2017-2018学年人教版高中化学选修4课堂学案：第四章第一节原电池高品质版.docx

[ 目标导航 ] 1.以铜锌原电池为例，理解原电池的工作原理。 2.学会判断原电池的正、负极。 3.掌握原电池反应方程式和电极反应式的书写。 一、原电池的工作原理 1． 理清氧化还原反应的两条线索 还原剂― →失电子― →元素化合价升高― →被氧化― →发生氧化反应。 氧化剂― →得电子― →元素化合价降低― →被还原― →发生还原反应。 2． 原电池构成的条件： (1) 一看反应：看是否有能自发进行的氧化还原反应发生 (一般是活泼性强的金属与电解质溶 液反应 )。 二看两电极：一般是活泼性不同的两电极。 三看是否形成闭合回路，形成闭合回路需三个条件：①电解质溶液；②两电极直接或间接接触；③两电极插入电解质溶液中。 3．原电池是将化学能转化为电能的装置，原电池内发生的反应属于氧化还原反应。 分析下图所示原电池装置并填空。 原电池总反应式： Zn＋ 2H＋ ===Zn2＋ ＋H 2↑。 电子流动方向和电流方向 ①外电路：电子由 Zn 电极经过导线流向铜电极，电流由铜电极流向 Zn 电极； ②内电路：阳离子移向正极，阴离子移向负极。 【合作探究 】 1.(1) 写出右图装置中电极反应式和总反应式。 答案 负极： Zn－ 2e－ ===Zn2＋ 2＋ － 正极： Cu ＋ 2e ===Cu 总反应式： Zn＋ Cu2＋ ===Zn2＋ ＋ Cu 随着时间的延续，电流表的指针偏转角度逐渐减小，最终没有电流通过，为什么？ 答案 由于锌片与 CuSO4 溶液直接接触，在反应一段时间后，难以避免溶液中有 2＋ 在锌 Cu 片表面直接被还原，一旦有少量铜在锌片表面析出，即在负极 (锌 )表面也构成了原电池，进 一步加速铜在负极表面析出， 致使向外输出的电流减弱。 当锌片表面完全被铜覆盖后， 反应 终止，也就无电流产生。 2． 如图装置，可使原电池不断地产生电流，试分析其原理。 当有盐桥存在时，在 ZnSO4 溶液中，锌片逐渐溶解，即 Zn 被氧化，锌原子失去电子，形 成 Zn2＋ 进入溶液；从锌片上释放出的电子，经过导线流向铜片； CuSO4 溶液中的 Cu2＋从铜 片上得到电子，被还原成为金属铜并沉积在铜片上；随着反应的进行，左边烧杯的溶液中 c(Zn 2＋)增大 (填 “增大 ”、“减小 ” 或 “不变 ” )，右边烧杯的溶液中 c(Cu 2＋ ) 减小。同时，盐 桥中的 Cl － 会移向 ZnSO 4 溶液， K ＋ 会移向 CuSO4 溶液，使 ZnSO4 溶液和 CuSO4 溶液均保持电中性，氧化还原反应得以继续进行，从而使原电池不断地产生电流。 (2) 取出盐桥后，由于 Zn 原子失去电子成为 Zn2＋ 进入溶液，使 ZnSO4 溶液因 Zn2＋增加而带正电； 同时 Cu2 ＋获得电子成为金属铜沉淀在铜片上， 使 CuSO4 溶液因 SO24－ 相对增加而带负 电。这两种因素均会阻止电子从锌片流向铜片，造成电流中断，构不成原电池。 3． 在上题图中，盐桥的作用是什么？ 答案 (1)盐桥中通常装有含有琼脂的 KCl 饱和溶液， 能使两个烧杯中的溶液连成一个通路。 离子在盐桥中能定向移动， 通过盐桥将两个隔离的电解质溶液连接起来， 可使电流持续传导。 使用盐桥是将两个半电池完全隔开，使副反应减至最低程度，可以获得单纯的电极反应，便于分析放电过程，有利于最大限度地将化学能转化为电能。 二、原电池原理的应用 【练一练 】 1．有 A 、B 、C、D 四块金属片，进行如下实验：① A 、B 用导线相连后，同时浸入稀 H2SO4 中， A 极为负极；② C、 D 用导线相连后，同时浸入稀 H 2SO4 中，电流由 D →导线→ C；③ A 、C 相连后，同时浸入稀 H 2SO4 中，C 极产生大量气泡； ④ B、D 相连后， 同时浸入稀 H2SO4 中， D 极发生氧化反应。据此，判断四种金属的活动性顺序是 () A．A＞B＞C＞D B．A＞C＞D＞B C．C＞A＞B＞D D． B＞ D＞ C＞A 答案 B 解析 金属与稀 H2SO4 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＋ 在正极表面得到电子生成 H2；电子流动方向由负极 → 正极，电流方向则 由正极 → 负极。在题述原电池中， A、 B 作电极的原电池中， A 为负极，金属的活动性顺序 为 A ＞ B； C、 D 作电极的原电池中， C 为负极，金属的活动性顺序为 C＞D；A、C 作电极 的原电池中， A 为负极，金属的活动性顺序为 A ＞ C；B、 D 作电极的原电池中， D 为负极， 金属的活动性顺序为 D ＞ B。综上可知，金属的活动性顺序为 A ＞C＞D＞B。 2．利用原电池原理