2017-2018学年度高中化学 第四章 电化学基础 第一节 原电池学案 新人教版选修4.docVIP

第四章 电化学基础 第一节 原电池 [目标导航]　1.以铜锌原电池为例，理解原电池的工作原理。2.学会判断原电池的正、负极。3.掌握原电池反应方程式和电极反应式的书写。 一、原电池的工作原理 1．理清氧化还原反应的两条线索 (1)还原剂―→失电子―→元素化合价升高―→被氧化―→发生氧化反应。 (2)氧化剂―→得电子―→元素化合价降低―→被还原―→发生还原反应。 2．原电池构成的条件： (1)一看反应：看是否有能自发进行的氧化还原反应发生(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)。 (2)二看两电极：一般是活泼性不同的两电极。 (3)三看是否形成闭合回路，形成闭合回路需三个条件：①电解质溶液；②两电极直接或间接接触；③两电极插入电解质溶液中。 3．原电池是将化学能转化为电能的装置，原电池内发生的反应属于氧化还原反应。 (1)分析下图所示原电池装置并填空。 原电池总反应式：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑。 (2)电子流动方向和电流方向 ①外电路：电子由Zn电极经过导线流向铜电极，电流由铜电极流向Zn电极； ②内电路：阳离子移向正极，阴离子移向负极。 【合作探究】 1.(1)写出右图装置中电极反应式和总反应式。 答案　负极：Zn－2e－===Zn2＋ 正极：Cu2＋＋2e－===Cu 总反应式：Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu (2)随着时间的延续，电流表的指针偏转角度逐渐减小，最终没有电流通过，为什么？ 答案　由于锌片与CuSO4溶液直接接触，在反应一段时间后，难以避免溶液中有Cu2＋在锌片表面直接被还原，一旦有少量铜在锌片表面析出，即在负极(锌)表面也构成了原电池，进一步加速铜在负极表面析出，致使向外输出的电流减弱。当锌片表面完全被铜覆盖后，反应终止，也就无电流产生。 2．如图装置，可使原电池不断地产生电流，试分析其原理。 (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，经过导线流向铜片；CuSO4溶液中的Cu2＋从铜片上得到电子，被还原成为金属铜并沉积在铜片上；随着反应的进行，左边烧杯的溶液中c(Zn2＋)增大(填“增大”、“减小”或“不变”)，右边烧杯的溶液中c(Cu2＋)减小。同时，盐桥中的Cl－会移向ZnSO4溶液，K＋会移向CuSO4溶液，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。 (2)取出盐桥后，由于Zn原子失去电子成为Zn2＋进入溶液，使ZnSO4溶液因Zn2＋增加而带正电；同时Cu2＋获得电子成为金属铜沉淀在铜片上，使CuSO4溶液因SO相对增加而带负电。这两种因素均会阻止电子从锌片流向铜片，造成电流中断，构不成原电池。 3．在上题图中，盐桥的作用是什么？ 答案　(1)盐桥中通常装有含有琼脂的KCl饱和溶液，能使两个烧杯中的溶液连成一个通路。离子在盐桥中能定向移动，通过盐桥将两个隔离的电解质溶液连接起来，可使电流持续传导。 (2)使用盐桥是将两个半电池完全隔开，使副反应减至最低程度，可以获得单纯的电极反应，便于分析放电过程，有利于最大限度地将化学能转化为电能。  二、原电池原理的应用 【练一练】 1．有A、B、C、D四块金属片，进行如下实验：①A、B用导线相连后，同时浸入稀H2SO4中，A极为负极；②C、D用导线相连后，同时浸入稀H2SO4中，电流由D→导线→C；③A、C相连后，同时浸入稀H2SO4中，C极产生大量气泡；④B、D相连后，同时浸入稀H2SO4中，D极发生氧化反应。据此，判断四种金属的活动性顺序是(　　) A．A＞B＞C＞D B．A＞C＞D＞B C．C＞A＞B＞D D．B＞D＞C＞A 答案　B 解析　金属与稀H2SO4组成原电池，活泼金属为负极，失去电子发生氧化反应，较不活泼的金属为正极，H＋在正极表面得到电子生成H2；电子流动方向由负极→正极，电流方向则由正极→负极。在题述原电池中，A、B作电极的原电池中，A为负极，金属的活动性顺序为A＞B；C、D作电极的原电池中，C为负极，金属的活动性顺序为C＞D；A、C作电极的原电池中，A为负极，金属的活动性顺序为A＞C；B、D作电极的原电池中，D为负极，金属的活动性顺序为D＞B。综上可知，金属的活动性顺序为A＞C＞D＞B。 2．利用原电池原理，可以加快化学反应的进行，原因是氧化反应和还原反应分别在两极进行，溶液中的粒子运动时相互间的干扰小，使化学反应加快。如实验室中用Zn与稀H2SO4反应制取H2时，通常滴入几滴CuSO4溶液。这样做的原因是Zn与置换出的Cu、稀H2SO4构成了原电池，加快了反应的进行。 【合作探究】 1．在原电池中，负极的金属性一定比正极的金属性强吗？试举例说明。 答案　不一定。在判断原电