人教版新教材必修第二册 第六章第一节 化学反应与能量变化第2课时 学案Word文档下载推荐.docx

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①定义：

将化学能转变为电能的装置。

②工作原理（以铜－锌－稀硫酸原电池为例）：

③构成条件——“两极一液一线一反应”

a．两极——两种活泼性不同的金属（或一种为能导电的非金属）。

b．一液——电解质溶液。

c．一线——形成闭合回路。

d．一反应——能自发进行的氧化还原反应。

课堂互动探究

原电池的构成条件和工作原理

原电池原理的应用

1．加快氧化还原反应的速率

（1）原理：

原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，使溶液中离子运动时相互的干扰减小，使反应速率增大。

（2）实例：

实验室用Zn和稀硫酸反应制取氢气时，可滴入几滴硫酸铜溶液，形成原电池，加快反应速率。

2．比较金属活泼性强弱

一般原电池中，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。

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。

由原电池原理可知，金属活动性A>

B。

3．设计原电池

（1）首先将已知氧化还原反应拆分为两个半反应。

氧化反应：

还原剂－ne－===氧化产物；

还原反应：

氧化剂＋ne－===还原产物；

正极反应式＋负极反应式＝电池的总反应式。

（2）根据原电池的电极反应特点，结合两个半反应找出正负极材料及电解质溶液。

①电解质溶液的选择：

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能与负极发生反应（如空气中的氧气）。

②电极材料的选择：

在原电池中，一般选择活泼性较强的金属作为负极，活泼性较弱的金属或能导电的惰性材料作正极。

负极材料或还原性物质在负极上失去电子被氧化，氧化性物质在正极上得到电子被还原。

（3）实例：

典例题组训练

题组一　　　原电池的工作原理和形成条件

1．用铜片、银片、AgNO3溶液、导线构成一个原电池。

以下有关该原电池的叙述正确的是（　C　）

①在外电路中，电流由铜电极流向银电极

②正极反应为：

Ag＋＋e－===Ag

③将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同

A．①②B．①③

C．②③D．①②③

解析：

铜片、银片、AgNO3溶液，构成一个原电池，Cu作负极，Ag作正极，两极的电极反应分别为：

负极：

Cu－2e－===Cu2＋，正极：

2Ag＋＋2e－===2Ag，电子的流向是由负极流向正极，电流的方向和电子的流向相反，因此C正确。

故选C。

2．在如图所示的8个装置中，属于原电池的是④⑥⑦。

（填序号）

①②不是由两个电极构成的，③两电极的活动性应不同，⑤无电解质溶液，⑧不形成闭合回路，只有④⑥⑦满足形成原电池的三个条件，形成了原电池。

3．按下图装置进行实验，若x轴表示流入正极的电子的物质的量，则y轴可以表示（　A　）

①c（Ag＋）　②c（NO

）　③a棒的质量　④b棒的质量

⑤溶液的质量

A．①③B．②④

C．①③⑤D．②④⑥

根据图中装置可判断，Fe、Ag、AgNO3构成的原电池中，活泼金属Fe为负极，Ag为正极，Fe和硝酸银之间发生氧化还原反应，所以银离子浓度减小，硝酸根浓度不变，①正确、②错误；

在负极上金属铁本身失电子，即a棒质量减轻，③正确；

正极b棒上析出金属银，即b棒质量增加，④错误；

负极上金属铁本身失电子，正极Ag上析出金属银，所以溶液的质量是增加了Fe，但是析出了Ag，在转移电子数相等情况下，析出的金属质量多，所以溶液质量减轻，但不能为零，⑤错误。

故A正确。

题组二　　原电池的应用

4．铁及铁的化合物应用广泛，如FeCl3可用作催化剂、印刷电路铜板和外伤止血剂等。

（1）写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式：

2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋。

（2）若将

（1）中的反应设计成原电池，请画出原电池的装置图，标出正、负极，并写出电极反应式。

（装置如图所示）

正极反应：

Fe3＋＋e－===Fe2＋（或2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋）；

负极反应：

Cu－2e－===Cu2＋。

（3）某科研人员发现劣质不锈钢在酸中腐蚀缓慢，但在某些盐溶液中腐蚀现象明显。

请从提供的药品：

浓H2SO4、NaOH溶液、CuO、Cu中选择两种（蒸馏水可任选），设计最佳实验，验证劣质不锈钢易被腐蚀。

有关反应的化学方程式：

CuO＋H2SO4===CuSO4＋H2O，CuSO4＋Fe===FeSO4＋Cu；

劣质不锈钢腐蚀的实验现象：

不锈钢表面有红色物质生成。

由于Fe3＋具有较强的氧化性，能将铜氧化而溶解，所以将印刷电路铜板插入FeCl3溶液中时会发生反应生成FeCl2和CuCl2，其反应的离子方程式为2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋；

如果要将它设计成原电池，则应选用铜作原电池的负极，这样使铜与FeCl3溶液反应，再选一个比铜不活泼的金属或其他导电物质作正极，如选择银或石墨等作为正极材料；

由于劣质不锈钢在酸中腐蚀缓慢，但在某些盐溶液中腐蚀现象明显，所以应找一种盐溶液来与不锈钢反应，在所提供的四种物质中能形成盐的有三种：

浓硫酸和NaOH、浓硫酸和氧化铜、浓硫酸与铜。

但第一种形成的Na2SO4不与铁反应，第二种浓硫酸（或加水形成稀硫酸）和氧化铜反应后得到硫酸铜溶液，再与铁反应生成铜和硫酸亚铁溶液，第三种浓硫酸与铜反应也能得到硫酸铜，但同时会得到有毒气体二氧化硫，所以第二种方法最佳，最佳的方法是选择浓硫酸和氧化铜反应配制盐溶液。

5．某同学利用生活中或实验室中常用的物品，根据氧化还原反应知识和电化学知识，自己动手设计了一个原电池。

请填写下列空白：

（1）实验原理：

Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑

（2）实验用品：

电极（铁钉、铜钉）、稀硫酸、烧杯、导线、耳机（或者电流表）。

（3）实验装置如图。

（4）原电池设计及注意的问题：

①按如图所示装置连接好实验仪器，这时可以听见耳机发生“嚓嚓嚓……”的声音。

其原因是在原电池中，由化学能转化为电能，在耳机中又由电能转化为声音这种能量；

②如果将装置中的耳机改为电流表，则铁钉应该接电流表的负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋。

发生了氧化反应；

铜钉应该接电流表的正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，发生了还原反应。

原电池是将化学能转变为电能的装置，活泼金属作负极，发生氧化反应，不活泼材料作正极，发生还原反应。

电流表正极应接原电池正极，电流表负极应接原电池负极。

设计原电池步骤如下：

（1）以自发发生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。

（3）以两极反应为原理，确定电极材料以及电解质溶液。

（4）画出示意图。

核心素养

　原电池正、负极的判断

提醒：

原电池的正极和负极既与电极材料的性质有关，又与电解质溶液有关，不要形成活泼电极一定作负极的思维定势。

【例1】　（双选）某兴趣小组设计的简易原电池装置如图所示。

该电池工作时，下列说法正确的是（　　）

A．锌片作正极

B．铜片上有气泡产生

C．将电能转化为化学能

D．电子由锌片经导线流向铜片

【解析】　根据原电池的工作原理，活泼金属作负极，锌比铜活泼，锌片作负极，A错误；

铜片作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，铜片上有气泡冒出，B正确；

该装置为原电池装置，是将化学能转化成电能的装置，C错误；

根据原电池的工作原理，电子从负极经导线流向正极，即电子从锌片经导线流向铜片，D正确。

【答案】　BD

【例2】　图1是铜锌原电池示意图。

图2中，x轴表示实验时流入正极的电子的物质的量，y轴表示（　　）

A．铜棒的质量B．c（Zn2＋）

C．c（H＋）D．c（SO

）

【解析】　该装置构成了原电池，Zn是负极，Cu是正极。

A项，在正极Cu上溶液中的H＋获得电子变为氢气，Cu棒的质量不变，错误；

B项，由于Zn是负极，不断发生反应Zn－2e－===Zn2＋，所以溶液中c（Zn2＋）增大，错误；

C项，由于反应不断消耗H＋，所以溶液的c（H＋）逐渐降低，正确；

D项，SO

不参加反应，其浓度不变，错误。

【答案】　C