 c(Cu2＋)减小。 同时，盐桥中的 Cl 会移向 ZnSO4 溶液，K 移向 CuSO4 溶液，
－ ＋
使 ZnSO4 溶液和 CuSO4 溶液均保持电中性，氧化还原反应得 以继续进行，从而使原电池不断地产生电流(如 4－1－2 所示)。
解析：(2)在浓硝酸中，Fe 发生钝化，而 Cu 可溶于浓硝酸，
此时 Cu 比 Fe 容易失去电子，因此 Cu 为负极。
答案：(1)正 Fe＋2H＋ (2)负 负 Fe－2e－ Fe2＋ 2H＋＋2e－ H2↑
Fe2＋＋H2↑ Cu2＋ 2NO2↑＋2H2O Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O
正 Cu－2e－
性顺序是( )。
A.X>Z>W>Y
B.Z>X>Y>W C.X>Y>Z>W D.Y>W>Z>X
名师点拨：在原电池中，活泼金属作原电池的负极，不活
泼的金属作原电池的正极。电子由负极经导线流向正极，与电
流的方向相反。因此，X、Y 相连时 X 为负极，则活泼性： X>Y；Z、W 相连时电流方向是 W→Z，则活泼性：Z>W；X、 Z 相连时 Z 极上产生大量气泡，X 为负极，则活泼性：X>Z； W、 Y 相连时，W 极发生氧化反应，Y 为正极，则活泼性： W>Y。综上所述，可以得出金属的活动性顺序是 X>Z>W>Y。 答案：A
2NO－＋4H＋＋2e－ 3 Cu＋4H＋＋2NO― 3
金属活动性强弱考查 【例 3】X、Y、Z、W 4 块金属分别用导线两两相连浸入 稀硫酸中组成原电池。X、Y 相连时，X 为负极；Z、W 相连 时，电流方向 W→Z；X、Z 相连时，Z 极上产生大量气泡；
W、Y 相连时，W 极发生氧化反应。据此判断 4 种金属的活动
图 4－1－2
(2)取出盐桥后， 由于 Zn 原子失去电子成为 Zn2 进入溶液， 使 ZnSO4 溶液因 Zn2＋增加而带正电；同时，Cu2＋获得电子成 为金属铜沉淀在铜片上，使 CuSO4 溶液因 SO2 相对增加而带 4 负电。这两种因素均会阻止电子从锌片流向铜片，造成电流中 断。 3.盐桥的作用