第四章电化学基础第 一 节 原 电 池

【教学目标】 1、理解原电池的工作原理和构成原电池的条件。(重点)

2、掌握原电池正、负极的判断及电极反应式的书写。(难点)

3、原电池原理的应用。(重点)

【教学重点、难点】

1. 通过设计铜锌原电池两种方案的对比，加深原电池原理的理解。(重点)

2. 正确书写电极反应与电池反应方程式。(难点)

3. 会设计简单原电池。(重点)

【教学设计过程】一、单液原电池

提问 1：复习原电池的定义。

提问 2：以铜、锌原电池为例，练习电极反应式书写和原电池的工作原理。二、双液原电池

提问 3：双液原电池的定义，原电池的构成条件。

1. 原理(以铜、锌原电池为例)

原电池是利用氧化还原反应原理将化学能转化为电能的装置。

2. 电极反应

锌片负极，发生氧化反应电极反应式：Zn－2e 铜片正极，发生还原反应电极反应式：Cu2＋＋ 总电极反应式为：Cu2＋＋Zn===Cu＋Zn2＋

3. 构成条件

条件两个活泼性不同的电极，较活泼的做负极电解质溶液形成闭合回路能自发地发生氧化还原反应

【思考与交流】：对比单液原电池和双液原电池的原理和优缺点。

三 原电池正、负极的判断方法

【问题导思】

①原电池中，电子流出的极是正极还是负极？

②若某电极在反应过程中增重，是原电池的正极还是负极？

【小结】原电池正、负极的判断方法有哪些？

1. 由组成原电池的两极材料判断

较活泼的金属为负极，较不活泼的金属或能导电的非金属为正极。

2. 根据电流方向或电子流向判断

外电路中，电流由正极流向负极，电子由负极流向正极。

3. 根据原电池电解质溶液中离子的移动方向判断

在原电池电解质溶液中，阳离子移向正极，阴离子移向负极。

4. 根据原电池中两极发生的反应判断

原电池中，负极总是发生氧化反应，正极总是发生还原反应。若给出一个总方程式，则可根据化合价升降来判断。

5. 根据电极质量的变化判断

原电池工作后，某一电极质量增加，说明溶液中的阳离子在该电极上放电，该极为正极，活泼性较弱；反之，如果某一电极质量减轻，则该电极溶解，为负极，活泼性较强。

6. 根据电极上有气泡产生判断

原电池工作后，如果某一电极上有气体产生，通常是因为该电极发生了析出 H2 的反应， 说明该电极为正极，活动性较弱。

7. 根据某电极(X)附近 pH 的变化判断

生成H2 或吸收O2 电极反应发生后，均能使该电极附近电解质溶液的 pH 增大，因而原电池工作后，X 极附近的 pH 增大了，说明 X 极为正极，金属活动性较弱。

特别提醒

原电池中，活泼性强的金属不一定做负极：如下面的原电池。

(1) 中 Al 作负极， 因为 Al

能与 NaOH 溶液反应而

Mg 不能与 NaOH 溶液反应，Al＋4OH－－3e－===AlO＋2H2O； (2)中Cu 作负极，由于 Fe 在浓硝酸中发生钝化，所以 Cu 为负极；

小结：两极判断时，与电极材料的活泼性、电解质溶液的酸碱性以及电解质溶液的氧化性强弱等因素有关。

变式训练

1．有如图所示的两个原电池装置，下列说法不正确的是( )

A．A 池中负极的电极反应为 Mg－ 2e－===Mg2＋

B. Mg 在A 池中为负极，在B 池中

为正极

C．B 池 中 电 子 的 流 向 ：Mg→Al D．原电池工作一段时间后，A 池溶液的 pH 会增大四、原电池的设计

【思考练习】：根据下列反应氧化还原反应各设计原电池，写出电极反应式，画出

实验装置图（装置图需要作出适当的标注）。

① Cu + 2Ag+ = Cu2+ + 2Ag ②2Fe3+ + Cu = 2Fe2+ + Cu2+

【提示】每一个原电池的设计都需要思考：

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。

【归纳思考】1、根据原电池总反应书写电极反应式的一般思路：

2、根据自发的氧化还原反应设计双液原电池的一般思路：

【归纳总结】

1. 设计思路：用还原性较强的物质作负极，向外电路提供电子；用氧化性较强的物质作正极， 从外电路得到电子。

2. 制作方法：将两极浸在电解质溶液中，通过阴、阳离子的定向移动形成内电路。

3. 反应原理：放电时负极上的电子通过导线流向正极，再通过溶液中离子移动形成的内电路构成闭合回路。

例如：以 2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2 为依据，设计一个原电池。

(1) 将氧化还原反应拆成氧化反应和还原反应两个半反应，分别作原电池负极和正极电极反应式。

负极：Cu－2e－===Cu2＋

正极：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋

(2) 确定电极材料

若发生氧化反应的物质为金属单质，可用该金属直接作负极。正极的电极材料必须不如负极材料活泼。

本例中可用铜棒作负极。用铂丝或碳棒作正极：

(3) 确定电解质溶液

一般选用反应物中的电解质溶液即可。如本例中可用 FeCl3 溶液作电解液。

(4) 构成闭合回路。

五、 原电池原理的应用

【问题导思】

①若纯锌与粗锌(含 Fe、C 等)分别与同浓度的稀 H2SO4 反应制取 H2，哪种方法产生 H2 的速率快？

②将金属 a、b 用导线相连插入稀 H2SO4 中，发现 b 上产生气泡，则 a 与b 相比较，谁更活泼？

1. 加快氧化还原反应的速率

例如：在锌与稀硫酸反应时加入少量 CuSO4 溶液能使产生 H2 的速率加快。

2. 比较金属活动性强弱

例如：有两种金属a 和b，用导线连接后插入到稀硫酸中，观察到a 极溶解，b 极上有气泡产生。根据电极现象判断出 a 是负极，b 是正极，由原电池原理可知，金属活动性 a>b。

3. 判断溶液 PH 值的变化及计算

例：由A、B、C、D 四种金属按下表中装置图进行实验。

根据实验现象回答下列问题：

(1)装置甲中负极的电极反应式是 。(2)装置乙中正极的电极反应式 。

(3) 装置丙中溶液的 pH (填“变大”“变小”或“不变”)。

(4) 四种金属活泼性由强到弱的顺序是 。

六、规律方法总结

原电池电极反应式的书写方法

这是电化学知识的一个重点和难点问题，如果题目给定了图示装置，先分析正、负极， 再根据正、负极反应规律去写电极反应式；如果题目给定了总反应式，可分析此反应中的氧化反应或还原反应(即分析有关元素的化合价变化情况)，再根据溶液的酸碱性等实际情况去写电极反应式，另一电极反应式可直接写或将各反应式看做数学中的代数式， 用电池反应减去已写的电极反应式，即得结果，特别需要指出的是对于可充电电池的反应，需要看清楚“充电、放电”的方向，放电的过程应用原电池原理，充电的过程应用电解原理。

(1) 写电池反应时，正、负极电极反应式进行加和时，应注意电子得失要相等，再加和。

(2) 利用总反应式减去其中一极反应式时也要注意电子守恒。

(3) 弱电解质、气体或难溶电解质均用分子表示，其余用离子符号表示。

(4) 注意电解质溶液的成分对正极、负极反应产物的影响，正、负极产物可根据题意或据化学方程式确定，如铅蓄电池中电解质溶液 H2SO4 中的 SO42-参与电极反应生成 PbSO4。

(5) 写电极反应式时要保证电荷守恒、元素守恒，可以根据电极反应式的需要添加 H＋或 OH－

或H2O。

【板书设计】

原电池原理应用一、复习原电池的工作原理和构成条件

二、原电池两极的判断方法三、设计简单的原电池

四、原电池原理应用

1. 加快氧化还原反应的速率

2. 比较金属活动性强弱

3. 判断溶液 PH 值的变化及计算

【教学反思】

原电池的工作原理在高考中是必考内容，讲解过程不能太快，应多加练习巩固基础，着重练习电子守恒的计算，这是学生的弱点之一。学生通过提问、练习、应用的方法可以完成学习目

标。

【针对练习】

1．下图中能组成原电池产生电流的是( )

2 ． 下列说法正确的是( )

A ． 原 电池 是 把 电

能转化为化学能的装置 B．原电池中电子流出的一极是正极，发生氧化反应C．原电池的两极发生的反应均为氧化还原反应 D．形成原电池后，原电池中的阳离子向正极移动

3. 一个原电池反应的离子方程式是 Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，该原电池的正确组成是( )

4. 下列烧杯中盛放的都是稀硫酸，在铜电极上能产生气泡的是( )

5 ． 100 mL 浓度为 2 mol/L 的 盐 酸 跟

过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成氢气的量，可采用的方法是( ) A．加入适量的 6 mol/L 的盐酸 B．加入数滴氯化铜溶液

C. 加入适量蒸馏水 D．加入适量的氯化钠溶液6．X、Y、Z、M、N 代表五种金属，有以下化学反应： (1)水溶液中 X＋Y2＋===X2＋＋Y；

(2)Z＋2H2O(冷水)===Z(OH)2＋H2↑；

(3) M、N 为电极，与 N 盐溶液组成原电池，电极反应为 M－2e－===M2＋；

(4) Y 可以溶于稀硫酸中，M 不被稀硫酸氧化。则这五种金属的活动性由弱到强的顺序是( ) A．M B．N

C．N．X

7. 下图是锌、铜和稀硫酸形成的原电池，某实验兴趣小组同学做完实验后，在读书卡片上记录如下：

实验后的记录：

① Zn 为正极，Cu 为负极 ② H＋向负极移动

③电子流动方向为 Zn―→Cu ④Cu 极有 H2 产生

⑤若有 1 mol 电子流过导线，则产生的 H2 为 0.5 mol

⑥正极反应式：Zn－2e－===Zn2＋

卡片上的描述合理的是( )

A. ①②③ B．③④⑤ C．④⑤⑥ D．②③④

8. 控制合适的条件，将反应 2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2 设计成如下图所示的原电池。下列判断不正确的是

甲 乙

A ． 反应开始时， 乙中石墨电极上发生氧化反应

B. 反应开始时，甲中石墨电极上 Fe3＋被还原

C. 电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态

D. 电流计读数为零后，在甲中溶入 FeCl2 固体，乙中石墨电极为负极

9. 用铜片、银片、Cu(NO3)2 溶液、AgNO3 溶液、导线和盐桥(装有琼脂—KNO3 的U 形管)构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是( )

①在外电路中，电流由铜电极流向银电极；

②正极反应为：Ag＋＋e－===Ag；

③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作；

④将铜片浸入 AgNO3 溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同。A．①② B．②③ C．②④ D．③④

10. 10.

如图所示的原电池装置，X、Y 为两电极

电解质溶液为稀硫酸，外电路中的电子流向如图所示，对此装置的下列说法正确的是( ) A．外电路的电流方向为：X→外电路→Y

B．若两电极分别为 Zn 和碳棒，则 X 为碳棒，Y 为Zn C．若两电极都是金属，则它们的活动性为 X>Y

D．X 极上发生的是还原反应，Y 极上发生的是氧化反应

11. 在如图所示装置中，观察到电流计指针偏转，M 棒变粗，N 棒变细，由此判断下表中所列M、N、P 物质，其中可以成立的是( )

12. 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，同时浸入稀硫酸溶液中，A 为负极；

② C、D 用导线相连后，同时浸入稀硫酸溶液中，电流由 D―→导线―→C；

③ A、C 相连后，同时浸入稀硫酸溶液中，C 极产生大量气泡；

④ B、D 用导线相连后，同时浸入稀硫酸溶液中，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

13、铁及铁的化合物应用广泛，如 FeCl3 可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。(1)写出 FeCl3 溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式：

。

(2)若将(1)中的反应设计成原电池，请画出原电池的装置图，标出正、负极，并写出电极反应式。

正极反应 负极反应 。

14．(1)下列装置属于原电池的是 。

(2) 在 选 出 的 原 电 池

中， 是负极，发生 反应， 是正极，该极的现象是

。

(3) 此原电池反应的化学方程式为 。 15．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。

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。

16． 现 有 如 下 两 个 反 应 ： (A)NaOH＋HCl===NaCl＋H2O

(B)Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋

(1)根据两反应本质，判断能否设计成原电池 。(2)如果不能，说明其原因

。

(3)如果可以，则写出正、负极材料及其电极反应式和反应类型(“氧化反应”或“还原反应”)： 负极： ， ， ；

正极： ， ， ；

若导线上转移电子 1 mol，则正极质量增加 g，电解质溶液： 。

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/6fc598db83c758f5f61fb7360b4c2e3f57272513.html