4.1 原电池-2021-2022学年高中化学选修4【名师导航】同步Word教参(人教版)

第一节　原电池 目标与素养：1.以铜锌原电池为例，了解原电池的工作原理。(宏观辨识与变化观念)2.会正确判断原电池的正极和负极，能正确书写电极反应式和电池反应方程式。(科学探究与模型认知)3.了解原电池原理的应用。(科学精神与社会责任) 一、原电池工作原理 1．概念：将化学能转化为电能的装置，称为原电池，其反应实质是自发的氧化还原反应。 2．锌铜原电池工作原理 装置与 现象 锌片逐渐溶解，铜片上有红色物质析出，电流表指针发生偏转 电极名称 Zn电极—负极 Cu电极—正极 得失电子 失电子 得电子 电子流向 流出 流入 反应类型 氧化反应 还原反应 电极反 应式 Zn－2e－===Zn2＋ Cu2＋＋2e－===Cu 总反应式 Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu 3.盐桥 (1)成分：含有琼胶的KCl饱和溶液。 (2)离子移动方向：Cl－移向负极区，K＋移向正极区。 微点拨：盐桥作用：①通过离子在盐桥中的定向移动，使两个隔离的电解质溶液连接起来，可使电流持续传导。 ②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，有利于最大程度地将化学能转化为电能。提高原电池效率。 4．原电池的构成条件 二、原电池的设计 1．原电池的组成：原电池是由两个半电池组成，如锌铜原电池是锌半电池和铜半电池通过盐桥连接。 2．原电池设计关键 (1)外电路 负极(还原性较强的物质)正极(较稳定的金属或能导电的非金属)。 (2)内电路 将两极浸入电解质溶液中，使阴、阳离子做定向移动。阴离子移向负极，阳离子移向正极。 1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)任何自发的放热反应均可设计原电池反应。 (　　) (2)原电池反应将氧化反应和还原反应分在不同区域同时进行。 (　　) (3)盐桥中的阴离子移向正极区域，使正极区溶液呈电中性。 (　　) (4)Fe—CuSO4(aq)—Cu形成的原电池的负极反应为Fe－3e－===Fe3＋。 (　　) [答案]　(1)×　(2)√　(3)×　(4)× 2．对于原电池的电极名称，叙述错误的是(　　) A．发生氧化反应的一极为负极 B．正极为电子流入的一极 C．比较不活泼的金属为负极 D．电流流出的一极为正极 [答案]　C 3．有下列装置 A　　　　　　　　B C　　　　　　　　D 其中是原电池的是____________________，两极反应式：负极__________________，正极：__________________。 [答案]　D　Zn－2e－===Zn2＋　2H＋＋2e－===H2↑ 原电池的原理 模型认知：原电池正负极判定思路 1．锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是(　　) A．铜电极上发生氧化反应 B．电池工作一段时间后，甲池的c(SO)减小 C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加 D．阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡 C　[A.Cu作正极，电极上发生还原反应，错误；B.电池工作过程中，SO不参加电极反应，故甲池的c(SO)基本不变，错误；C.电池工作时，甲池反应为Zn－2e－===Zn2＋，乙池反应为Cu2＋＋2e－===Cu，甲池中Zn2＋会通过阳离子交换膜进入乙池，以维持溶液中电荷平衡，由电极反应式可知，乙池中每有64 g Cu析出，则进入乙池的Zn2＋为65 g，溶液总质量略有增加，正确；D.由题干信息可知，阴离子不能通过阳离子交换膜，错误。] 2.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，乙中的石墨电极为负极 D　[由题图并结合原电池原理分析可知，Fe3＋得电子变为Fe2＋被还原，I－失去电子变为I2被氧化，所以A、B项正确；电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态，C项正确；在甲中溶入FeCl2固体，对于2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2，平衡向逆反应方向移动，此时Fe2＋被氧化，I2被还原，故甲中的石墨电极为负极，乙中的石墨电极为正极，D错误。] 对于可逆反应，当改变条件，平衡移动的方向不同时，电极的正负互换，电流方向相反。当达到平衡时，I＝0。 原电池原理的应用 1.加快氧化还原反应的速率 如：在锌与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液，能使产生H2的速率加快。 2．比较金属活动性强弱 注意：对于“Mg—NaOH(aq)—Al”原电池负极为Al，对于“Cu—浓HNO3—Al(