?4.1.1 原電池的工作原理（學(xué)案）

1．以銅鋅原電池為例，理解原電池的工作原理。
2．學(xué)會(huì)判斷原電池的正、負(fù)極。
3．掌握原電池反應(yīng)方程式和電極反應(yīng)式的書寫。

1．原電池正負(fù)極的判斷；
2．原電池原理；
3．原電池電極反應(yīng)方程式的書寫。

原電池是：______________________________________________________

一、原電池的工作原理
1、理清氧化還原反應(yīng)的兩條線索
（1）還原劑→____________電子→元素化合價(jià)____________→被氧化→發(fā)生氧化反應(yīng)。
（2）氧化劑→____________電子→元素化合價(jià)____________→被還原→發(fā)生還原反應(yīng)。
2、原電池的工作原理
原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，原電池內(nèi)發(fā)生的反應(yīng)屬于__________。
（1）正負(fù)極反應(yīng)式及反應(yīng)類型

原電池總反應(yīng)式：Zn＋2H＋==Zn2＋＋H2↑。
（2）電子流動(dòng)方向和電流方向
①外電路：電子由__________電極經(jīng)過(guò)導(dǎo)線流向__________電極，電流由銅電極流向Zn電極；
②內(nèi)電路：__________移向正極，__________移向負(fù)極。
3、原電池構(gòu)成的條件
具有活動(dòng)性不同的兩個(gè)電極，二者直接或間接地連在一起，插入電解質(zhì)溶液中，且能自發(fā)地發(fā)生氧化還原反應(yīng)。
下列圖示裝置能形成原電池的是④⑥⑦。


二、原電池的正負(fù)極的判斷
判斷依據(jù)
負(fù)極
正極
電極材料
__________
__________
反應(yīng)類型
__________
__________
電子流動(dòng)方向
__________
__________
離子流動(dòng)方向
__________
__________
電流方向
__________
__________
與電解質(zhì)溶液能否發(fā)生反應(yīng)
__________
__________
反應(yīng)現(xiàn)象
__________
__________
電極附近pH值變化
__________
__________
知識(shí)點(diǎn)二、電極方程式的書寫和原電池原理的應(yīng)用
一、原電池電極反應(yīng)方程式的書寫
1、一般電極反應(yīng)式的書寫方法
（1）定電極，標(biāo)得失。
按照負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，判斷出電極反應(yīng)產(chǎn)物，找出得失電子的數(shù)量。
（2）看環(huán)境，配守恒。
電極產(chǎn)物在電解質(zhì)溶液中應(yīng)能穩(wěn)定存在，如堿性介質(zhì)中生成的H＋應(yīng)讓其結(jié)合OH－生成水。電極反應(yīng)式要依據(jù)電荷守恒和質(zhì)量守恒、得失電子守恒等加以配平。
（3）兩式加，驗(yàn)總式。
兩電極反應(yīng)式相加，與總反應(yīng)方程式對(duì)照驗(yàn)證。
2、已知總反應(yīng)式，書寫電極反應(yīng)式
（1）分析化合價(jià)，確定正極、負(fù)極的反應(yīng)物與反應(yīng)產(chǎn)物。
（2）在電極反應(yīng)式的左邊寫出得失電子數(shù)，使得失電子守恒。
（3）根據(jù)質(zhì)量守恒配平電極反應(yīng)式。
（4）復(fù)雜電極反應(yīng)方程式=總電極反應(yīng)方程式-簡(jiǎn)單電極反應(yīng)方程式。
二、原電池原理的應(yīng)用
1、運(yùn)用原電池原理，加快化學(xué)反應(yīng)速率
如：實(shí)驗(yàn)室中用Zn與稀H2SO4反應(yīng)制取H2時(shí)，通常滴入幾滴CuSO4溶液。這樣做的原因是Zn與置換出的Cu、稀H2SO4構(gòu)成Zn與置換出的Cu、稀H2SO4構(gòu)成了原電池，加快了反應(yīng)的進(jìn)行。
2、運(yùn)用原電池原理，設(shè)計(jì)制造各種化學(xué)電源
3、運(yùn)用原電池原理，對(duì)金屬實(shí)行有效保護(hù)
例：為保護(hù)輪船船體或大壩閘門的過(guò)快腐蝕，通常在船體或閘門外殼上連接一塊比船體或閘門更活潑的金屬，以保護(hù)船體或閘門。
4、運(yùn)用原電池原理，判斷金屬的活動(dòng)性大小
作為原電池負(fù)極的金屬，金屬活動(dòng)性一般比作為正極的金屬活動(dòng)性強(qiáng)。
5、運(yùn)用原電池原理，判斷氧化還原進(jìn)行的方向
【練習(xí)】1．下列裝置中，屬于原電池的是( )

【練習(xí)】2．分析如圖所示的四個(gè)原電池裝置，下列結(jié)論正確的是(　　)

A．①②中Mg作負(fù)極，③④中Fe作負(fù)極
B．②中Mg作正極，電極反應(yīng)式為6H2O＋6e－==6OH－＋3H2↑
C．③中Fe作負(fù)極
D．④中Cu作正極，電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－==H2↑
【練習(xí)】練習(xí)3．銅片和鋅片用導(dǎo)線連接后插入稀硫酸中，鋅片是( )
A．陰極 B．正極 C．負(fù)極 D．陽(yáng)極
【練習(xí)】4．如圖所示的裝置中，金屬活動(dòng)性順序M位于氫之前，而N位于氫之后。下列敘述中不正確的是( )

A．N上有氣體放出
B．M為負(fù)極，N為正極
C．是化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置
D．導(dǎo)線中有電流通過(guò)，電流方向是由M到N
【練習(xí)】5．如圖所示，兩電極一為碳棒，一為鐵片，若電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，且a極上有大量氣泡生成，則以下敘述正確的是( )

A．a(chǎn)為負(fù)極，是鐵片，燒杯中的溶液為硫酸
B．b為負(fù)極，是鐵片，燒杯中的溶液為硫酸銅溶液
C．a(chǎn)為正極，是碳棒，燒杯中的溶液為硫酸
D．b為正極，是碳棒，燒杯中的溶液為硫酸銅溶液
【練習(xí)】6．有甲、乙兩個(gè)電極，用導(dǎo)線連接一個(gè)電流計(jì)，放入盛有丙溶液的燒杯中，電極乙的質(zhì)量增加，則裝置中可能的情況是( )
A．甲作負(fù)極，丙是硫酸銅溶液 B．甲作負(fù)極，丙是硫酸溶液
C．乙作負(fù)極，丙是硫酸銅溶液 D．乙作正極，丙是硫酸溶液
【練習(xí)】7．實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，298K時(shí)，在FeCl3酸性溶液中加少量鋅粒后，F(xiàn)e3＋立即被還原成Fe2＋。某夏令營(yíng)興趣小組根據(jù)該實(shí)驗(yàn)事實(shí)設(shè)計(jì)了如圖所示原電池裝置。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是( )

A．該原電池的正極反應(yīng)是Zn－2e－==Zn2＋
B．左燒杯中溶液的血紅色逐漸褪去
C．該電池鉑電極上有氣泡出現(xiàn)
D．該電池總反應(yīng)為3Zn＋2Fe3＋==2Fe＋3Zn2＋
【練習(xí)】8．有關(guān)下圖裝置的說(shuō)法中正確的是( )

A．銅為正極
B．石墨為正極
C．乙池中電極反應(yīng)式為＋4H＋＋e－==NO2↑＋2H2O
D．當(dāng)銅棒質(zhì)量減少6.4g時(shí)，甲池溶液質(zhì)量增加6.4g
【練習(xí)】9．如圖是一電池，下列有關(guān)說(shuō)法正確的是( )

A．該電池負(fù)極反應(yīng)為Fe2＋－e－==Fe3＋
B．當(dāng)有6.02×1023個(gè)電子轉(zhuǎn)移時(shí)，F(xiàn)e電極減少56g
C．石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng)
D．鹽橋中K＋移向右側(cè)FeCl3溶液
【練習(xí)】10．關(guān)于下圖所示的原電池，下列說(shuō)法正確的是( )

A．鋅是電池的負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng)
B．鹽橋中的陽(yáng)離子向硫酸銅溶液中遷移
C．電流從鋅電極通過(guò)電流計(jì)流向銅電極
D．銅電極上發(fā)生的電極反應(yīng)是2H＋＋2e－==H2↑

1．對(duì)于原電池的電極名稱，敘述錯(cuò)誤的是( )
A．發(fā)生氧化反應(yīng)的一極為負(fù)極 B．正極為電子流入的一極
C．比較不活潑的金屬為負(fù)極 D．電流流出的一極為正極
2．在如右圖所示的裝置中，a的金屬活潑性比氫強(qiáng)，b為碳棒，關(guān)于此裝置的各種敘述中不正確的是( )

A．碳棒上有氣體放出，溶液的酸性減弱 B．a(chǎn)是正極，b是負(fù)極
C．導(dǎo)線中有電子流動(dòng)，電子從a極到b極 D．a(chǎn)極上的電極反應(yīng)式為Zn－2e－==Zn2＋
3．在圖中的8個(gè)裝置中，屬于原電池的是( )

A．①②③⑤⑧ B．③④⑥⑦ C．④⑥⑦ D．③⑤⑦
4．關(guān)于下圖所示裝置，下列敘述中，正確的是( )

A．銅是負(fù)極，鋅片上有氣泡產(chǎn)生 B．鋅片逐漸減輕，銅片逐漸增重
C．電流從鋅片經(jīng)導(dǎo)線流向銅片 D．氫離子在銅片表面得電子被還原
5．關(guān)于下圖所示的原電池，下列說(shuō)法正確的是( )

A．電子從鋅電極通過(guò)電流表流向銅電極
B．鹽橋中的陰離子向硫酸銅溶液中遷移
C．鋅電極發(fā)生氧化反應(yīng)；銅電極發(fā)生還原反應(yīng)，其電極反應(yīng)是2H＋＋2e－==H2↑
D．取出鹽橋后，電流表仍會(huì)偏轉(zhuǎn)，銅電極在反應(yīng)前后質(zhì)量不變
6．鋅銅原電池裝置如圖所示，其中陽(yáng)離子交換膜只允許陽(yáng)離子和水分子通過(guò)，下列有關(guān)敘述正確的是( )

A．銅電極上發(fā)生氧化反應(yīng)
B．電池工作一段時(shí)間后，甲池的c(SO42-)減小
C．電池工作一段時(shí)間后，乙池溶液的總質(zhì)量增加
D．陰、陽(yáng)離子分別通過(guò)交換膜向負(fù)極和正極移動(dòng)，保持溶液中電荷平衡
7．如圖所示的裝置中，在產(chǎn)生電流時(shí)，以下說(shuō)法不正確的是( )

A．Fe是負(fù)極，C是正極
B．負(fù)極反應(yīng)式為Fe－3e－==Fe3＋
C．內(nèi)電路中陰離子移向FeCl2溶液
D．電流由石墨電極流向Fe電極
8．將質(zhì)量相等的鐵片和銅片用導(dǎo)線相連浸入500mL硫酸銅溶液中，構(gòu)成如下圖的裝置(以下均假設(shè)反應(yīng)過(guò)程中溶液體積不變)。

（1）鐵片上的電極反應(yīng)式為_____________________________________________。
（2）銅片周圍溶液會(huì)出現(xiàn)的現(xiàn)象_________________________________________。
（3）若2min后測(cè)得鐵片和銅片之間的質(zhì)量差為1.2g，計(jì)算導(dǎo)線中流過(guò)的電子的物質(zhì)的量為________mol。
9．A、B、C三個(gè)燒杯中分別盛有相同物質(zhì)的量濃度的稀硫酸。

（1）A中反應(yīng)的離子方程式為____________________________________________。
（2）B中Sn極為________極，電極反應(yīng)式為__________；Sn極附近溶液的酸性________(填“增大”、“減小”或“不變”)。B中Fe極為________極，電極反應(yīng)式為______________。
（3）C中被腐蝕的金屬是________，總反應(yīng)式為____________________________；
比較A、B、C中鐵被腐蝕的速率，由快到慢的順序是________________________。
10．如圖所示的銅－鋅原電池中，理論上應(yīng)觀察到的現(xiàn)象是：

（1）銅片_________________；鋅片_________________。
（2）寫出此時(shí)原電池的電極反應(yīng)式：
正極____________________，負(fù)極____________________。
（3）在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中，鋅片上也有氣泡產(chǎn)生(裝置連接正常)，其原因可能是_________。
【課前復(fù)習(xí)答案】化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置
【知識(shí)點(diǎn)填空答案】
失；升高；得；降低；氧化還原反應(yīng)；Zn；銅；；陽(yáng)離子；陰離子；
活動(dòng)性較強(qiáng)的金屬
活動(dòng)性較弱的金屬或能導(dǎo)電的非金屬
發(fā)生氧化反應(yīng)
發(fā)生還原反應(yīng)
電子流出極
電子流入極
陰離子移向的電極
陽(yáng)離子移向的電極
電流流入極
電流流出極
能自發(fā)發(fā)生氧化還原反應(yīng)的金屬
不能自發(fā)發(fā)生氧化還原反應(yīng)的金屬(非金屬)
電極溶解
電極增重或有氣泡放出
pH降低
pH升高
【練習(xí)答案】DBCDCABBDB
【檢測(cè)反饋答案】CBDDACB
8【答案】（1）Fe－2e－==Fe2＋（2）溶液顏色變淺（3）0.02
9【答案】（1）Fe＋2H＋==Fe2＋＋H2↑（2）正；2H＋＋2e－==H2↑；減?。回?fù)；Fe－2e－==Fe2＋；
（3）Zn；Zn＋H2SO4==ZnSO4＋H2↑；B、A、C。
10【答案】（1）有無(wú)色氣泡產(chǎn)生；逐漸溶解
（2）2H＋＋2e－==H2↑；Zn－2e－==Zn2＋
（3）鋅片含有雜質(zhì)，雜質(zhì)與鋅形成原電池產(chǎn)生氣泡

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第一節(jié) 原電池

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