高中化学 第1章 第3节 第1课时 原电池的工作原理学案 鲁科版选修.doc

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1、第3节化学能转化为电能——电池第1课时 原电池的工作原理[目标要求] 1.了解原电池的工作原理。2.能写出原电池的电极反应式和反应方程式。一、原电池1.原电池定义:将化学能转变为电能的装置。2.实质:将氧化还原反应的电子转移变成电子的定向移动。即将化学能转化成电能。3.简单原电池的构成条件①活泼性不同的两个电极,②电解质溶液,③形成闭合回路,④能自发进行的氧化还原反应。二、原电池的工作原理工作原理:利用氧化还原反应在不同区域内进行,以适当方式连接起来,获得电流。以铜锌原电池为例:1.在ZnSO4溶液中,锌片逐渐溶解,即Zn被氧化,锌原子失电子,形成Z

2、n2+进入溶液,从锌片上释放的电子,经过导线流向铜片;CuSO4溶液中,Cu2+从铜片上得电子,还原成为金属铜并沉积在铜片上。锌为负极,发生氧化反应,电极反应式为:Zn―→Zn2++2e-;铜为正极,发生还原反应,电极反应式为:Cu2++2e-―→Cu。总反应式为:Zn+Cu2+===Zn2++Cu,反应是自发进行的。2.闭合回路的构成:外电路:电子从负极到正极,电流从正极到负极;内电路:溶液中的阴离子移向ZnSO4溶液,阳离子移向CuSO4溶液。3.盐桥盐桥中通常装有含琼胶的KCl饱和溶液。当其存在时,随着反应的进行,Zn棒中的Zn原子失去电子成为

3、Zn2+进入溶液中,使ZnSO4溶液中Zn2+过多,带正电荷。Cu2+获得电子沉积为Cu,溶液中Cu2+过少,SO过多,溶液带负电荷。当溶液不能保持电中性时,将阻止放电作用的继续进行。盐桥的存在就避免了这种情况的发生,其中Cl-向ZnSO4溶液迁移,K+向CuSO4溶液迁移,分别中和过剩的电荷,使溶液保持电中性,反应可以继续进行。知识点一 原电池1.下列装置中能构成原电池产生电流的是(  )答案 B解析 A、D项中电极与电解质溶液之间不发生反应,不能构成原电池;B项符合原电池的构成条件,两电极发生的反应分别是Zn―→Zn2++2e-,2H++2e-―

4、→H2↑;C项中酒精不是电解质,故不能构成原电池。2.下列装置中,属于原电池的是(  )答案 D解析 利用组成原电池的条件分析;A项两电极相同;B项酒精为非电解质;C项缺少盐桥;E项有外加电源,只有D项符合。知识点二 原电池原理3.将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间,以下叙述正确的是(  )A.两烧杯中铜片表面均无气泡产生B.甲中铜片是正极,乙中铜片是负极C.两烧杯中溶液的pH均增大D.产生气泡的速率甲比乙慢答案 C解析 因乙杯中锌片和铜片没有接触,故不能构成原电池,A、B皆错;因甲烧杯中Zn、Cu用导线连接后构成原电池,加快了Z

5、n的溶解,故D错;又因两杯中的Zn都能与稀H2SO4反应产生H2而消耗H+,故C正确。4.下图是Zn和Cu形成的原电池,某实验兴趣小组做完实验后,在读书卡片上记录如下:在卡片上,描述合理的是(  )                  A.①②③B.③④⑤C.④⑤⑥D.②③④答案 B解析 本题考查了Zn、Cu和稀H2SO4构成的原电池的基本工作原理。Zn比Cu活泼,Zn为负极,电极反应式为Zn―→Zn2++2e-,Cu为正极,电极反应式为2H++2e-―→H2↑,每转移1mol电子,产生H20.5mol,电子由Zn流出,经导线流向Cu,溶液中H+向正极

6、移动,SO向负极移动,故选B。5.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。A、B相连时,A为负极;C、D相连时,D上有气泡逸出;A、C相连时,A极减轻;B、D相连时,B为正极。则四种金属的活动性顺序由大到小排列为(  )A.A>B>C>DB.A>C>B>DC.A>C>D>BD.B>D>C>A答案 C解析 金属组成原电池,相对活泼的金属失去电子作负极,相对不活泼的金属作正极。负极被氧化,质量减轻,正极发生还原反应,有物质析出,由题意得活动性A>B、A>C、C>D、D>B,故正确答案为C。知识点三 原电池应用6.控制

7、适合的条件,将反应2Fe3++2I-2Fe2++I2设计成如下图所示的原电池。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,甲中石墨电极上的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,乙中的石墨电极为负极答案 D解析 由反应2Fe3++2I-2Fe2++I2可知,反应开始时,甲中Fe3+发生还原反应,乙中I-发生氧化反应;当电流计读数为零时,则反应达到了平衡状态,此时在甲中溶入FeCl2固体,平衡向逆反应方向移动,乙中I2发生还原反应,则乙中石墨电极为正

8、极;故选D。7.已知电极材料:铁、铜、银、石墨、锌、铝;电解质溶液:CuCl2溶液、Fe2(SO4)3溶液、

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