人教版選修4 第4章第1節(jié) 原電池 學(xué)案 (6).doc

第一節(jié)原電池【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.以銅鋅原電池為例，熟悉原電池的工作原理。2.會(huì)正確判斷原電池的正極和負(fù)極。3.掌握原電池電極反應(yīng)式的書寫方法。一原電池的工作原理【新知導(dǎo)學(xué)】1. 按下圖所示裝置，完成實(shí)驗(yàn)并回答下列問題：(1)有關(guān)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是鋅片_，銅片_，cuso4溶液顏色_；電流表的指針_，裝置中的能量變化是_。該裝置稱作原電池。(2)原電池構(gòu)成的條件：具有_不同的兩個(gè)電極，二者直接或間接地連在一起，插入_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_。(3)電子流動(dòng)方向和電流方向外電路：電子由_電極經(jīng)過(guò)導(dǎo)線流向_電極，電流由_電極流向_電極。鋅電極為_極，銅電極為_極。內(nèi)電路：陽(yáng)離子移向正極，陰離子移向負(fù)極。(4)電極反應(yīng)：負(fù)極反應(yīng)式是_，發(fā)生_反應(yīng)；正極反應(yīng)式是_，發(fā)生_反應(yīng)；電池總反應(yīng)的離子方程式是_。2按下圖所示裝置完成實(shí)驗(yàn)，并回答下列問題：(1)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，能觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是鋅片_，銅片_；電流表指針_；cuso4溶液的顏色_。(2)離子移動(dòng)方向硫酸鋅溶液中：_向鹽橋移動(dòng)；硫酸銅溶液中：_向銅極移動(dòng)；鹽橋中：k移向_區(qū)(cuso4溶液)，cl移向_區(qū)(znso4溶液)。(3)若取出裝置中的鹽橋，電流表的指針是否還會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)？為什么？3實(shí)驗(yàn)結(jié)論：與問題1中的原電池裝置相比較，問題2中雙液原電池具有的特點(diǎn)：(1)具有鹽橋。取下鹽橋，_。(2)兩個(gè)半電池完全隔開，cu2無(wú)法移向鋅片，可以獲得_?！練w納總結(jié)】1.原電池原理原電池原理是將_進(jìn)行，還原劑在_極上失去電子發(fā)生_反應(yīng)，電子通過(guò)導(dǎo)線流向_極，氧化劑在_極上得到電子發(fā)生_反應(yīng)。2.原電池電極及電極反應(yīng)特點(diǎn)(1)_為電子流出極，相對(duì)活潑，通常是活動(dòng)性較_的金屬或某些還原劑，電極被_，發(fā)生_反應(yīng)。(2)_為電子流入極，相對(duì)不活潑，通常是活動(dòng)性較_的金屬或非金屬導(dǎo)體，一般是電解質(zhì)溶液中的氧化性強(qiáng)的離子被還原或電極上附著物本身被_，發(fā)生_反應(yīng)。3原電池的設(shè)計(jì)從理論上講，任何一個(gè)自發(fā)的氧化還原反應(yīng)都可以設(shè)計(jì)成原電池。關(guān)鍵是選擇合適的電解質(zhì)溶液和兩個(gè)電極。(1)電解質(zhì)溶液：一般能與_反應(yīng)，或者溶解在溶液中的物質(zhì)(如o2)與_反應(yīng)。(2)電極材料：一般較活潑的金屬作_，較不活潑的金屬或非金屬導(dǎo)體作_?！净顚W(xué)活用】1如圖，在盛有稀硫酸的燒杯中放入用導(dǎo)線連接的電極x、y，外電路中電子流向如圖所示，關(guān)于該裝置的下列說(shuō)法正確的是()a外電路的電流方向?yàn)閤外電路yb若兩電極分別為fe和碳棒，則x為碳棒，y為fecx極上發(fā)生的是還原反應(yīng)，y極上發(fā)生的是氧化反應(yīng)d若兩電極都是金屬，則它們的活動(dòng)性順序?yàn)閤y2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2h2e=h2d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)量不變二原電池的電極判斷及電極反應(yīng)式的書寫【新知導(dǎo)學(xué)】1原電池電極(正極、負(fù)極)的判斷依據(jù)有多種。試填寫下表：判斷依據(jù)正極負(fù)極電極材料電子流向電極反應(yīng)電極現(xiàn)象離子移向陽(yáng)離子移向陰離子移向2.將鐵片、銅片用導(dǎo)線連接后，置于稀硫酸中，形成原電池，其正極反應(yīng)式：_；負(fù)極反應(yīng)式：_；總反應(yīng)方程式：_。3有一紐扣電池，其電極分別為zn和ag2o，以koh溶液為電解質(zhì)溶液，電池的總反應(yīng)為znag2oh2o=2agzn(oh)2。(1)zn發(fā)生_反應(yīng)，是_極，電極反應(yīng)式是_。(2)ag2o發(fā)生_反應(yīng)，是_極，電極反應(yīng)式是_?！練w納總結(jié)】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)?！净顚W(xué)活用】3某電池的總反應(yīng)為fe2fe3=3fe2，能實(shí)現(xiàn)該反應(yīng)的原電池是()正極負(fù)極電解質(zhì)溶液acufefecl3溶液bcfefe(no3)2溶液cfeznfe2(so4)3溶液dagfecuso4溶液4.設(shè)計(jì)原電池zn2fe3=zn22fe2，在方框中畫出能形成穩(wěn)定電流的裝置圖(標(biāo)出電極材料、電解質(zhì)溶液)。負(fù)極：_，電極反應(yīng)： _。正極：_，電極反應(yīng)：_?！緦W(xué)習(xí)小結(jié)】【達(dá)標(biāo)檢測(cè)】1將純鋅片和純銅片按下圖所示方式插入同濃度的稀硫酸中一段時(shí)間，以下敘述正確的是()a兩燒杯中銅片表面均無(wú)氣泡產(chǎn)生b甲中銅片是正極，乙中銅片是負(fù)極c兩燒杯中溶液的ph均增大d產(chǎn)生氣泡的速率甲比乙慢2圖1是銅鋅原電池示意圖。圖2中，x軸表示實(shí)驗(yàn)時(shí)流入正極的電子的物質(zhì)的量，則y軸可以表示()a銅棒的質(zhì)量 bc(zn2)cc(h) dc(so)3用銅片、銀片、cu(no3)2溶液、agno3溶液、導(dǎo)線和鹽橋(裝有瓊脂kno3的u形管)構(gòu)成一個(gè)原電池。以下有關(guān)該原電池的敘述正確的是()在外電路中，電流由銅電極流向銀電極正極反應(yīng)為age=ag實(shí)驗(yàn)過(guò)程中取出鹽橋，原電池仍繼續(xù)工作將銅片直接浸入agno3溶液中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)與該原電池反應(yīng)相同a b c d4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中mg作負(fù)極，中fe作負(fù)極b中mg作正極，電極反應(yīng)式為6h2o6e=6oh3h2c中fe作負(fù)極d中cu作正極，電極反應(yīng)式為2h2e=h25(1)向等質(zhì)量的兩份鋅粉a、b中分別加入過(guò)量的稀h2so4，同時(shí)向a中加入少量cuso4溶液，下列產(chǎn)生氫氣的體積(v)與時(shí)間(t)的關(guān)系基本正確的是_。(2)甲、乙兩個(gè)燒杯中盛有等體積等濃度的兩份稀h2so4，分別加入足量的鋅粒，要保證產(chǎn)生h2的量不變而使甲燒杯中的反應(yīng)速率減慢、乙燒杯中的反應(yīng)速率加快，可向甲燒杯中加入的一種鹽是_(寫化學(xué)式，下同)，向乙燒杯中加入的一種鹽是_。6由a、b、c、d四種金屬按下表中裝置圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。裝置現(xiàn)象二價(jià)金屬a不斷溶解c極質(zhì)量增加a上有氣泡產(chǎn)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象回答下列問題：(1)裝置甲中負(fù)極的電極反應(yīng)式是_。(2)裝置乙中正極的電極反應(yīng)式是_。(3)裝置丙中溶液的ph_(填“變大”、“變小”或“不變”)。(4)四種金屬活動(dòng)性由強(qiáng)到弱的順序是_。答案精析一新知導(dǎo)學(xué)1(1)溶解加厚變亮變淺發(fā)生偏轉(zhuǎn)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能(2)活動(dòng)性電解質(zhì)溶液ad(3)鋅銅銅鋅負(fù)正(4)zn2e=zn2氧化cu22e=cu還原zncu2=zn2cu2(1)溶解加厚變亮發(fā)生偏轉(zhuǎn)變淺(2)zn2cu2正極負(fù)極(3)不偏轉(zhuǎn)。如果要使電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則該裝置中必須形成閉合回路。若取出鹽橋，很顯然該裝置未構(gòu)成閉合回路，電流表指針不會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)。3(1)無(wú)法形成閉合回路，反應(yīng)不能進(jìn)行，可控制原電池反應(yīng)的進(jìn)行(2)單純的電極反應(yīng)，有利于最大程度地將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能歸納總結(jié)1氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分開負(fù)氧化正正還原2(1)負(fù)極強(qiáng)氧化氧化(2)正極差還原還原3(1)負(fù)極負(fù)極(2)負(fù)極正極活學(xué)活用1d由圖示電子流向知x為負(fù)極，y為正極，則電流方向?yàn)閥外電路x，故a錯(cuò)；若兩電極分別為fe和碳棒，則x為fe，y為碳棒，b錯(cuò)；負(fù)極上失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，c錯(cuò)；若兩電極均為金屬，活潑金屬作負(fù)極，故有活動(dòng)性xy。2a鋅片作負(fù)極，銅片作正極，電子從負(fù)極流向正極，a選項(xiàng)正確；鹽橋中的陰離子向負(fù)極移動(dòng)，b選項(xiàng)錯(cuò)誤；負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，銅電極發(fā)生的反應(yīng)為cu22e=cu，c選項(xiàng)錯(cuò)誤；取出鹽橋后不能形成原電池，銅電極在反應(yīng)后質(zhì)量增加，d選項(xiàng)錯(cuò)誤。二新知導(dǎo)學(xué)1(從左到右，從上到下)不活潑金屬或非金屬導(dǎo)體活潑金屬電子流入電子流出還原反應(yīng)氧化反應(yīng)電極增重或產(chǎn)生氣體電極減輕22h2e=h2fe2e=fe2feh2so4=feso4h23(1)氧化負(fù)zn2oh2e=zn(oh)2(2)還原正ag2o2eh2o=2ag2oh活學(xué)活用3a能實(shí)現(xiàn)反應(yīng)fe2fe3=3fe2的原電池應(yīng)符合以下條件：負(fù)極為fe，正極材料的活潑性比f(wàn)e差；電解質(zhì)溶液應(yīng)為含fe3的溶液，b、d兩項(xiàng)電解質(zhì)溶液選錯(cuò)；c項(xiàng)負(fù)極材料選錯(cuò)。4.(答案合理即可)znzn2e=zn2pt2fe32e=2fe2解析由題意知所要求設(shè)計(jì)的裝置圖中有鹽橋，分析元素化合價(jià)的變化可知，zn為負(fù)極，比zn活潑性差的金屬或非金屬石墨等作正極，選擇與電極材料有相同離子的溶液作電解質(zhì)溶液。達(dá)標(biāo)檢測(cè)提升技能1c圖甲是一個(gè)原電池裝置，負(fù)極(zn)：zn2e=zn2，正極(cu)：2h2e=h2，形成原電池能加快產(chǎn)生氫氣的速率；圖乙中，zn直接與稀h2so4反應(yīng)生成h2：zn2h=zn2h2，甲、乙兩燒杯中h均被消耗，溶液的ph均增大。2c該裝置構(gòu)成原電池，zn是負(fù)極，cu是正極。a項(xiàng)，在正極cu上，溶液中的h獲得電子變?yōu)闅錃?，cu棒的質(zhì)量不變，錯(cuò)誤；b項(xiàng)，由于zn是負(fù)極，不斷發(fā)生反應(yīng)zn2e=zn2，所以溶液中c(zn2)增大，錯(cuò)誤；c項(xiàng)，由于反應(yīng)不斷消耗h，所以溶液中的c(h)逐漸降低，正確；d項(xiàng)，so不參加反應(yīng)，其濃度不變，錯(cuò)誤。3c銅片、銀片、cu(no3)2溶液、agno3溶液、導(dǎo)線、鹽橋構(gòu)成一個(gè)原電池，cu作負(fù)極，ag作正極，電極反應(yīng)為cu2e=cu2(負(fù)極)，2ag2e=2ag(正極)，鹽橋起到了傳導(dǎo)離子、形成閉合回路的作用，電子是由負(fù)極流向正極，電流的方向和電子的流向相反。因此錯(cuò)誤，正確。4b電解質(zhì)溶液不同，導(dǎo)致兩極反應(yīng)發(fā)生改變。當(dāng)稀硫酸是電解質(zhì)溶液時(shí)，mg作負(fù)極(活動(dòng)性mgal)；當(dāng)naoh溶液是電解質(zhì)溶液時(shí)，al作負(fù)極(mg不與naoh溶液反應(yīng))；中cu作負(fù)極，反應(yīng)式為cu2e=cu2，fe作正極，因?yàn)槌叵?，fe遇濃硝酸發(fā)生鈍化；中cu作正極，電極反應(yīng)式為2h2oo24e=4oh。5(1)a(2)ch3coona(或hcook等)cuso4(或cucl2等)解析(1)zn粉的質(zhì)量相等、h2so4過(guò)量，h2的量由zn粉的量決定。a中部分zn與cuso4發(fā)生反應(yīng)置換出cu并形成“zncuh2so4”原電池，反應(yīng)速率加快了，但產(chǎn)生h2的體積減小了。(2)向甲中加入一種鹽使v(h2)不變而反應(yīng)速率減慢，應(yīng)使c(h)減小而h的總量不變，加入ch3coona等弱酸鹽最合適，但不能加入na2co3、nahco3、na2s等鹽，因?yàn)樗鼈兣ch2so4反應(yīng)產(chǎn)生氣體而使h2的量減少；欲加快反應(yīng)速率