高二化学选修4第四章++电化学基础原电池导学案

高二化学选修4第四章++电化学基础原电池导学案

www.ks5u.com 第四章 电化学基础 ‎ 第一节 原电池 ‎【学习目标】： 1、了解原电池原理；‎ ‎2、掌握原电池正、负极的判断及构成原电池的条件；电极反应式的书写；‎ ‎3、理解铜锌原电池的原理与结构。‎ ‎【学习重点】：原电池原理 预习案 ‎【学习过程】‎ 一、1、原电池是______________________的装置。原电池反应的本质是_____________反应。‎ Zn Cu ‎×‎ ‎2、如右图所示，组成的原电池：‎ ‎（1）当电解质溶液为稀H2SO4时： Zn电极是____（填“正”或 “负”）极，其电极反应为_______________，该反应是______（填“氧化”或“还原”，下同）反应； Cu电极是______极，其电极反应为______________ ,该反应是 反应。‎ ‎（2）当电解质溶液为CuSO4溶液时： Zn电极是____极，其电极反应 为 ，该反应是________反应；Cu电极是____极，其电极反应为_______________,该反应为_________反应.‎ ‎●盐桥：通常是KCl饱和溶液和琼脂制成的胶冻。‎ 如右图所示，组成的原电池：‎ 观察有什么现象发生？取出盐桥，又有什么现象发生？‎ 现象：有盐桥存在时电流计指针 ，即 （有或无）电流通过电路。取出盐桥，电流计指针 ，说明 （有或无）电流通过。‎ 分析：改进后的装置为什么能够持续、稳定的产生电流？盐桥在此的作用是什么？‎ 有盐桥存在时，盐桥中的Cl- 会移向ZnSO4溶液，K+ 移向CuSO4溶液，使 ZnSO4溶液和CuSO4溶液继续保持电中性。于是，锌和CuSO4的氧化还原反应继续进行，从而不断产生电流。同时能使两个烧杯中的溶液形成一个通路。‎ ‎● 盐桥的使用突破了氧化剂、还原剂只有直接接触、相互作用才能发生电子转移的思维模式，使氧化剂和还原剂在不同的区域之间通过特定的装置实现了电子的定向转移，为原电池持续、稳定地产生电流创造了必要的条件，也为原电池原理的实用性开发奠定了理论基础 。‎ ‎● 盐桥制法： （1）. 将热的琼胶溶液倒入U形管中(注意不要产生裂隙)，将冷却后的U形管浸泡在KCl或NH4NO3的饱和溶液中即可。‎ ‎（2）. 将KCl或NH4NO3的饱和溶液装入U形管，用棉花都住管口即可.‎ 二、形成原电池的条件 ‎1、由两个半电池组成原电池的工作原理:‎ 把氧化反应和还原反应分开在不同区域进行，再以适当方式连接，可以获得电流。‎ ‎①.在这类电池中，用 为负极，负极向外电路提供电子；‎ 用 作为正极，正极从外电路得到电子。‎ ‎②.在原电池的内部，两极浸在电解质溶液中，并通过阴阳离子的定向运动而形成内电路。‎ 练习①：锌铜原电池产生电流时， （ ）‎ A、阳离子移向Zn 极，阴离子移向Cu 极 B、阳离子移向Cu 极，阴离子移向Zn 极 C、阳离子和阴离子都移向Zn极 D、阳离子和阴离子都移向Cu 极 ‎2、探究组成原电池的条件: 判断下列哪几个装置能形成原电池？ ‎ 分析：组成原电池的条件：‎ ‎ ① ‎ ‎ ② ‎ ‎ ③ ‎ ‎ ④ ‎ 练习②一个电池反应的离子方程式是 Zn+Cu2+=Zn2+ +Cu, 该反应的的原电池正确组合是 （ ）‎ A B C D 正 极 Zn Cu Cu Fe 负 极 Cu Zn Zn Zn 电解质溶液 CuCl2‎ H2SO4‎ CuSO4‎ HCl ‎3、电解质溶液和电极材料的选择:‎ 电解质溶液一般要能够与负极发生反应。但若是两个半反应分别在两个烧杯中进行，则左右两个烧杯中的电解质溶液一般应与电极材料具有相同的阳离子。‎ ‎①.活泼性不同的两种金属。如锌铜原电池，锌作负极，铜作正极 ‎②.金属和非金属。如锌锰干电池，锌作负极，石墨棒作正极 ‎③.金属和化合物。如铅蓄电池，铅版作负极，PbO2作正极 ‎④.惰性电极。如氢氧燃料电池中，两根电极均可用Pt 练习③：请根据氧化还原反应 : Cu +2 Fe3+ = Cu2+ + 2Fe2+ 设计成原电池。‎ 负 极：‎ 正 极：‎ 电解质溶液：‎ 若是采用烧杯和盐桥装置图，采用的电解质溶液又是什么？试画出原电池的装置简图。‎ ‎【疑点反馈】：（通过本课学习、作业后你还有哪些没有搞懂的知识，请记录下来）‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 训练案 ‎【基础达标】‎ ‎1．关于原电池的叙述中正确的是(　　)‎ A．构成原电池的两极必须是两种不同金属 B．原电池是将化学能转化为电能的装置 C．原电池工作时总是负极溶解，正极上有物质析出 D．原电池的正极是还原剂，总是溶液中的阳离子在此被还原 ‎2．下列反应可用于设计原电池的是(　　)‎ A．H2SO4＋2NaOH===Na2SO4＋2H2O B．2FeCl3＋Fe===3FeCl2‎ C．Mg3N2＋6H2O===3Mg(OH)2↓＋2NH3↑‎ D．NaCl＋AgNO3===NaNO3＋AgCl↓‎ ‎3．有关原电池的下列说法中正确的是(　　)‎ A．在外电路中电子由正极流向负极 B．在原电池中，只有金属锌作为负极 C．原电池工作时，阳离子向正极方向移动 D．原电池工作时，阳离子向负极方向移动 ‎4．如图所示的装置，在铁圈和银圈的焊接处，用一根棉线将其悬吊在盛水的烧杯中，使之平衡。小心地向烧杯中央滴入CuSO4溶液，片刻后可观察到的现象是(　　)‎ A．铁圈和银圈左右摇摆不定 B．保持平衡状况 C．铁圈向下倾斜 D．银圈向下倾斜 ‎5．以Mg片和Al片为电极并用导线连接，同时插入NaOH溶液中，下列说法正确的是(　　)‎ A．Mg片作负极，电极反应：Mg－2e－===Mg2＋‎ B．Al片作负极，电极反应：Al＋4OH－－3e－===AlO＋2H2O C．电子从Mg电极沿导线流向Al电极 D．Al片上有气泡产生 ‎6．在如图所示的装置中，a的金属活泼性比氢要强，b为碳棒，关于此装置的各种叙述不正确的是(　　)‎ A．碳棒上有气体放出，溶液pH变大 B．a是正极，b是负极 C．导线中有电子流动，电子从a极流向b极 D．a极上发生了氧化反应 ‎7．下列四组原电池，其中放电后，电解质溶液质量增加，且在正极有单质生成的是(　　)‎ A．Cu、Ag、AgNO3溶液 B．Zn、Cu、稀H2SO4‎ C．Fe、Zn、ZnSO4溶液 D．Fe、C、Fe2(SO4)3溶液 ‎【拓展提高】‎ ‎8.依据氧化还原反应：2Ag＋(aq)＋Cu(s)===Cu2＋(aq)＋2Ag(s)设计的原电池如下图所示。‎ 请回答下列问题：‎ ‎(1)电极X的材料是__________；电解质溶液Y是__________；‎ ‎(2)银电极为电池的________极，发生的电极反应为______________________；‎ X电极上发生的电极反应为 ‎________________________________________________________________________；‎ ‎(3)外电路中的电子是从__________电极流向__________电极。‎ ‎9．银器皿日久表面逐渐变黑色，这是由于生成硫化银。有人设计用原电池原理加以除去，其处理方法为：将一定浓度的食盐溶液放入一铝制容器中，再将变黑的银器浸入溶液中，放置一段时间后，有臭鸡蛋气味的气体放出，银表面的黑色会褪去而银不会损失。试回答：在此原电池反应中，负极发生的反应为____________________；正极发生的反应为_______；反应过程中产生有臭鸡蛋气味的气体，原电池总反应方程式为_____________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎【疑点反馈】：（通过本课学习、作业后你还有哪些没有搞懂的知识，请记录下来）‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎3：把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若a、b相连时，a为负极；c、d相连时，电流由d到c；a、c相连时，c极上产生大量气泡，b、d相连时，b上有大量气泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱的为 ‎ A．a > b > c > d B．a > c > d > b ‎ C．c > a > b .> d D．b > d > c > a ‎ ‎【过关练习】‎ ‎1.下列哪几个装置能形成原电池？‎ ‎2.某金属能跟稀盐酸作用发出氢气，该金属与锌组成原电池时，锌为负极，此金属是( )‎ A.Mg B.Fe C.Al D.Cu ‎3.由铜锌和稀硫酸组成的原电池工作时，电解质溶液的 pH( )‎ A.不变 B先变大后变小 C逐渐变大 D.逐渐变小 ‎4.一个电池反应的离子方程式是 Zn+Cu2+=Zn2+ +Cu, 该反应的的原电池正确组合是（ ）‎ A B C D 正极 Zn Cu Cu Fe 负极 Cu Zn Zn Zn 电解质溶液 CuCl2‎ H2SO4‎ CuSO4‎ HCl www.ks5u.com 第四章 电化学基础 ‎ 第一节 原电池（第二课时）‎ ‎ 学习目标　‎ ‎ 1.能写出常见原电池的电极反应和电池反应方程式。‎ ‎ 2.能进行简单原电池装置的设计。‎ ‎ 学习重点 ‎ ‎ 电极反应和电池反应方程式的书写、原电池装置的设计。‎ ‎ 学习难点 ‎ ‎ 原电池装置的设计 ‎ 合作探究 ‎ 一、电极反应和电池反应的书写方法 ‎ 1．书写原则 ‎(1)遵守质量守恒和电荷守恒。‎ ‎(2)正、负极的电极反应式通过加合消去电子即为电池反应式。‎ ‎(3)弱电解质、气体或难溶物均以化学式表示，其余以离子符号表示。‎ ‎ 2．书写方法 ‎(1)根据给出的化学方程式或图示装置确定原电池的正、负极，弄清正、负极上发生反 应的物质。‎ ‎ ①题目给定总反应式：分析有关元素的化合价变化情况，化合价升高的物质发生氧化 反应即负极反应；化合价降低的物质发生还原反应即正极反应。‎ ‎ ②题目给定图示装置：先确定正、负极，再根据正、负极反应规律书写电极反应式。‎ ‎(2)注意电解质溶液的成分及其对正、负极反应产物的影响，正、负极产物可根据题意 或根据化学方程式确定。‎ 练习　写出下表中电池装置的电极反应和总的电池反应方程式 ‎（1）‎ ‎（2）‎ ‎（3）‎ 电极材料 铁、铜 铜、银 铝、铜 电解质溶液 硫酸 硝酸银 浓硝酸 ‎(1)正极反应___________________________；负极反应___________________________；‎ ‎ 总反应方程式___________________________________________________________。‎ ‎(2)正极反应___________________________；负极反应__________________________；‎ ‎ 总反应方程式__________________________________________________________。‎ ‎(3)正极反应___________________________；负极反应__________________________；‎ ‎ 总反应方程式__________________________________________________________。‎ ‎ 二、原电池的设计 ‎ 1.基本依据 从理论上讲，任何一个自发的氧化还原反应，都可以设计成原电池。构成原电池的基本 条件，也是进行原电池设计的基本依据。‎ ‎ (1)根据电池反应写出电极反应； (2)找出两极材料(电极材料)；‎ ‎ (3)找出电解质溶液； (4)形成闭合回路。‎ ‎ 2.电解质溶液和电极材料的选择 电解质溶液一般要能够与负极材料发生反应。但若是两个半反应分别在两个烧杯中进行（双液原电池），则左右两个烧杯中的电解质溶液一般应与电极材料具有相同的阳离子。‎ ‎ （1）活泼性不同的两种金属。如：锌-铜-硫酸原电池，锌作负极，铜作正极 ‎ （2）金属和非金属。如：锌锰干电池，锌作负极，石墨棒作正极 ‎ （3）金属和化合物。如：铅蓄电池，铅作负极，PbO2作正极 ‎ （4）惰性电极。如氢氧燃料电池中，两根电极均可用Pt或石墨。‎ ‎ 练习 完成下列原电池的设计 ‎1.利用反应Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑，设计一个单液原电池，在下边方框内画出原电池 装置图。‎ 正极是 ，电极反应式 。‎ 负极是 ，电极反应式 。‎ ‎ 2.请根据氧化还原反应 : Cu + 2Fe3+ = Cu2+ + 2Fe2+ 设计一个双液原电池，在下边方框内画出原电池装置图，标出原电池的正、负极和电解质溶液。‎ ‎ ‎ ‎ 正极电极反应式 ，负极电极反应式 。‎ ‎ 巩固练习 ‎ 1. 把a.b.c.d四块金属板浸入稀H2SO4中，用导线两两相连，可以形成原电池。若a.b相连时，a为负极；c.d相连时，c为负极；a.c相连时，c极上产生大量气泡，b.d相连时，b极上有大量气泡。则四块金属的活动顺序是 （ ） ‎ ‎ A.a＞c＞d＞b B.c＞a＞b＞d C.a＞c＞b＞d D.c＞a＞d＞b ‎ 2．以Mg片和Al片为电极，并用导线连接，同时插入NaOH溶液中，下列说法正确的是（ ） ‎ ‎ A.Mg片作负极，电极反应：Mg－2e－＝Mg2+ ‎ ‎ B.Al是电池负极，开始工作时溶液中会立即有白色沉淀析出 ‎ C.Al片作负极，电极反应：Al＋4OH－－3e－＝AlO2－＋2H2O ‎ ‎ D.Mg片上有气泡产生 ‎ 3．原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法中正确的是 （ ）‎ ‎ A．由Fe、Cu、FeCl3溶液组成原电池，负极反应式为：Cu－2e-＝Cu2+‎ ‎ B．由Al、Cu、稀硫酸组成原电池，负极反应式为：Cu－2e-＝Cu2+‎ ‎ C．由Al、Mg、NaOH溶液组成原电池，负极反应式为：Al＋4OH-－3e-＝AlO2-＋2H2O ‎ D．由Al、Cu、浓硝酸组成的原电池中，负极反应式为：Al－3e-＝Al3+‎ ‎ 4.一个电池反应的离子方程式是 Zn+Cu2+=Zn2+ +Cu, 该反应的的原电池正确组合是 （ ） ‎ A B C D 正 极 Zn Cu Cu Fe 负 极 Cu Zn Zn Zn 电解质溶液 CuCl2‎ H2SO4‎ CuSO4‎ HCl ‎ 4.某原电池总反应的离子方程式为：2Fe3+＋Fe＝3Fe2＋，不能实现该反应的原电池是（ ） ‎ ‎ A.正极为Cu，负极为Fe，电解质为FeCl3溶液 ‎ ‎ B.正极为C，负极为Fe，电解质为Fe（NO3）3溶液 ‎ C.正极为Fe，负极为Zn，电解质为Fe2(SO4)3溶液 ‎ ‎ D.正极为Ag，负极为Fe，电解质为CuSO4 溶液 ‎ 5．在外界提供相同电量的条件，Cu2+或Ag+分别按Cu2++2e→Cu或Ag++e-→Ag在电极上放电，若析出铜的质量为1.92g，则析出银的质量为 （ ）‎ A．1.62g B.6.48g C.3.24g D.12.96g ‎ 6.对于锌－铜－稀H2SO4组成的原电池装置中，当导线中有1mol电子通过时，理论上的电极变化正确的是 （ ）‎ ‎ ①锌片溶解了32．5g ②锌片增重32．5g ③铜片上析出了1g H2 ④铜片上析出1molH2‎ ‎ A. ①③ B. ①④ C ②③ D. ②④ ‎ ‎ ‎ ‎ 7．如下图所示，烧杯中都盛有稀硫酸。‎ ‎ （1）装置（1）中反应的离子方程式为 。‎ ‎ （2）装置（2）中的电极反应：Fe： ，Sn： 。‎ ‎ Sn极附近溶液的pH（填增大、减小或不变） 。‎ ‎ （3）装置（3）中被腐蚀的金属是 ，其电极反应式为 。‎ ‎ （4）比较装置（1）、（2）、（3）中纯铁被腐蚀的速率由快到慢的顺序是 。‎ ‎ 8．依据氧化还原反应：2Ag＋(aq)＋Cu(s) = Cu2＋(aq)＋2Ag(s)设计的原电池如图所示。‎ 盐桥 X Y ‎ A CuSO4溶液 电流计 Ag 请回答下列问题：‎ ‎(1)电极X的材料是________；电解质溶液Y是___________。‎ ‎(2)银电极为电池的________极，发生的电极反应为_____________________________；‎ ‎ X电极上发生的电极反应为____________________________。‎ ‎(3)外电路中的电子是从_______电极流向________电极。‎ ‎ ‎