1、第四章电化学基础第一节原电池一、原电池氧化还原1.原电池原理(以锌铜原电池为例)(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 411 所示)。图 411(2)实验现象：有盐桥时电流表指针_；回到零点锌片_；铜片上有红色物质沉积；逐渐溶解取出盐桥后，电流表指针_。(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_。为正极，即电子流入极，电极反应式为_。偏转失去电子得到电子还原2.原电池形成的条件负极正极(1)两个活泼性不同的电极：相对活泼的金属作_，较不活泼的金属或非金属作_。(2)_溶液。电解质闭合氧化还原(3)形成_回路。(4)能自发地发生_反应。二、电极
2、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
3、铜片，CuSO4 溶液中的 Cu2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 412 所示)。图 4123.盐桥的作用常见的盐桥：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，
4、二者是相反的。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。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。
5、(2)几种常见的电极活泼性不同的两种金属，如铜锌原电池中的铜、锌两种金属；金属与非金属，如锌锰干电池中的锌和石墨；金属和化合物，如铅蓄电池中金属 Pb 和氧化铅；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。设计思路实例以自发的氧化还原反应为基础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3.设计思路：原电池的设计一定要满足
6、形成原电池的条件。其设计的具体步骤如下表所示：设计思路实例以两极反应为原理，确定电极材料及电解质溶液负极材料：Cu正极材料：石墨或比 Cu 不活泼的其他金属(汞除外)电解质溶液：FeCl3 溶液画出示意图续表原电池的基本理论【例 1】(2010 年广东理综，双选)铜锌原电池(如图41 3)工作时，下列叙述正确的是()。图 413名师点拨：原电池工作时，负极失去电子，发生氧化反应，电子经外电路由负极流向正极；正极得到电子，发生还原反应。由内电路离子的定向移动，盐桥中阳离子移向正极，阴离子移向负极。答案：BC1.(2011 年广东中山检测)下列各装置能组成原电池的是()。解析：A 中两个电极都是
7、Zn，活泼性相同，无法形成原电池；B 中满足原电池的形成条件，可形成原电池；C 中酒精是非电解质，在水溶液中不存在自由移动的离子，也不能形成原电池；D 中没有形成闭合回路，也不能形成原电池。答案：B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 ZnHg 合金组成的活性材料，电解质溶液为浓 KOH 溶液，它的电(1)原电池的负极材料是_。(2)写出两极的电极反应：_。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)
8、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_。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。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 WZ；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 种金属的活动性顺序是()。A.XZWYB.ZXYWC.XYZWD.YWZX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。
9、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：XY；Z、W 相连时电流方向是 WZ，则活泼性：ZW；X、Z 相连时 Z 极上产生大量气泡，X 为负极，则活泼性：XZ；W、Y 相连时，W 极发生氧化反应，Y 为正极，则活泼性：WY。综上所述，可以得出金属的活动性顺序是 XZWY。答案：A3.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 BD。则四种金属的活泼性顺序由大到小排列为()。CA.ABCDC.
10、ACDBB.ACBDD.BDCA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。2 mol65 g3.25 g22.4 LVx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。解得：V1.12 L，x0.1 mol。答案：1.12 0.14.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。返回
