1、课时1 原电池的工作原理 课堂互动讲练 知能优化训练 课前自主学案 探究整合应用 课时1课前自主学案 自主学习 一、构成原电池的条件 1两个_不同的电极(材料可以是_或_)。2电极均插入_中。3构成_。4能自发地发生氧化还原反应。活泼性金属导电的非金属电解质溶液闭合回路二、原电池的工作原理(以铜锌原电池为例)装置 举例 Zn电极 Cu电极 现象 锌片逐渐溶解 铜片上有红色铜沉积 得失电子 _电子 _电子 失得正、负极判断 _极 _极 电子流向 流出 流入 反应类型 _反应 _反应 电极反应式 Zn2e=Zn2 Cu22e=Cu 总反应式 ZnCu2=Zn2Cu 盐桥的作用 使_通过，平衡两个半
2、电池中的电荷 负正氧化还原带电离子1构成原电池的化学反应有何特点？【提示】必须是自发的氧化还原反应。原电池是化学能转化为电能的装置，发生的反应必定是放热反应，即反应的焓变小于零。2在设计原电池时，怎样选取合适的电解质溶液和两个电极？问题探究【提示】(1)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中的阳离子应选择与电极材料相同的阳离子。(2)电极材料的选择：在原电池中，还原性较强的物质作为负极；氧化性较强的物
3、质作为正极。并且，原电池的电极必须导电。原电池中的负极必须能够与电解质溶液或电解质溶液中溶解的其他物质反应，容易失去电子，因此负极一般是活泼的金属材料。自主体验 解析：选C。C中的装置不能形成闭合回路。1下列装置不可以组成原电池的是()2下列反应不可用于设计成原电池的是()ACaCO32HCl=CaCl2CO2H2O B2CH3OH3O22CO24H2O CZn2HCl=ZnCl2H2 D4Al3O26H2O=4Al(OH)3 解析：选A。自发氧化还原反应理论上都可以设计成相应的原电池。但是A的反应为非氧化还原反应，所以不能设计成原电池。3现有铁片，某电极和稀硫酸，用导线连接成原电池，若使得铁
4、片溶解，而在另一电极上有大量气泡冒出，则这种电极材料可以是()锌片 铜片 铁片 石墨棒 A B CD 解析：选D。若使得铁片溶解，而在另一电极上有大量气泡冒出，则此电极应为原电池的正极，其活泼性应比铁差。课堂互动讲练 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内离子的定向移动方向判断。在原电池的电解质溶液内，阳离子移向的极是正极，阴离子移向的极
5、是负极。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。特别提醒：1.Mg、Al、NaOH溶液构成的原电池，Al为负极；2Fe(或Al)、Cu、浓硝酸构成的原电池，Cu为负极。例1 如图所示，X 为单质硅，Y 为金属铁，a 为NaOH 溶液，组装成一个原电池，下列说法正确的是()AX 为负极，电极反应为：Si4e=Si4BX 为正极，电极反应为：4H2O4e=4OH2H2CX 为负极，电极反应为：Si6OH4e=3H2ODY 为负极，电极反应为：Fe2e=Fe2【思路点拨】
6、解答本题要注意以下两点：(1)由氧化还原反应确定正负极。(2)根据反应物和产物确定电极反应式。【解析】硅、铁、NaOH溶液组成原电池时，Si为负极：Si4e6OH=3H2O；铁为正极：4H2O4e=4OH 2H2，总 反 应 式：Si 2NaOH H2O=Na2SiO32H2。【答案】C【易误警示】判断原电池电极类型容易出现的错误：判断电极时，不能简单地依据金属的活泼性来判断，要看反应的具体情况，如：Al在强碱性溶液中比Mg更易失电子，Al作负极，Mg作正极；Fe、Al在浓HNO3中钝化后，比Cu等金属更难失电子，Cu等金属作负极，Fe、Al作正极。变式训练1 有甲、乙两位学生均想利用原电池反
7、应检测金属的活动性顺序，两人均使用镁片和铝片作电极，但甲同学将电极放入6 mol/L的H2SO4溶液中，乙同学将电极放入6 mol/L的NaOH溶液中，如图：下列关于电极的判断正确的是()A甲中镁作负极，乙中镁作负极B甲中镁作负极，乙中铝作负极C甲中铝作正极，乙中铝作正极D甲中镁作负极，乙中铝作正极解析：选B。本题考查不同环境中原电池正负极的判断，同时探究影响原电池正负极的因素，要注意电解质溶液对电池反应的影响。甲中金属镁较金属铝容易失去电子，所以甲中金属镁作为原电池的负极；而乙中在碱性溶液中金属铝较金属镁更容易失去电子，所以乙中金属铝作为原电池的负极。答案为B。1加快氧化还原反应的速率例如：
8、在锌与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液能使产生H2的速率加快。2寻求和制造干电池和蓄电池等化学能源3比较金属活动性强弱例如：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ab。原电池原理的应用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设计化学电池例如：以2FeCl3Cu=2FeCl2CuCl2为依据，设计一个原电池。(1)将氧化还原反应拆成氧化反应和还原反应两个半反应，分别作原电池的负极和正极的电极反应式。负极：Cu2e=Cu2正极：2Fe3
9、2e=2Fe2(2)确定电极材料如发生氧化反应的物质为金属单质，可用该金属直接作负极；如为气体(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不如负极材料活泼。本例中可用铜棒作负极，用铂丝或碳棒作正极。(3)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溶液作电解液。(4)构成闭合回路。特别提醒：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。已知电极材料：铁、铜、银、石墨、锌、铝；电解质溶液：CuCl2溶液、F
10、e2(SO4)3溶液、硫酸。按要求回答下列问题：(1)电工操作上规定：不能把铜导线和铝导线连接在一起使用。请说明原因_。例2(2)若电极材料选铜和石墨，电解质溶液选硫酸铁溶液，外加导线，能否构成原电池？_。若能。请写出电极反应式，负极：_，正极：_(若不能，后两空不填)。(3)设计一种以铁和稀硫酸反应为原理的原电池，要求画出装置图(需标明电极材料及电池的正、负极)。【思路点拨】解答该题要注意以下三点：(1)原电池的负极金属失电子而被腐蚀。(2)自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。(3)画原电池装置图时要注意电解质溶液的表示。【解析】(1)当Cu、Al导线连接时，接触到潮湿的空气就易形成原电池
11、而被腐蚀。(2)因 为 FeCl3 能 与 Cu 发 生 反 应：2FeCl3 Cu=2FeCl2CuCl2，因此根据给出条件可以设计成原电池，其负极为Cu，反应为Cu2e=Cu2，正极为石墨，电极反应为2Fe32e=2Fe2。(3)因为反应为FeH2SO4=FeSO4H2，所以负极为Fe，正极可为Cu、Ag或石墨，电解质为稀硫酸，即可画出装置图。【答案】(1)二者连接在一起时，接头处在潮湿的空气中形成原电池而被腐蚀(2)能 Cu 2e =Cu2 2Fe3 2e=2Fe2(3)若(2)题中电极材料选铜和铁，则正、负极反应发生变化了吗？若改变，则应如何书写？互动探究【提示】因为铁比铜活泼，故此时
12、负极为Fe，电极反应为：Fe2e=Fe2，铜为正极，电极反应为2Fe32e=2Fe2，总电池反应为Fe2Fe3=3Fe2。变式训练2 利用反应Zn2FeCl3=ZnCl22FeCl2设计一个原电池。在下图方框内画出实验装置图，并指出正极材料为_，电极反应式为_；负极材料为_，电极反应式为_。解析：一般来说，自发的氧化还原反应都可以设计成相应的原电池。具体设计时，先将氧化还原反应拆分为两个半反应(即氧化反应和还原反应)，然后根据构成原电池的条件，选择合适的电极材料及适宜的电解质溶液，将两电极用导线连接插入电解质溶液形成闭合回路，即可成功设计原电池。将Zn2FeCl3=ZnCl22FeCl2拆分为
13、：Zn2e=Zn2(氧化反应)和2Fe32e=2Fe2(还原反应)；结合原电池的电极反应特点分析可知，该电池的负极应用锌，则正极所用材料活泼性应比锌弱，为保证Fe3在正极得电子，则电解质溶液为FeCl3等易溶的铁盐溶液。答案：Pt(或石墨)2Fe32e=2Fe2 Zn Zn2e=Zn2探究整合应用 原电池原理在高科技上的应用 抓住原电池的工作原理，即负极失电子，正极得电子。常见的有关信息题都会给出一新型电池进行设问，此类问题只要掌握原电池的本质就可迎刃而解。(2009年高考海南卷)Li-SOCl2电池可用于心脏起搏器，该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4-SOCl2。电池的总反
14、应可表示为：4Li2SOCl2=4LiClSSO2。请回答下列问题：(1)电池的负极材料为_，发生的电极反应为：_。(2)电 池 正 极 发 生 的 电 极 反 应 为：_。例(3)SOCl2易挥发，实验室中常用NaOH溶液吸收SOCl2，有Na2SO3和NaCl生成。如果把少 量 水 滴 到 SOCl2 中，实 验 现 象 是_，反应的化学方程式为：_。(4)组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行，原因是_。【解析】(1)根据该电池的总反应，可知Li发生氧化反应：Lie=Li，作为负极材料。(2)正极为SOCl2放电，电极反应为：2SOCl24e=4ClSSO2。(3)根据NaOH溶 液吸收 SOCl2的 产 物，可 以 推 断SOCl2与水反应生成SO2和HCl，HCl与空气中的水蒸气结合成盐酸小液滴，可以观察到有白雾产生。(4)由于负极材料Li易与H2O、O2反应，正极材料也易与H2O反应，因此组装该电池必须在无水无氧的条件下进行。【答案】(1)锂 Lie=Li(2)2SOCl24e=4ClSSO2(3)出现白雾，有刺激性气味气体生成 SOCl2H2O=SO22HCl(4)锂是活泼金属，易与H2O、O2反应，而且SOCl2也可与水反应