高中化学选修4第4章电化学基础第一节原电池活动单

ZnCu×第四章电化学第一节原电池【学习目标】：1.了解原电池工作原理。2．掌握原电池正负极反应式和电池总反应式的书写。【活动过程】：活动一：探究原电池工作原理1.(1).查阅教材初步认识电化学。(2).阅读材料认识原电池：电能是现代社会中应用最广泛，使用最方便、污染最小的一种二次能源，又称电力。例如，日常生活中使用的手提电脑、手机、相机、摄像机……这一切都依赖于电池的应用。那么，电池是怎样把化学能转变为电能的呢？这就让我们用化学知识揭开电池这个谜。氧化还原反应的本质：氧化剂与还原剂之间发生电子转移的过程，电子转移引起化学键的重新组合，伴随着体系能量的变化。要使氧化还原反应释放的能量不通过热能而直接转化为电能，就要设计一种装置，使氧化反应和还原反应分别在两个不同的区域进行。如果要把可产生的电能以化学能的形式储存起来，这就是我们这节课要研究的重要知识点──原电池，这种装置可以将氧化还原反应的能量储存起来，类似于水库的蓄能。2.探究：实验步骤现象①．锌片插入稀硫酸②.铜片插入稀硫酸③锌片和铜片上端连接在一起插入稀硫酸(1).锌片和铜片分别插入稀硫酸中有什么现象发生？(2).锌片和铜片用导线连接后插入稀硫酸中，现象又怎样？为什么？(3).锌片的质量有无变化？溶液中c(H+)如何变化？(4).锌片和铜片上变化的反应式怎样书写？(5).电子流动的方向如何？稀硫酸3.总结原电池工作原理、组成原电池的条件。活动二：归纳原电池电极反应式及电池总反应式书写规律1．反应Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu:(1)设计一个原电池装置图并标明电极材料和电解质溶液：（2）写出电极反应式。2.Cu片、Ag片、AgNO3溶液组成的原电池原电池电极反应式及电池总反应式书分别是：归纳：活动三：探究带“盐桥”的原电池。将氧化还原反应Zn+Cu2+=Cu+Zn2+设计成电池：此电池的优点：能产生持续、稳定的电流。其中，用到了盐桥。什么是盐桥？盐桥中装有饱和的KCl溶液和琼脂制成的胶冻，胶冻的作用是防止管中溶液流出。盐桥的作用是什么？可使由它连接的两溶液保持电中性，否则锌盐溶液会由于锌溶解成为Zn2+而带上正电，铜盐溶液会由于铜的析出减少了Cu2+而带上了负电。盐桥保障了电子通过外电路从锌到铜的不断转移，使锌的溶解和铜的析出过程得以继续进行。导线的作用是传递电子，沟通外电路。而盐桥的作用则是沟通内电路。思考：关于如图所示的原电池，下列说法正确的是()A．电子从铜电极通过检流计流向锌电极B．盐桥中的阳离子向硫酸铜溶液中迁移C．锌电极发生还原反应，铜电极发生氧化反应D．铜电极上发生的电极反应是2H＋＋2e－===H2↑硫s酸铜硫酸铜硫酸铜硫酸铜【课堂反馈】1．在理论上不能用于设计原电池的化学反应是()A．H2SO4(aq)＋BaCl2(aq)＝2HCl(aq)＋BaSO4(s)ΔH＜0B．2CH3OH(l)＋3O2(g)―→2CO2(g)＋4H2O(l)ΔH＜0C．4Fe(OH)2(s)＋2H2O(l)＋O2(g)＝4Fe(OH)3(s)ΔH＜0D．3Cu(s)＋8HNO3(aq)＝3Cu(NO3)2(aq)＋2NO(g)＋4H2O(l)ΔH＜02.下列哪些装置能构成原电池？3.下列关于原电池的叙述正确的是（）A、构成原电池的正极和负极必须是两种不同的金属B、原电池是将化学能转变为电能的装置C、原电池中电子流出的一极是负极，该极被还原D、原电池放电时，电流的方向是从负极到正极4.如图所示的装置中，在产生电流时，以下说法不正确的是()A．Fe是负极，C是正极B．负极反应式为：Fe－3e－＝Fe3＋C．内电路中阴离子移向FeCl2溶液D．电流由石墨电极流向Fe电极5.把a、b、c、d四块金属浸泡在稀硫酸中，用导线两两相连可组成各种原电池。若a、b相连时，a为负极；c、d相连时，c为负极；a、c相连时，c为正极；b、d相连时，b为正极。则这四种金属的活泼性顺序由大到小为()A．abcdB．acbdC．acdbD．bdca6.宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池，其电池反应为2H2+O2=2H2O，电解质溶液为KOH，反应保持在高温下，使H2O蒸发，正确叙述正确的是：（）A．H2为正极，O2为负极B．电极反应（正极）：O2+2H2O+4e-=4OH-C．电极反应（负极）：2H2+4OH-=4H2O-4e-D．负极发生氧化反应，正极发生还原反应7.锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而受到了普遍重视，目前已研制成功多种锂电池，某种锂电池的总反应为：Li+MnO2==LiMnO2，下列关于该锂的电池说法中，正确的是（）A、Li是正极，电极反应为Li－e—==Li+B、Li是负极，电极反应为Li－e—==Li+C、Li是负极，电极反应为MnO2+e—==MnO2－D、Li是负极，电极反应为Li－2e—==Li2+8.原电池的电极反应不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法中不正确是（）A、由Al、Cu、稀H2SO4组成原电池，其负极反应式为：Al—3e—=Al3+B、由Mg、Al、NaOH溶液组成原电池，其负极反应式为：Mg—2e—=Mg2+C、由Fe、Cu、FeCl3溶液组成原电池，其负极反应式为：Fe—2e—=Fe2+D、由Al、Cu、浓硝酸组成原电池，其负极反应式为：Cu—2e—=Cu2+9.人造地球卫星用到的一种高能电池——银锌蓄电池，它在放电时的电极反应为：Zn+2OH––2e–＝ZnO+H2O，Ag2O+H2O+2e–＝2Ag+2OH–，下列叙述中，正确的是（）A、Ag2O是负极，并被氧化B、电流由锌经外电路流向氧化银C、工作时，负极区溶液pH减小,正极区pH增大D、溶液中OH-向正极移动，K+、H+向负极移动10.利用反应Zn＋2FeCl3===ZnCl2＋2FeCl2设计一个原电池。在下方画出实验装置图，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__________________________________________。11．甲、乙两位同学均想利用原电池反应验证金属的活动性顺序，并探究产物的有关性质，分别设计了如图所示的原电池，请完成下列问题：(1)甲池中正极上的实验现象是_______________________________________________。(2)乙池中总反应的离子方程式为____________________________________________。(3)上述实验证明了“利用金属活动性顺序表可直接判断原电池正负极”，这种作法________(填“可靠”或“不可靠”).答案：活动二：①有两种活动性不同的金属（或一种是非金属导体）作电极。②电极材料均插入电解质溶液中（能自发进行氧化还原反应）。③两极相连形成闭合电路。原电池的原理：较活泼的金属发生氧化反应，电子从较活泼的金属（负极）流向较不活泼的金属（正极）。活动三解析：该电池中Cu和Zn分别做正极和负极，分别对应还原反应和氧化反应；正极是Cu2＋＋2e－===Cu，电子从负极流出，经导线回到正极；电池中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。答案：B10.解析：将Zn＋2FeCl3===ZnCl2＋2FeCl2拆分为：Zn－2e－===Zn2＋(氧化反应)和2Fe3＋＋2e－===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：(实验装置图如下)Pt(或石墨)2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋ZnZn－2e－===Zn2＋11.解析：当稀硫酸是电解质溶液时，Mg作负极(活泼性MgAl)，Al作正极，电极上产生气泡；当NaOH溶液是电解质溶液时，Al作负极(Mg不与NaOH溶液反应)，总反应为：2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO－2＋3H2↑，通过本题可知原电池的两极与电解质溶液有关，电解质溶液不同，导致电极发生改变(正、负极变化)。答案：(1)产生气泡(2)2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO－2＋3H2↑(3)不可靠将两种金属电极连上电流表而构成原电池，利用电流表检测电流的方向，从而判断电子流动方向，由此确定原电池正负极