人教版高中化学选修4教学讲义，复习补习资料（含知识讲解，巩固练习）：20【基础】原电池

原电池 【学习目标】 1、进一步了解原电池的工作原理； 2、能够写出原电池的电极反应式和原电池的总反应方程式。 【要点梳理】 要点一、原电池 1、概念：将化学能转化为电能的装置叫原电池。 2、原电池的构成条件 ①两个活泼性不同的电极(材料可以是金属或导电的非金属)，分别发生氧化和还原反应。 负极：活泼性强，失去电子发生氧化反应。 正极：活泼性弱，溶液中阳离子得到电子发生还原反应。 ②电解质溶液，电解质中阴离子向负极方向移动，阳离子向正极方向移动，阴阳离子定向移动形成内电路。 ③导线将两电极连接，形成闭合回路。 ④有能自发进行的氧化还原反应。 要点诠释：a．原电池中，电极材料可能与电解质反应，也可能与电解质不反应。如图： / b．形成闭合回路的方式有多种，可以是用导线连接两个电极，也可以是两电极直接接触。如图： / 要点二、原电池工作原理的实验探究 1、实验设计 ①按照图示装置进行实验。请观察两个金属片插入溶液后电流表指针位置的变化、金属电极表面的变化以及溶液温度的变化，分析是否有电流产生。 / ②按照下图组装实验装置，注意最后将盐桥插入两种电解质溶液中。请观察反应过程中电流表指针位置的变化，判断是否有电流产生，并观察电极表面以及溶液温度的变化情况。 / 要点诠释：盐桥的作用及优点 a．组成：将热的饱和KCl或NH4NO3琼胶溶液倒入U形管中(不能产生裂隙)，即可得到盐桥。将冷却后的U形管浸泡在KCl饱和溶液或NH4NO3饱和溶液中备用。 b．作用：使两个半电池中的溶液连成一个通路。 c．优点：使原电池中的氧化剂和还原剂近乎完全隔离，并在不同区域之间实现了电子的定向移动，使原电池能持续、稳定地产生电流。 2、实验记录 电流产生情况 电极表面变化情况 温度变化情况 能量变化情况 (Ⅰ) 有电流产生 锌片质量减小，同时铜片上有红色物质析出，铜片质量增加 溶液温度升高 化学能转化为电能、热能 (Ⅱ) 有电流产生 锌片质量减小，铜片上有红色物质析出，铜片质量增加 溶液温度不变 化学能转化为电能 3、实验分析 ①对于图甲装置 Zn片：Zn－2e－＝Zn2+ Cu片：Cu2++2e－＝Cu 同时在Zn片上，Zn可直接与CuSO4溶液反应，生成Cu与ZnSO4，因此该装置中既有化学能转化为电能，同时也有化学能转化为热能。 / ②对于图乙所示原电池 锌片：负极，Zn－2e－＝Zn2+(氧化反应) 铜片：正极，Cu2++2e－＝Cu(还原反应) 总化学方程式：Zn+Cu2+＝Cu+Zn2+ 4、实验原理分析：(如图所示) / 要点三、原电池中电荷移动方向 在原电池构成的闭合电路中，有电荷的流动；从电路的构成方面来说，有外电路上电荷的流动和内电路上电荷的流动；从电荷的类型方面来说，有电子的流动和阴、阳离子的流动，其中的具体情况见图。 / 要点四、原电池的电极判断 / 要点诠释：活泼金属在原电池中不一定作负极。 如Mg—Al—NaOH溶液原电池，活泼性Mg＞Al，但此原电池中Al作负极，Mg作正极。负极反应：Al+4OH－－3e－＝AlO2－+2H2O，正极反应：2H++2e－＝H2↑，总反应：2Al+2NaOH+2H2O＝2NaAlO2+3H2↑。判断一个原电池中的正负极，最根本的方法是：失e－的一极是负极；得e－的一极为正极。 要点五、原电池电极反应式的书写 1、题目给定图示装置 / 2、题目给定总反应式 ①分析化合价，确定电极反应物与产物，按照负极发生氧化反应，正极发生还原反应的原理，写出正负电极的反应物与产物。 ②在电极反应式的左边写出得失电子数，并使左右两边电荷守恒。 ③根据质量守恒定律配平电极反应式。 3、几个注意点 ①负极材料若不与电解质溶液发生反应，则负极失电子，空气中的O2得电子发生还原反应。 ②电极反应式的书写必须遵守离子方程式的书写要求，如难溶物、难电离物、气体、单质、氧化物等均应写成化学式形式。 ③注意电解质 ... ...