1、第一节原电池1原电池构成“三条件”：正、负两个电极；电解质溶液；形成闭合回路。2原电池正、负极判断“四方法”：(1)负极：活泼性较强的金属；流出电子的一极；发生氧化反应的一极；阴离子移向的一极。(2)正极：活泼性较弱的金属或导电的非金属(碳棒)；流入电子的一极；发生还原反应的一极；阳离子移向的一极。原电池的基础知识自学教材填要点1原电池(1)概念：将化学能转化为电能的装置。(2)实质：利用能自发进行的氧化还原反应，把化学能转化为电能。2原电池工作原理(以锌铜原电池为例)装置示意图现象锌片逐渐溶解，铜片上有红色物质生成，电流表指针发生偏转电极Zn电极Cu电极电极名称负极正极得失电子失电子得电子电
2、子流向流出流入反应类型氧化反应还原反应电极反应式Zn2e=Zn2Cu22e=Cu总反应式ZnCu2=Zn2Cu3.盐桥(1)成分：含有KCl饱和溶液的琼脂。(2)离子移动方向：Cl移向ZnSO4溶液(负极区)，K移向CuSO4溶液(正极区)。(3)作用：使两个半电池形成通路，并保持两溶液的电中性。4原电池形成的条件(1)两个活泼性不同的电极；(2)电解质溶液；(3)形成闭合回路；(4)能自发地发生氧化还原反应。师生互动解疑难(1)原电池正、负极的判断方法： (2)盐桥的作用：通过离子在盐桥中的定向移动，使两个隔离的电解质溶液连接起来，可使电流持续传导。使用盐桥是将两个半电池完全隔开，使副反应减
3、至最低程度，可以获得单纯的电极反应。有利于最大程度地将化学能转化为电能。(3)原电池的电极类型不仅跟电极材料有关，还与电解质溶液的性质有关，如MgAl电极在稀硫酸中构成原电池时，Mg作负极，Al作正极，但若以NaOH溶液为电解质溶液，则Al为负极，Mg为正极。1下列装置中，能构成原电池的是()解析：酒精为非电解质，A错误；选项B中未使用盐桥，没有形成闭合回路；C项中两个电极材料相同，不能形成原电池。依据原电池的构成条件可知D正确。答案：D原电池原理的应用自学教材填要点1加快化学反应速率构成原电池的反应速率比直接接触的反应速率快。如实验室制H2时，粗锌比纯锌与稀H2SO4反应快，或向溶液中滴入几
4、滴CuSO4溶液，反应加快。2比较金属的活动性强弱对于酸性电解质，一般是作负极的金属为较活泼的金属，作正极的金属是相对较不活泼的金属。3设计原电池(1)理论上，任何一个自发的氧化还原反应，都可以设计成原电池。(2)设计示例：设计思路实例以自发进行的氧化还原反应为基础2FeCl3Cu=2FeCl2CuCl2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(负极)：Cu2e=Cu2还原反应(正极)：2Fe32e=2Fe2以两极反应为原理，确定电极材料及电解质溶液负极材料：Cu正极材料：石墨或铂电解质溶液：FeCl3(aq)画出示意图师生互动解疑难(1)为获得持续、稳定、较
5、强的电流，所选用的电解质溶液一般能与负极发生氧化还原反应，而且使用盐桥将两个半电池连通。(2)设计原电池有以下两个关键点。电解质溶液：一般能与负极反应或者溶解在溶液中的物质(如O2)与负极反应。电极材料：一般较活泼的金属作负极，较不活泼的金属或非金属作正极。(3)设计原电池时，若氧化还原方程式中无明确的电解质溶液，可用水做电解质，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设计原电池Zn2Fe3=Zn22Fe2，在方框中画出能形成稳定电流的半电池形式的装置图(标出电极材料、电解质溶液)负极：_，电极反应：_；正极：_，电极反应：_。解析：分析元
6、素化合价的变化可知，Zn为负极，比Zn活泼性差的金属或非金属石墨等作正极，选择与电极材料有相同离子的溶液作电解质溶液。答案：见右图ZnZn2e=Zn2Pt2Fe32e=2Fe2主题1：铜锌原电池装置中盐桥的作用是什么？装有KCl溶液的盐桥中离子移动的方向如何？甲盐桥的作用是离子通道，使原电池形成闭合回路乙盐桥可以使由它连接的两溶液保持电中性，否则锌盐溶液会由于锌的溶解带上正电荷，铜盐溶液会由于铜的析出带上负电荷丙盐桥中的阳离子(K)向正极(Cu极)移动，阴离子(Cl)向负极(Zn极)移动主题2：实验室用锌与稀H2SO4反应制取H2，如何加快该反应的反应速率？甲增大稀H2SO4的浓度，(但不能成
7、为浓H2SO4)，升高温度及将锌粒改为锌粉乙将纯锌改为粗锌丙往稀H2SO4中加入少量CuSO4溶液原电池的构成条件例1下列装置中，电流表指针能发生偏转的是()解析A项中锌电极和乙烧杯中的电解质溶液不能发生氧化还原反应，不能构成原电池，A项错误；B项中冰醋酸不导电，不构成原电池，B项错误；C项中装置符合构成原电池的条件，但两极直接接触，相当于短路，因此电路中无电流，C项错误。答案D原电池的判断方法(1)先分析有无外接直流电源，无外接直流电源的可能是原电池。(2)然后依据原电池的形成条件判断装置是否为原电池，方法如下：1.B项中若将冰醋酸改为醋酸水溶液，电流表指针能否发生偏转？提示：电流表指针能发
8、生偏转。因为醋酸水溶液为电解质溶液，符合原电池的构成条件。原电池的工作原理例2(2010广东高考)铜锌原电池(如图)工作时，下列叙述正确的是() A正极反应为Zn2e=Zn2B电池反应为ZnCu2=Zn2CuC在外电路中，电子从负极流向正极D盐桥中的K移向ZnSO4溶液解析电池的正极得电子，A选项错误；结合该电池的装置图可知，该过程中的氧化还原反应为ZnCu2=Zn2Cu，B选项正确；外电路中，电子从负极流向正极，C选项正确；左烧杯中由于Zn失去电子形成Zn2，使得该烧杯中正电荷的离子增加，为维持电中性，K应该通过盐桥流向CuSO4所在的右烧杯，D选项错误。答案BC原电池电解质溶液中离子移动方
9、向的规律：(2012苏州模拟)将铁片和银片用导线连接置于同一稀盐酸溶液中，并经过一段时间后，下列叙述中正确的是()A负极有Cl2逸出，正极有H2逸出B负极附近Cl的浓度减小C正极附近Cl的浓度逐渐增大D溶液中Cl的浓度基本不变解析：在该原电池中，Fe为负极，电极反应为Fe2e=Fe2，Ag为正极，电极反应为2H2e=H2，Cl移向负极，但整个溶液中Cl的浓度基本保持不变，D正确。答案：D原电池原理的应用例3把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线相连组成原电池。若a、b相连时，a为负极。c、d相连时，电流由d到c。a、c相连时，c极上产生大量气泡。b、d相连时，b极上有大量气泡产生，则四
10、种金属的活动性顺序由强到弱的为()Aabcd BacdbCcabd Dbdca解析根据原电池原理，作为负极的金属的活动性比正极金属的活动性强。电子流动方向是负极流向正极，电流方向与电子流动方向相反，溶液中的H在正极上得电子生成H2，因此可依次作出如下判断：活动性ab，cd，ac，db，综合得到结论：金属活动性顺序为acdb，所以B项正确。答案B利用原电池原理比较a、b两种金属活动性强弱的方法：将金属a和b用导线相连后插入稀H2SO4或b的可溶性盐溶液中，观察到a极溶解，b极上产生气泡或质量增加，则a作负极，b作正极，即金属活泼性ab。2将Mg、Al两种金属用导线相连浸入NaOH溶液中，Al片溶
11、解而Mg片上产生气泡，能否据此判断Mg、Al的活泼性？提示：不能，尽管Mg比Al活泼，但Mg与NaOH溶液不反应，而Al与NaOH溶液发生氧化还原反应，在Mg、Al和NaOH溶液构成的原电池中，Al作负极。随堂基础巩固1如图所示的装置能构成原电池产生电流的是()解析：A项中的电极相同；C项中未构成闭合回路；D项中酒精是非电解质。答案：B2下列反应不可用于设计原电池的是()ANaOHHCl=NaClH2OB2CH3OH3O22CO24H2OCZn2HCl=ZnCl2H2D4Al3O26H2O=4Al(OH)3解析：只有氧化还原反应才能设计成原电池。NaOH与HCl的反应为非氧化还原反应。答案：A
12、3在如图所示的水果电池中，外电路上的电流从X电极流向Y电极。若X为铁，则Y可能是()A锌 B石墨C银 D铜解析：电流的方向与电子的移动方向相反，由已知条件知电子由Y电极流向X电极，因此Y电极的金属活动性强于铁，故Y电极只能为选项中的锌。答案：A4判断下列描述的正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)在原电池构成的闭合回路中，电子从原电池的正极通过导线流向负极。()(2)原电池的正极一定是化学性质较不活泼的金属。()(3)原电池工作时，正极上发生的是氧化反应。()(4)由Cu、Zn作电极与CuSO4溶液构成的原电池中，Cu是负极。()答案：(1)(2)(3)(4)5为了避免锌片与Cu2直接接触
13、发生反应而影响原电池的放电效率，有人设计了如下装置，按要求完成以下填空：(1)此装置工作时，可以观察到的现象是_，电池总反应式为_。(2)以上电池中，锌和锌盐溶液组成_，铜和铜盐溶液组成_，中间通过盐桥连接起来。(3)电池工作时，硫酸锌溶液中SO向_移动，硫酸铜溶液中SO向_移动。(4)此盐桥内为饱和KCl溶液，盐桥是通过_移动来导电的。在工作时，K移向_。解析：该装置为锌铜原电池，总反应式为：ZnCu2=CuZn2，电池工作时，观察到电流计指针发生偏转，锌片不断溶解，铜片上有红色物质析出，其中Zn与ZnSO4溶液组成锌半电池，Cu与CuSO4溶液组成铜半电池。电池工作时，ZnSO4溶液中SO
14、向负极(锌电极)移动，CuSO4溶液中SO向盐桥移动，而盐桥中，K向正极区(CuSO4溶液)移动，Cl向负极区(ZnSO4溶液)移动，这样靠离子的移动形成闭合回路而导电。答案：(1)电流计指针发生偏转，锌片逐渐溶解，铜片上有红色物质析出ZnCu2=Zn2Cu(2)锌半电池铜半电池(3)锌电极盐桥(4)离子正极区(CuSO4溶液)课时跟踪训练(时间45分钟满分60分)一、选择题(本题包括7小题，每小题3分，共21分)1(2011山东德州高二检测)持续的低温大雪使我国北方地区的“暖宝宝”成为紧俏商品。暖宝宝(如图所示)采用的是铁的“氧化放热”原理，使其发生原电池反应，铁粉在原电池中充当()A负极
15、B正极C阴极 D阳极解析：在由铁粉、水、活性炭、蛭石、食盐形成的原电池中，活泼金属Fe作负极。答案：A2100 mL浓度为2 molL1的盐酸跟过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成H2的总量，可采用的方法是()A加入适量6 molL1的盐酸B加入几滴CuCl2溶液C加入适量蒸馏水D加入适量的NaCl溶液解析：Zn置换出CuCl2中的Cu，CuZn稀盐酸构成原电池，加快了反应速率，同时也不影响产生H2的量。答案：B3可以将反应ZnBr2=ZnBr2设计成原电池，下列4个电极反应：Br22e=2Br，2Br2e=Br2，Zn2e=Zn2，Zn22e=Zn，其中表示放电时负极和正极反应的分别
16、是()A和 B和C和 D和解析：放电时负极为Zn，失电子被氧化，正极为Br2，得电子被还原。答案：C4(2011广东六校联考)下图是Zn和Cu组成的原电池示意图，某小组做完该实验后，在读书卡片上记录如下，卡片上描述合理的是()卡片No. 10Date：2012311实验记录：导线中电流方向：锌铜铜极上有气泡产生锌片变薄实验结论：Zn为正极，Cu为负极铜比锌活泼H向铜片移动A BC D解析：由图可知，该电池反应为ZnH2SO4=ZnSO4H2，活泼金属Zn作负极，Cu作正极；外电路电流的方向为正极流向负极，、错误；Zn失去电子被氧化，溶解成Zn2，失去的电子经外电路流向正极，溶液中的H在正极板上
17、得到电子，析出H2，、正确。答案：D5双选题(2011聊城高二检测)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YB若两电极分别为Fe和碳棒，则X为碳棒，Y为FeCX极上发生的是氧化反应，Y极上发生的是还原反应D若两电极都是金属，则它们的活动性顺序为XY解析：由图示电子流向知X为负极，Y为正极，则电流方向为Y外电路X，故A错；若两电极分别为Fe和碳棒，则X为铁，Y为碳棒，B错；负极上失去电子发生氧化反应，正极上得电子发生还原反应，C正确；若两电极均为金属，活泼金属作负极，故有活动性XY。答案：CD
18、6双选题一个原电池总反应为ZnCu2=Zn2Cu，该电池材料及电解质溶液可能是()正极负极电解质溶液AZnCuCuCl2BCuZnH2SO4CCuZnCuSO4DFeZnCuSO4解析：原电池总反应：ZnCu2=Zn2Cu，可得出其负极反应：Zn2e=Zn2(氧化反应)，正极反应：Cu22e=Cu(还原反应)，因此负极材料只能是Zn，正极为Cu2得电子还原成Cu，电解质应为可溶性铜盐，正极材料为活泼性比Zn弱的Cu、Fe(或C、Pt)等。答案：CD7如下图所示装置中，观察到电流计指针偏转，M棒变粗，N棒变细，由此判断下表中所列M、N、P物质，其中可以成立的是()MNPAZnCu稀硫酸BCuFe
19、稀盐酸CAgZn硝酸银溶液DZnFe硝酸铁溶液解析：从题设条件，M棒变粗，N棒变细分析：M棒为原电池正极，N棒为原电池负极；N棒金属材料的活泼性要大于M棒材料的活泼性；电解质溶液中所含阳离子必须能在M棒上析出。只有C项符合，负极材料Zn溶解，变细；Ag被还原，在正极材料Ag表面析出，变粗。答案：C二、非选择题(本题包括4小题，共39分)8(8分)如图所示：(1)当K断开时，_片上有气泡产生，生成气体对应的离子方程式为_。(2)当K闭合时，_片上有气泡。生成气体对应的反应式为_。解析：(1)K断开时，Zn与盐酸直接发生置换反应，离子方程式为Zn2H=Zn2H2。(2)K闭合时，Zn、Cu和盐酸构
20、成原电池，Cu为正极，电极反应为2H2e=H2，因此铜片上产生气体。答案：(1)锌Zn2H=Zn2H2(2)铜2H2e=H29(10分)A、B、C、D四种金属按下表中的装置图进行实验。装置现象二价金属A不断溶解C的质量增加A上有气泡产生根据实验现象回答下列问题：(1)装置甲中负极的电极反应是_。(2)装置乙中正极的电极反应是_。(3)装置丙中溶液的pH_(填“变大”、“变小”或“不变”)。(4)四种金属活动性由强到弱的顺序是_。解析：甲、乙、丙均为原电池装置。依据原电池原理，甲中A不断溶解，则A为负极、B为正极，活动性AB；乙中C极质量增加，即析出Cu，则B为负极，活动性BC；丙中A上有气体即
21、H2产生，则A为正极，活动性DA，随着H的消耗，溶液pH逐渐变大。答案：(1)A2e=A2(2)Cu22e=Cu(3)变大(4)DABC10(9分)依据氧化还原反应：2Ag(aq)Cu(s)=Cu2(aq)2Ag(s)设计的原电池如图所示。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，发生的电极反应为_；X电极上发生的电极反应为_。(3)外电路中的电子是从_电极流向_电极。解析：原电池中负极上发生氧化反应，正极上发生还原反应，盐桥起到平衡电荷的作用。由总反应方程式可知电极X的材料是铜，发生氧化反应，电解质溶液Y是可溶性银盐，常用硝酸银。电极反应式表示为：负
22、极：Cu2e=Cu2，正极：2Ag2e=2Ag，电子由负极出发，经外电路流向正极。答案：(1)铜(或Cu)AgNO3溶液(2)正2Ag2e=2AgCu2e=Cu2(3)负(Cu)正(Ag)11(12分)如图所示装置，烧杯中盛有200 mL 1 molL1的CuSO4溶液。(1)负极为_，电极反应式为_。正极为_，电极反应式为_。(2)若初始时Zn片与Cu片质量相等，实验结束后，称得两极质量差为12.9 g，则反应中转移电子的物质的量为_，反应后溶液中溶质的物质的量浓度为_(忽略溶液体积的变化)。解析：(2)由ZnCu2=CuZn2可知：每转移2 mol e负极减少65 g锌，正极增加64 g铜，两极质量差为129 g。则当两极质量差为12.9 g时转移电子为0.2 mol。答案：(1)ZnZn2e=Zn2CuCu22e=Cu(2)0.2 molc(ZnSO4)0.5 molL1c(CuSO4)0.5 molL1
