选修四 第四章第一节 原电池

思考:这个装置利用了什么原理?第四章电化学基础第一节原电池一、原电池及其工作原理：1.定义：化学能转化为电能的装置为原电池。原电池负极：相对活泼的电极正极：相对不活泼的电极为正极原电池负极：正极：失电子的氧化反应得电子的还原反应2.电极名称：3.电极反应：4.原电池的形成条件(4)形成闭合回路。（1）能自发地发生的氧化还原反应：①电极和电解质溶液②两电极上分别有还原剂和氧化剂（燃料电池）（2）电解质溶液：参与电极反应或构成内电路（3）两导体作电极：①活动性不同的金属（或一种金属和一种非金属导体石墨），与电解质溶液反应的活泼金属为负极。②两不活泼的导体－石墨或Pt等。（燃料电池电极）5.定向移动方向：电子、离子原电池“负极给出电子，并流向正极”必发生失电子的氧化反应必发生得电子的还原反应例1.下列哪几个装置能形成原电池？CuFeH2SO4CuZnH2SO4CuFeNaCl溶液CuFeNaCl溶液CuZn酒精CuZnH2SO4H2SO4ABCDEFMnZnZ4OS2HNnZCu4OS2CuCuSO4例2.在盛有稀H2SO4的烧杯中放入用导线连接的锌片和铜片，下列叙述正确的是()(A)正极附近的SO42－离子浓度逐渐增大(B)电子通过导线由铜片流向锌片(C)正极有O2逸出(D)铜片上有H2逸出D1.某金属能跟稀盐酸作用发出氢气，该金属与锌组成原电池时，锌为负极，此金属是()A.MgB.FeC.AlD.CuB2.由铜锌和稀硫酸组成的原电池工作时，电解质溶液的pH()A.不变B.先变大后变小C.逐渐变大D.逐渐变小C例3.市场上出售的“热敷袋”，其主要成分是：铁屑、炭粉、木屑与少量NaCl、水等。它在使用之前，需要塑料袋与空气隔绝。使用时开启塑料袋上的小孔，轻轻揉搓就会有热量放出。当使用完后还会发现有铁锈生成。(1)热敷袋使用时，为什么会放出热量？(3)试写出有关的电极反应式和化学方程式。(2)碳粉的主要作用是什么？氯化钠又起了什么作用？(1)热敷袋使用时，为什么会放出热量？(3)试写出有关的电极反应式和化学方程式。利用铁被氧气氧化时放热反应所放出的热量。负极：2Fe-4e-=2Fe2+正极：O2+2H2O+4e-=4OH-总反应：4Fe+3O2+6H2O=4Fe(OH)3(2)碳粉的主要作用是什么？氯化钠又起了什么作用？碳粉的主要作用是和铁粉、氯化钠溶液一起构成原电池，加速铁屑的氧化。氯化钠溶于水，形成了电解质溶液。1.单液单池原电池CuSO4CuZnA单液单池的缺点：1.效率不高（有热量损失）2.电流不稳定（短时间内衰减）3.外电路断开仍在反应。问题在哪儿？Zn与CuSO4接触如何改进？使Zn与CuSO4分开二、原电池的发展ZnSO4溶液CuSO4溶液ZnCu？A盐桥：装有饱和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）2.双液双池原电池盐桥的作用：（1）形成闭合回路；（2）平衡电荷；盐桥的优点：（1）能量转化率高；（2）产生持续稳定的电流；（3）防止自放电。二、原电池的发展氧化还原反应（本质：反应物之间有电子转移）负极（还原性）氧化反应失e-还原反应正极（氧化性）得e-电子e-电流结论:把氧化反应和还原反应分开在不同的区域进行，再以适当的方式连接起来，就可以获得电流。氧化反应Zn-2e=Zn2+铜锌原电池电解质溶液盐桥失e，沿导线传递，有电流产生还原反应2H++2e-=H2↑阴离子阳离子总反应：负极正极2H++2e-=H2↑Zn-2e-=Zn2+Zn+2H+=Zn2++H2↑Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑(离子方程式）（化学方程式）电极反应正极：负极：（氧化反应）（还原反应）阳离子外电路内电路强调：原电池的工作原理：例4.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。盐桥XYACuSO4溶液电流计Ag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。铜AgNO3溶液正Ag＋＋e－=AgCu-2e－=Cu2＋负(Cu)正(Ag)利用反应Zn+2FeCl3=2FeCl2+ZnCl2，设计一个单液原电池，一个双液原电池（使用盐桥），画出原电池的示意图，并写出电极反应。(+)(-)GZnPtFeCl3溶液负极（Zn）：Zn-2e-=Zn2+（氧化反应）正极（Pt或C）：2Fe3++2e-=2Fe2+（还原反应）(+)(-)盐桥ZnCZnCl2溶液FeCl3溶液G强调：原电池的设计请将氧化还原反应Cu+2Ag+=Cu2++2Ag设计成一个能产生持续、稳定电流的原电池装置。CuCuSO4AgAgNO3例5、判断右边原电池的正、负极，并写出电极反应式。AFeCl3溶液负极：Cu-2e－→Cu2+正极：2Fe3++2e-→2Fe2+－＋CuCMgAlA＋稀硫酸溶液NaOH溶液－稀硫酸：NaOH溶液2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑正极：6H2O+6e-﹦3H2↑+6OH-负极：2Al+8OH--6e-﹦2AlO2-+4H2O负极:Mg-2e-﹦Mg2+正极：2H++2e-﹦H2↑方法一：根据电极材料的性质确定。1.对于金属—金属电极，活泼金属是负极，不活泼金属是正极；2.对于金属—非金属电极，金属是负极，非金属是正极，如干电池等；3.对于金属—化合物电极，金属是负极，化合物是正极。方法二：根据电极反应的本身确定。失电子的反应→氧化反应→负极；得电子的反应→还原反应→正极。强调：电极的判断及电极反应式的书写练习：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为正极反应物，O2为负极反应物B．电极反应（正极）：O2+2H2O+4e-=4OH-C．电极反应（负极）：2H2+4OH-+4e-=4H2OD．负极发生氧化反应，正极发生还原反应BD关于如图所示装置的叙述中，正确的是A．铜是正极，铜片上有气泡产生B．铜片质量逐渐减少C．铜离子在铜片表面被还原D．电流从锌片经导线流向铜片C某原电池构造如下图所示。下列叙述正确的是A．在外电路中，电子由银电极流向铜电极B．取出盐桥后，电流计的指针仍发生偏转C．外电路中每通过0.1mol电子，铜的质量理论上减小6.4gD．原电池的总反应式为Cu+2AgNO3＝2Ag+Cu(NO3)2D控制适合的条件，将反应2Fe3++2I-⇌2Fe2++I2设计成如图所示的原电池。下列判断不正确的是A.反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应B.反应开始时，甲中石墨电极上Fe3+被还原C.电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态D.电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中石墨电极为负极D反应AsO43-+2I-+2H+⇌AsO33-+I2+H2O，现设计如下实验装置，进行下述操作：①I操作过程中C1棒上发生的反应为；②II操作过程中C2棒发生的反应为。I:向B杯内逐滴加入浓盐酸，发现微安表指针偏转；II:若改向B烧杯中滴加40%NaOH溶液，发现微安表指针与(I)实验的反向偏转。2I--2e-=I2AsO33-+2OH--2e-=AsO43-+H2O