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第四章電化學基礎 第一節(jié)原電池 目標導航 預習導引 1 能說出原電池的工作原理及構成條件 2 能寫出電極反應式和電池反應方程式 3 能設計簡單的原電池 目標導航 預習導引 一 二 一 原電池1 工作原理 以鋅銅原電池為例 1 實驗現(xiàn)象 電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn) 鋅片逐漸溶解 銅片上有紅色物質(zhì)沉積 將鹽橋取出 電流表指針回到零點 目標導航 預習導引 一 二 2 工作原理 目標導航 預習導引 一 二 2 原電池形成的條件 1 兩個活潑性不同的電極 相對活潑的金屬作負極 較不活潑的金屬或非金屬作正極 2 電解質(zhì)溶液 3 形成閉合回路 4 能自發(fā)地發(fā)生氧化還原反應 目標導航 預習導引 一 二 鹽橋的作用是什么 提示 1 連接兩個半電池構成閉合回路 2 保持鹽橋兩邊電解質(zhì)溶液呈電中性 目標導航 預習導引 一 二 如何判斷原電池的正負極 提示 1 根據(jù)原電池兩極發(fā)生的變化來判斷 原電池的負極總是失電子 發(fā)生氧化反應 負失氧 正極總是得電子 發(fā)生還原反應 正得還 2 根據(jù)電流方向或電子流動方向判斷 電流是由正極流向負極 電子流動方向是由負極流向正極 3 根據(jù)原電池里電解質(zhì)溶液中離子的定向移動方向判斷 在原電池的電解質(zhì)溶液中 陽離子移向的極是正極 陰離子移向的極是負極 4 由組成原電池兩極的電極材料判斷 一般是活動性較強的金屬為負極 活動性較弱的金屬或能導電的非金屬為正極 目標導航 預習導引 一 二 5 根據(jù)原電池兩極發(fā)生的現(xiàn)象判斷 質(zhì)量減小的電極為負極 有金屬析出或有氣泡放出的一極為正極 此規(guī)則具有相當?shù)木窒扌?可用于一些常規(guī)原電池的電極判定 如Al Cu與稀硫酸構成的電池 但不適用于目前許多的新型燃料電池和可充電電池電極的判定 6 燃料電池 充入燃料 如H2 CO CH4 CH3OH N2H4等 的一極為負極 充入助燃劑 如O2 NO2等 的一極為正極 目標導航 預習導引 一 二 二 原電池的設計1 電極用還原性較強的物質(zhì)作負極 向外電路提供電子 用氧化性較強的物質(zhì)作正極 從外電路得到電子 2 構成將兩電極浸在電解質(zhì)溶液中 通過陰 陽離子的定向移動形成內(nèi)電路 3 原理放電時負極上的電子通過導線流向正極 再通過溶液中離子移動形成的內(nèi)電路構成閉合回路 知識梳理 典例透析 一 二 三 一 原電池的判定依據(jù)原電池的形成條件分析判斷 主要是 四看 一看電極 兩極為導體且存在活潑性差異 燃料電池的電極一般為惰性電極 二看溶液 兩極插入電解質(zhì)溶液中 三看回路 形成閉合回路或兩極直接接觸 四看本質(zhì) 有無自發(fā)的氧化還原反應發(fā)生 知識梳理 典例透析 一 二 三 二 原電池的工作原理和正負極的判斷1 原電池的工作原理 知識梳理 典例透析 一 二 三 2 原電池正負極的一般判斷 知識梳理 典例透析 一 二 三 特別提醒 Mg Al NaOH溶液構成的原電池 Al為負極 Fe 或Al Cu 濃硝酸構成的原電池 Cu為負極 知識梳理 典例透析 一 二 三 三 原電池原理的應用1 比較金屬活動性強弱例證 有兩種金屬a和b 用導線連接后插入稀硫酸中 觀察到a極溶解 b極上有氣泡產(chǎn)生 根據(jù)電極反應現(xiàn)象判斷出a是負極 b是正極 因此 金屬活動性a b 2 增大化學反應速率例證 實驗室利用鋅與稀硫酸反應制取氫氣時 通常向稀硫酸中滴入幾滴硫酸銅溶液 原理 鋅與置換出的銅及稀硫酸構成原電池 使產(chǎn)生氫氣的速率增大 知識梳理 典例透析 一 二 三 2 確定電極材料 如發(fā)生氧化反應的物質(zhì)為金屬單質(zhì) 可用該金屬直接作負極 如為氣體 如H2 或溶液中的還原性離子 可用惰性電極 如Pt 石墨棒 作負極 發(fā)生還原反應的電極材料一般不如負極材料活潑 本例中可用銅棒作負極 用鉑絲或石墨棒作正極 知識梳理 典例透析 一 二 三 3 確定電解質(zhì)溶液 電解質(zhì)是使負極放電的物質(zhì) 因此電解質(zhì)溶液一般能夠與負極發(fā)生反應 或者電解質(zhì)溶液中溶解的其他物質(zhì)能與負極發(fā)生反應 如空氣中的氧氣 但如果兩個半反應分別在兩個容器中進行 中間連接鹽橋 則左右兩個容器中的電解質(zhì)溶液選擇與電極材料相同的陽離子 如本例中可用FeCl3溶液作電解質(zhì)溶液 4 構成閉合回路 將電極用導線連接 使之構成閉合回路 知識梳理 典例透析 一 二 三 特別提醒設計原電池時 若氧化還原反應方程式中無明確的電解質(zhì)溶液 可用水作電解質(zhì) 但為了增強其導電性 通常加入強堿或強酸 如燃料電池 水中一般要加入KOH或H2SO4 知識梳理 典例透析 知識點1 知識點2 知識點3 原電池的判斷 答案 B 知識梳理 典例透析 知識點1 知識點2 知識點3 點撥判斷一個裝置是否構成原電池的關鍵就是抓好 一看二標 即看是否有自發(fā)的氧化還原反應存在 以構成原電池的三個條件為標準 兩個活潑性不同的電極 插入電解質(zhì)溶液 形成閉合回路 若上述條件都滿足則可形成原電池 知識梳理 典例透析 知識點1 知識點2 知識點3 原電池的工作原理 例題2 下圖為一原電池裝置 下列敘述中正確的是 A 銅離子在銅片表面被還原B 鹽橋中的K 移向ZnSO4溶液C 電流從鋅片經(jīng)導線流向銅片D 銅是正極 銅片上有氣泡產(chǎn)生 知識梳理 典例透析 知識點1 知識點2 知識點3 答案 A 知識梳理 典例透析 知識點1 知識點2 知識點3 原電池原理的應用 例題3 利用反應Zn 2FeCl3ZnCl2 2FeCl2設計一個原電池 在下圖方格內(nèi)畫出實驗裝置圖 并指出正極材料為 電極反應式為 負極材料為 電極反應式為 知識梳理 典例透析 知識點1 知識點2 知識點3 知識梳理 典例透析 知識點1 知識點2 知識點3 知識梳理 典例透析 知識點1 知識點2 知識點3 點撥要牢記原電池正負極反應的反應類型 以便確定正負極材料 同時要根據(jù)電池反應方程式 選擇合適的電解質(zhì)溶液 為了確保能寫出正確答案 可將所設計的電池反應方程式寫出 與題中所給的方程式對比 檢查