第四章 化学反应与电能-2021-2022学年新教材高中化学选择性必修1【新课程同步训练】学习手册（人教版）

学 第四章 化学反应与电能 温馨提示 知 识 梳 理 知识点 1 原电池的工作原理 1. 原电池的工作原理 2. 原电池的构成条件 （ 1 ） 有可自发进行的氧化还原反应。 （ 2 ） 有两个活动性不同的导体作电极。 （ 3 ） 有合适的电解质溶液。 如果是通过盐桥连接的 双液原电池， 负极区一般为氧化产物的溶液， 正极区一般为含氧化剂的溶液。 （ 4 ） 形成闭合回路 （两电极用导线相连或直接接 触， 并将其插入电解质溶液中）。 第一节 原电池 第四章 化学反应与电能 1. 盐桥： 盐桥中通常装有含琼胶的 KCl 饱和溶 液， K + 和 Cl - 可以在其中自由移动。 2. 取出盐桥时， 由于 Zn 棒中的 Zn 原子失去 电子成为 Zn 2＋ 进入溶液中， 使 ZnSO 4 溶液中 因 Zn 2＋ 增加而带正电荷； 同时 Cu 2＋ 获得电子 成为金属铜沉积在铜片上， 使 CuSO 4 溶液 中因 Cu 2＋ 减少， SO 2－ 4 相对增加而带负电荷。 当溶液不能保持电中性时， 将阻止放电作用 的继续进行。 3. 有盐桥存在时， 随着反应的进行， 盐桥中的 Cl － 向 ZnSO 4 溶液迁移， K ＋ 向 CuSO 4 溶液迁 移， 分别中和过剩的电荷， 使正负极区溶液 均保持电中性， 这样， 氧化还原反应得以持 续进行， 从而使原电池不断地产生电流。 原电池的电流是怎样产生的？ 在铜锌原电池中， 锌片上和 ZnSO 4 溶液中 都存在 Zn 2＋ 。 在锌片和溶液的接触面上， 水分 子与金属表面的 Zn 2＋ 相互吸引， 发生水合作 用， 使部分 Zn 2＋ 离开锌片进入溶液： Zn→Zn 2＋ ＋ 2e － ； 溶液中的 Zn 2＋ 也可以沉积到锌片的表面： Zn 2＋ ＋2e － →Zn 。 由于前一过程的趋势大于后一过程， 并且 锌片上的电子不能自由进入溶液， 因而锌片带 负电荷。 又由于异性电荷的吸引作用， 锌片上 的电子与溶液中的 Zn 2＋ 在金属—水界面的两侧 聚积， 最终在锌片和 ZnSO 4 溶液的界面达到溶 解与沉积的平衡状态： Zn Zn 2＋ ＋2e － 。 此时， 由于锌片与溶液的界面两侧电荷不均等， 便产 生了电势差。 铜原子和锌原子失电子的能力不同， 因此 铜电极和锌电极的溶解——沉积平衡状态不一 样， 两个电极材料与其溶液间的电势差不相 教材拓展 装置 示意图 现象 有盐桥存在时， 电流表指针发生偏转， 锌片 逐渐溶解， 铜片上有红色铜析出； 取出盐桥 时， 电流表指针回到零点 电极 Zn 电极 Cu 电极 电极名称 负极 正极 得失电子 失电子 得电子 电子流向 流出 流入 盐桥中 离子迁移 氯离子移向 ZnSO 4 溶 液 钾离子移向 CuSO 4 溶 液 反应类型 氧化反应 还原反应 电极反应式 Zn－2e － Zn 2＋ Cu 2＋ ＋2e － Cu 总反应式 Zn＋Cu 2＋ Zn 2＋ ＋Cu ZnSO 4 溶液 Zn CuSO 4 溶液 Cu A e - - + 电流计 盐桥 75 学 （人教版）高中化学选择性必修 1 3. 原电池原理的应用 （ 1 ） 加快氧化还原反应速率 在稀硫酸中加入少量硫酸铜溶液， 锌与硫酸铜 发生置换反应， 在锌的表面生成的铜与锌构成原电 池， 产生氢气的速率加快。 （ 2 ） 比较金属的活动性强弱 例如： 有两种金属 a 和 b ， 用导线连接后插入 稀硫酸中， 观察到 a 极溶解， b 极上有气泡产生。 根据电极反应现象判断出 a 是负极， b 是正极， 由 原电池原理可知， 金属活动性 a>b 。 （ 3 ） 用于金属的防护 如要保护一个铁闸， 可用导线将其与一锌块相 连， 使锌作原电池的负极， 铁闸作正极。 （ 4 ） 设计原电池 ① 设计依据 形成原电池的基本条件， 即是设计原电池的基 本依据。 ② 设计思路 a. 根据氧化还原反应方程式写出电极反应式； b. 确定两电极材料； c. 确定电解质溶液； d. 构成闭合回路。 （ 5 ） 寻求和制造干电池和蓄电池等化学能源 知识点 2 化学电源 1. 一次电池 （ 1 ） 特点： 一次电池的电解质溶液制成胶状， 不流 动， 也叫做干电池。 一次电池不能充电， 不 能反复使用。 （ 2 ） 常见一次电池： 碱性锌锰电池。 ① 构造与原理 碱性锌锰电池的负极是锌， 正极是 MnO 2 ， 电 解质是 KOH ， 其电极反应如下： 负极： Zn＋2OH － －2e － Zn （ OH ） 2 正极： 2MnO 2 ＋2H 2 O＋2e － 2MnOOH＋2OH － （氢氧化氧锰） 总反应： Zn＋2MnO 2 ＋2H 2 O 2MnOOH＋Zn （ OH ） 2 ② 特点： 碱性锌锰电池比