高中化学题1化学反应与能量变化1.2.1原电池的工作原理讲义苏教版.ppt

第二单元化学能与电能的转化,第,1,课时,原电池的工作原理,阅读思考,自主检测,任务一、阅读教材第,13,页的前言及活动与探究,认真领会其中的含义,回答下列问题,:,和同学合作完成活动与探究中的【实验,1,】和【实验,2,】,请回答下列问题,:,(1),实验,1,的现象是什么,?,(2),实验,2,的现象是什么,?,(3),在实验,1,和实验,2,中能量是如何转化的,?,提示,:,(1),锌粉消失,有红色物质生成,温度计显示温度升高。,(2),锌片变细,铜片表面附着红色物质,电流计指针发生偏转,取出盐桥后电流计指针不再发生偏转。,(3),实验,1,是化学能转化为热能,实验,2,是化学能转换为电能。,阅读思考,自主检测,任务二、认真阅读教材第,13,页的内容,分别完成下列任务,:,1,.,在教材图,1-9,所示的铜锌原电池中,锌发生了什么反应,?,铜极上发生了什么反应,?,盐桥中离子是怎样移动的,?,提示,:,锌失电子发生氧化反应,溶液中,Cu,2+,在铜极上得电子发生还原反应。盐桥中的,Cl,-,移向,ZnSO,4,溶液,K,+,移向,CuSO,4,溶液。,2,.,阅读,P14,页,掌握电池反应的书写,试着填写活动与探究中的问题。,阅读思考,自主检测,1,.,下图所示装置中能够组成原电池并显著产生电流的是,(,),答案,:,B,2,.,在盛有稀硫酸的烧杯中放入用导线连接的锌片和铜片,下列叙述正确的是,(,),A.,正极附近的,浓度逐渐增大,B.,电子通过导线由铜片流向锌片,C.,正极有,O,2,逸出,D.,铜片上有,H,2,逸出,答案,:,D,探究问题,知识点拨,重点难点,重要考向,1,.,所有化学反应的化学能均能直接转换成电能吗,?,提示,:,不是。只有自发的放热的氧化还原反应的化学能才能直接转换成电能。,2,.,根据原电池原理分析,原电池的负极反应一定是电极材料失去电子吗,?,提示,:,不一定。原电池反应的实质是发生了氧化还原反应,负极上发生氧化反应,但不一定是电极材料被氧化。有些电池的电极材料不发生反应,如燃料电池的两个电极均不参加电极反应,只是起导体的作用。,3,.,原电池中较活泼的金属电极一定是负极吗,?,提示,:,不一定。要注意电解质溶液对电极类型的影响。例如,镁铝电极在稀硫酸中构成原电池,镁为负极,铝为正极,;,但若以氢氧化钠溶液为电解质溶液,则铝为负极,镁为正极。,探究问题,知识点拨,重点难点,重要考向,1,.,原电池的工作原理和正负极的判断,(1),原电池的工作原理,:,反应类型,:,负极发生氧化反应,正极发生还原反应。,电子的移动方向,:,电子从负极流出,经导线流向正极。,离子的移动方向,:,阳离子向正极移动,阴离子向负极移动。,探究问题,知识点拨,重点难点,重要考向,(2),原电池正负极的判断,:,探究问题,知识点拨,重点难点,重要考向,2,.,原电池电极反应式的书写,(1),书写电极反应式的原则,:,电极反应要遵循质量守恒、电子守恒及电荷守恒。另外还遵循,:,加和性原则,:,两电极反应式相加,消去电子后得电池总反应式。利用此原则,电池总反应式减去已知的一电极反应式得另一电极反应式。,共存原则,:,碱性溶液中,CO,2,不可能生成,电极反应式中不出现,H,+,;,同样酸性溶液中,电极反应式中不出现,OH,-,。根据此原则,物质得失电子后在不同的电解质环境中所存在的形式不同。,探究问题,知识点拨,重点难点,重要考向,(2),根据装置书写电极反应式,:,首先根据题目给定的图示装置特点,结合原电池正负极的判断方法,确定原电池的正负极及放电的物质。,负极反应,:,活泼金属或,H,2,(,或其他还原剂,),失去电子生成金属阳离子或,H,+,(,或其他氧化产物,),。,正极反应,:,阳离子得电子生成单质或氧气得电子。,电池总反应方程式,:,结合电子守恒,将正、负极电极反应式相加即得到电池总反应方程式。,探究问题,知识点拨,重点难点,重要考向,3,.,根据电池总反应式书写各电极反应式的一般步骤,(1),列物质,标得失,:,根据总反应方程式列出总式两边有元素化合价变化的物质,并根据化合价变化确定转移电子数。,(2),选离子,配电荷,:,根据电解质溶液的酸碱性,用,H,+,或,OH,-,或其他离子配平,使两边电荷总数相等。,(3),配个数,巧用水,:,利用,H,2,O,使两边的元素守恒。,(4),两式加,验总式,:,将正、负极反应式相加,若得到总反应式,说明写法正确。,重点难点,重要考向,考向一,考向二,考向三,考向一,有关原电池的工作原理及正负极判断的考查,【例题,1,】,下列叙述是小明做完铜、锌原电池的实验后得出的结论和认识,你认为正确的是,(,),A.,构成原电池正极和负极的材料必须是两种金属,B.,由铜、锌作电极与硫酸铜溶液组成的原电池中,铜是负极,C.,电子沿导线由锌流向铜,通过硫酸溶液被氢离子得到而放出氢气,D.,铜锌原电池工作时,若有,13 g,锌被溶解,电路中就有,0.4 mol,电子通过,重点难点,重要考向,考向一,考向二,考向三,解析,:,两种活泼性不同的金属与电解质溶液能够组成原电池,但不能因此说构成原电池电极的材料一定都是金属,如锌和石墨电极也能跟电解质溶液组成原电池。在原电池中,活泼金属失去的电子流向不活泼的电极,因此活泼金属是负极。但电子不能通过电解质溶液,应该是氢离子在铜极上得到由导线转移过来的电子。铜锌原电池工作时,锌负极失电子,电极反应为,Zn-2e,-,Zn,2+,1,mol,Zn,失去,2,mol,电子,0.2,mol,锌,(,质量为,13,g),被溶解,电路中有,0.4,mol,电子通过。故选,D,。,答案,:,D,重点难点,重要考向,考向一,考向二,考向三,成功体验,1,下列关于原电池的叙述正确的是,(,),A.,构成原电池的正极和负极必须是两种不同的金属,B.,原电池是将化学能转化为电能的装置,C.,在原电池中,电子流出的一极是负极,该电极被还原,D.,原电池放电时,电流的方向是从负极到正极,解析,:,构成原电池的正、负极可以用金属电极与非金属电极,如石墨作电极,;,原电池中电子流出的一极发生氧化反应,电流的方向是从正极经外电路流向负极,与电子流动的方向是相反的。,答案,:,B,重点难点,重要考向,考向一,考向二,考向三,考向二,有关原电池电极反应式书写的考查,【例题,2,】,将铝片和铜片用导线相连,一组插入浓硝酸中,一组插入稀,NaOH,溶液中,分别形成了原电池。,(1),在这两个原电池中,负极分别为,(,),A.,铝片、铜片,B.,铜片、铝片,C.,铝片、铝片,D.,铜片、铜片,(2),写出插入浓硝酸中形成原电池的电极反应式,。,(3),写出插入稀,NaOH,溶液中,形成原电池的电极反应式,。,重点难点,重要考向,考向一,考向二,考向三,解析,:,(1),将铝片和铜片用导线相连,插入浓硝酸中,由于,Al,被浓硝酸钝化,不能持续反应,而,Cu,却能与浓硝酸持续反应,所以,Cu,为负极,;,插入稀,NaOH,溶液中,Al,与,NaOH,溶液反应,Al,失去电子,所以,Al,作为负极。,(2)AlCu,浓硝酸组成的原电池的电极反应式,:,负极,重点难点,重要考向,考向一,考向二,考向三,规律方法点拨,书写电极反应式时应注意,:,(1),负极失去电子发生氧化反应,;,在正极上,溶液中阳离子或氧化性强的离子或分子得到电子,发生还原反应。,(2),两极转移的电子数相等。,(3),注意电极产物是否与电解质溶液反应,若反应,一般要将电极反应和电极产物与电解质溶液发生的反应合并。,重点难点,重要考向,考向一,考向二,考向三,成功体验,2,如图,下列判断中正确的是,(,),A.,烧杯,a,中的溶液中,OH,-,的浓度增大,B.,烧杯,b,中发生还原反应,解析,:,Zn,比,Fe,活泼,所以,Zn,作负极,发生氧化反应,电极反应式为,2Zn-4e,-,2Zn,2+,;Fe,作正极,氧气在该电极上发生还原反应,电极反应式为,2H,2,O+O,2,+4e,-,4OH,-,反应后溶液中,OH,-,的浓度增大。,答案,:,A,重点难点,重要考向,考向一,考向二,考向三,考向三,原电池原理的应用,【例题,3,】,导学号,22014008,甲、乙两位同学想利用原电池反应判断金属的活动性顺序,两人均使用镁片与铝片作电极,但甲同学将电极放入,3 molL,-1,的,H,2,SO,4,溶液中,乙同学将电极放入,3 molL,-1,的,NaOH,溶液中,如图所示。,重点难点,重要考向,考向一,考向二,考向三,(1),如果甲、乙同学均认为若构成原电池的电极材料都是金属,则构成负极材料的金属应比构成正极材料的金属活泼,则甲会判断出,的活动性更强,而乙会判断出,的活动性更强,(,填元素符号,),。,(2),由此实验,可得到哪些正确的结论,?,(,选填序号,),。,A.,利用原电池反应判断金属活动性顺序时应注意选择合适的介质,B.,镁的金属性不一定比铝的金属性强,C.,该实验说明金属活动性顺序已不适用,没有使用价值,D.,该实验说明化学研究对象复杂,反应受条件影响较大,因此应具体问题具体分析,重点难点,重要考向,考向一,考向二,考向三,(3),上述实验也反过来证明了,“,直接利用金属活动性顺序判断原电池的正、负极,”,的做法,(,填,“,可靠,”,或,“,不可靠,”),。如不可靠,请你提出另一个判断原电池正、负极的可行方案,:,(,如可靠,此空可不填,),。,解析,:,在,NaOH,溶液作介质的装置中,镁片不与碱溶液反应,无法失去电子,作正极,;,故负极应该是铝片,从而进一步说明原电池反应都是自发进行的氧化还原反应。在确定,“,直接利用金属活动性顺序判断原电池的正、负极,”,的做法不可靠之后,要设计可行方案,就必须根据氧化还原反应实质,(,有电子转移,),结合实验装置,利用电流计测定电流的方向,从而判断电子流动方向,再确定原电池的正、负极。,重点难点,重要考向,考向一,考向二,考向三,答案,:,(1)Mg,Al,(2)AD,(3),不可靠将两种金属连上电流计后插入电解质溶液中,构成原电池,利用电流计测定电流的方向,从而判断电子的流动方向,由此确定原电池的正、负极,重点难点,重要考向,考向一,考向二,考向三,成功体验,3,有,A,、,B,、,C,、,D,、,E,五块金属片,进行如下实验,:,A,、,B,用导线相连后,同时浸入稀硫酸中,A,极为负极,;,C,、,D,用导线相连后,同时浸入稀硫酸中,电流由,D,导线,C;,A,、,C,相连后,同时浸入稀硫酸中,C,极产生大量气泡,;,B,、,D,相连后,同时浸入稀硫酸中,D,极发生氧化反应,;,用惰性电极电解含,B,离子和,E,离子的溶液,E,先析出。据此判断五种金属的活动性顺序是,(,),A.ABCDEB.ACDBE,C.CABDED.BDCAE,重点难点,重要考向,考向一,考向二,考向三,解析,:,金属与稀硫酸组成原电池,活泼金属为负极,失去电子,发生氧化反应,较不活泼的金属为正极,H,+,在正极电极表面得到电子生成,H,2,电子运动方向由负极,正极,电流方向则由正极,负极。在题述原电池中,A,-,B,原电池,A,为负极,;C,-,D,原电池中,C,为负极,;A,-,C,原电池,A,为负极,;B,-,D,原电池,D,为负极,;E,先析出则,E,不活泼。综上可知,B,项正确。,答案,:,B,1 2 3 4 5,1,.,下列反应可用于设计原电池的是,(,),解析,:,氧化还原反应才能用于设计原电池。,答案,:,B,1 2 3 4 5,2,.,关于如图所示装置的叙述正确的是,(,),A.,铜是阳极,铜片上有气泡产生,B.,铜片质量逐渐减小,C.,电流从锌片经导线流向铜片,D.,氢离子在铜片表面被还原,解析,:,题给装置是一个铜锌原电池装置,其中锌作负极,锌片失去电子逐渐溶解而质量减小,;,铜作正极,氢离子在铜片上放电,析出氢气,电池中电子是从锌片经导线流向铜片,而电流方向则正好相反,所以选,D,。,答案,:,D,1 2 3 4 5,3,.,将纯锌片和纯铜片按图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.,产生气泡的速度甲比乙慢,解析,:,本题设计了原电池与非原电池装置,考查对所学理论知识的掌握程度。由题所给图示可知,甲为原电池,铜为正极,发生反应,:2H,+,+2e,-,H,2,反应速率加快,;,乙不能构成原电池,(,无闭合回路,),只在锌片上发生反应,:Zn+2H,+,Zn,2+,+H,2,二者都消耗,H,+,故溶液,pH,都增大,答案为,C,。,答案,:,C,1 2 3 4 5,4,.,如图为番茄电池,下列说法正确的是,(,),Zn,是负极,电子由,Zn,经外电路流向,Cu,Zn-2e,-,Zn,2+,溶液中,H,+,向锌棒迁移,铜电极附近会出现蓝色,A.,B.,C.,D.,答案,:,B,1 2 3 4 5,5,.,用铜、银、,AgNO,3,溶液设计一个原电池,这一原电池的正极是,负极是,负极的电极反应式是,总反应式是,。,解析,:,构成原电池必须满足三个条件,:,闭合回路,;,活动性不同的电极,;,电解质溶液。再由装置特征,两电极中活泼的金属为负极失电子,发生氧化反应,另一极即为正极。,