【推荐】专题4-1 原电池（导学案）-2017-2018学年高二化学同步精品课堂（选修4）

【推荐】专题4-1 原电池（导学案）-2017-2018学年高二化学同步精品课堂（选修4）

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。‎ ‎【教学重点】‎ 电极反应式的书写 ‎【教学难点】‎ 原电池的工作原理 ‎【自主学习】‎ 一、原电池组成及结构 ‎1、原电池是______________的装置。原电池反应的本质是_______________反应。‎ ‎2、如右图所示，组成的原电池：‎‎ Zn Cu ‎×‎ ‎（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。‎ 二、形成原电池的条件[来源 组成原电池的条件：①___________________ ②___________________ ③_______________‎ ‎④_________________________。‎ 三、盐桥 ‎1、盐桥中通常装有含琼胶的______________________。‎ ‎2、盐桥的作用是连接两个烧杯溶液的一个_______________，且平衡两个烧杯中溶液呈现_______________。‎ 四、原电池的应用 ‎___________________________、__________________________、______________________、_____________________。‎ 合作探究 ‎【问题1】 Zn与CuSO4溶液的反应是能自发进行的氧化还原反应，请利用Zn＋ CuSO4＝Cu +ZnSO4原理设计原电池。在设计的时候用了哪些仪器、药品？为什么？请各小组按照自己的设计组装仪器，开始实验，记录反应初始时及反应后1分钟、2分钟、3分钟时电流表的读数。（注意整个过程不要挪动电极）3分钟实验完成后再取出电极，观察电极变化。为什么电流会衰减？请从各个组件的变化上进行分析。‎ ‎【问题2】完成课本实验4-1‎ ‎【问题3】盐桥电池构成的特点是什么？‎ ‎【练习】判断正误 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。‎ ‎2．将反应Cu(s)＋2Ag＋(aq)===Cu2＋(aq)＋2Ag(s)设计成原电池，某一时刻的电子流向及电流计(G)指针偏转方向如图所示，下列有关叙述正确的是(　　)‎ A．KNO3盐桥中的K＋移向Cu(NO3)2溶液 B．Ag作负极，Cu作正极 C．工作一段时间后，Cu(NO3)2溶液中c(Cu2＋)增大 D．取出盐桥后，电流计的指针依然发生偏转 ‎3．分析下图所示的四个原电池装置，结论正确的是(　　)‎ A．（1）（2）中Mg作负极，（3）（4）中Fe作负极 B．（2）中Mg作正极，电极反应式为：6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑‎ C．（3）中Fe作电池负极 D．（4）中Cu作正极，电极反应式为：2H＋＋2e－===H2↑‎ ‎4．(双选)根据下图，下列判断中正确的是(　　)‎ A．烧杯a中的溶液pH升高 B．烧杯b中发生氧化反应 C．烧杯a中发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑ D．烧杯b中发生的反应为2Cl－－2e－===Cl2↑‎ ‎5．银质器皿日久表面会逐渐变黑，这是生成了Ag2S的缘故。根据电化学原理可进行如下处 理：在铝质容器中加入食盐溶液，再将变黑的银器浸入该溶液中，一段时间后发现黑色会褪去。下列说法正确的是(　　)‎ A．处理过程中银器一直保持恒重 ‎ B．银器为正极，Ag2S被还原生成单质银 C．该过程中总反应为2Al＋3Ag2S===6Ag＋Al2S3‎ D．黑色褪去的原因是黑色Ag2S转化为白色AgCl ‎6．控制适合的条件，将反应Fe3＋＋Ag ⇌ Fe2＋＋Ag＋设计成如图所示的原电池 (盐桥中装有琼脂－硝酸钾溶液；灵敏电流计的0刻度居中，左右均有刻度)。已知，接通后，观察到电流计指针向右偏转。下列判断正确的是(　　)‎ A．在外电路中，电子从石墨电极流向银电极 B．盐桥中的K＋移向乙烧杯 C．一段时间后，电流计指针反向偏转，越过0刻度，向左边偏转 D．电流计指针居中后，往甲烧杯中加入一定量的铁粉，电流计指针将向左偏转 ‎7．将Fe片和石墨用导线相连，一组插入稀硫酸中，一组插入FeCl3的溶液中，分别形成了原电池。‎ ‎（1）这两个原电池中，正极分别是(　　)。‎ A．石墨、石墨 B．石墨、Fe片 C．Fe片、Fe片 D．Fe片、石墨 ‎（2）写出插入稀H2SO4中形成原电池的正极反应式_____________________。‎ ‎（3）写出插入FeCl3溶液中形成原电池的电池总反应式_____________________‎ ‎8．由锌片 、铜片和200 mL稀硫酸组成的原电池如下图所示。‎ ‎ ‎ ‎（1）原电池的负极反应是_____________________，正极反应是_____________________。‎ ‎（2）电流的方向是_____________________。‎ ‎（3）一段时间后，当在铜片上放出‎1.68 L(标准状况)气体时，H2SO4恰好消耗一半。则产生这些气体的同时，共消耗________g锌，有________‎ 个电子通过了导线，原硫酸的物质的量浓度是________(设溶液体积不变)。‎ ‎9．（1）将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池，两电极间连接一个电流计。‎ 锌片上发生的电极反应：_____________________；‎ 银片上发生的电极反应：_____________________。‎ ‎（2）若该电池中两电极的总质量为‎60 g，工作一段时间后，取出锌片和银片洗净干燥后称重，总质量为‎47 g，试计算：‎ ‎①产生氢气的体积(标准状况)；‎ ‎②通过导线的电量。(已知NA＝6.02×1023/mol,1个电子所带的电量为1.60×10－19C)‎ 自主学习 合作探究 问题1：锌与CuSO4溶液发生置换反应，溶液中的Cu2＋在锌片表面被直接还原，析出的铜在锌片表面构成原电池，逐渐使向外输出的电流强度减弱直至无电流再产生。‎ 问题2：现象：有盐桥存在时电流计指针偏移，即有电流通过电路。取出盐桥，电流计指针不偏移，说明无电流通过。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 。‎ 问题3：一般情况下，金属插入其可溶性盐溶液中，组成负极和正极；为使溶液保持电中性，盐桥中离子定向迁移构成了电离通路；盐桥电池的两个电极材料可以相同，也可以不同，但环境绝对不同。‎ 练习：（1） Cu AgNO3溶液；（2）正 Ag＋＋e－===Ag；Cu－2e－===Cu2＋；（3）‎ X(Cu) Ag。‎ 随堂自测：1 C 2 B 3 AB 4 B 5 D 6． （1）A　（2）2H＋＋2e－===H2↑（3）2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋‎ ‎7．（1）Zn－2e－===Zn2＋　2H＋＋2e－===H2↑（2）由Cu极流向Zn极 （3）4.875　 9.03×1022　0.75 mol·L－1 8．（1）Zn－2e－===Zn2＋　2H＋＋2e－===H2↑ （2）①产生氢气的体积是‎4.5 L ‎②通过导线的电量为3.85×‎‎104C ‎ ‎