第三单元化学能与电能的转化第1课时化学能转化为电能化学电源1.1.体验化学能与电能转化的实验探究过程，了解原电池的工作体验化学能与电能转化的实验探究过程，了解原电池的工作原理。原理。2.2.能写出电极反应和电池反应的方程式。能写出电极反应和电池反应的方程式。3.3.了解常见化学电源及其在生产生活中的应用。了解常见化学电源及其在生产生活中的应用。4.4.能够根据化合价的变化判断常见化学电源的正、负极。能够根据化合价的变化判断常见化学电源的正、负极。5.5.了解金属电化学腐蚀的原理。了解金属电化学腐蚀的原理。一、原电池一、原电池1.1.原电池及构成条件：原电池及构成条件：(1)(1)原电池：将化学能原电池：将化学能转变为转变为_的装置。的装置。电能电能(2)(2)构成条件：构成条件：实验探究实验探究装置装置实验现象实验现象实验结论及解释实验结论及解释铜片：铜片：_铜与稀硫酸铜与稀硫酸_锌片：不断溶解，锌片：不断溶解，_反应的离子方程式：反应的离子方程式：_铜片：铜片：_锌片：锌片：_;_;电流计：指针电流计：指针_说明有电子从说明有电子从_流入到流入到_没有明显现象没有明显现象不反应不反应有无色气体产生有无色气体产生2H2H+ +Zn=Zn+Zn=Zn2+2+H+H2 2有无色气体产生有无色气体产生H H+ +在铜片上得到电在铜片上得到电子被还原成氢气子被还原成氢气不断溶解不断溶解发生偏转发生偏转锌片锌片铜片铜片构成条件构成条件活泼性不同活泼性不同电解质溶液电解质溶液闭合回路闭合回路2.2.原电池的工作原理：原电池的工作原理：(1)(1)粒子流向：粒子流向：外线路电子流向：外线路电子流向：_。内线路离子流向：电解质溶液中，内线路离子流向：电解质溶液中，H H+ +流向流向_， 流向流向_。从锌片流向铜片从锌片流向铜片铜片铜片锌片锌片(2)(2)电极反应：电极反应：电极名称电极名称负极负极正极正极电极材料电极材料_得失电子得失电子_反应类型反应类型_电极反应电极反应_总反应总反应_锌片锌片铜片铜片失电子失电子得电子得电子氧化反应氧化反应还原反应还原反应Zn-2eZn-2e- -=Zn=Zn2+2+2H2H+ +2e+2e- -=H=H2 2Zn+2HZn+2H+ +=Zn=Zn2+2+H+H2 2二、金属的电化学腐蚀二、金属的电化学腐蚀1.1.电化学腐蚀：电化学腐蚀：(1)(1)条件：不纯的金属跟条件：不纯的金属跟_接触。接触。(2)(2)结果：发生结果：发生_反应，反应，_的金属失去电子而被的金属失去电子而被氧化。氧化。电解质溶液电解质溶液原电池原电池比较活泼比较活泼2.2.钢铁的腐蚀：钢铁的腐蚀：(1)(1)条件：条件：电极：铁和少量电极：铁和少量_形成两个电极。形成两个电极。电解质溶液：水膜中含有少量电解质溶液：水膜中含有少量_及及_等。等。碳碳H H+ +和和OHOH- -氧气氧气(2)(2)电极反应电极反应( (以吸氧腐蚀为例以吸氧腐蚀为例) )：负极反应式：负极反应式：_。正极反应式：正极反应式：_。(3)(3)铁锈的形成过程：铁锈的形成过程：FeFe2+2+2OH+2OH- -=Fe(OH)=Fe(OH)2 24Fe(OH)4Fe(OH)2 2+O+O2 2+2H+2H2 2O=4Fe(OH)O=4Fe(OH)3 3Fe(OH)Fe(OH)3 3在一定条件下脱水生成红色的铁锈在一定条件下脱水生成红色的铁锈( (主要成分为主要成分为FeFe2 2O O3 3xHxH2 2O)O)。2Fe-4e2Fe-4e- -=2Fe=2Fe2+2+2H2H2 2O+OO+O2 2+4e+4e- -=4OH=4OH- -三、化学电源三、化学电源1.1.制造原理：制造原理：_原理。原理。2.2.优点：优点：_远大于燃料燃烧。远大于燃料燃烧。原电池原电池能量转化率能量转化率3.3.化学电源的分类：化学电源的分类：(1)_(1)_电池：用过之后不能复原，如锌锰干电池等。电池：用过之后不能复原，如锌锰干电池等。(2)(2)二次电池二次电池：放完电后可以充电，充电后能继续使用，如银：放完电后可以充电，充电后能继续使用，如银锌纽扣电池、铅蓄电池、镍氢电池等。锌纽扣电池、铅蓄电池、镍氢电池等。(3)(3)燃料电池燃料电池：燃料和氧化剂分别在两个电极上反应，如氢氧：燃料和氧化剂分别在两个电极上反应，如氢氧燃料电池、甲醇燃料电池、甲醇- -空气燃料电池等。空气燃料电池等。一次一次负极：负极：_(_(氧化反应氧化反应););正极：正极：_(_(还原反应还原反应););总反应式：总反应式：_。2H2H2 2-4e-4e- -+4OH+4OH- -=4H=4H2 2O OO O2 2+2H+2H2 2O+4eO+4e- -=4OH=4OH- -2H2H2 2+O+O2 2=2H=2H2 2O O【思考辨析【思考辨析】1.1.判断正误：判断正误：(1)(1)铜铜锌锌稀硫酸构成的原电池中，由于锌更活泼，所以锌片稀硫酸构成的原电池中，由于锌更活泼，所以锌片上有气泡产生。上有气泡产生。( )( )分析：分析：由于铜片为正极，由于铜片为正极，H H+ +在正极得电子，发生还原反应而产在正极得电子，发生还原反应而产生氢气，因此应在铜片上有大量气泡产生。生氢气，因此应在铜片上有大量气泡产生。(2)(2)将铜片和锌片用导线连接插入酒精中，电流计指针发生偏将铜片和锌片用导线连接插入酒精中，电流计指针发生偏转。转。( )( )分析：分析：酒精不是电解质，不能构成闭合回路，不能形成原电酒精不是电解质，不能构成闭合回路，不能形成原电池，电流计指针不会发生偏转。池，电流计指针不会发生偏转。(3)(3)原电池中外电路中的电子的流向是由正极流向负极。原电池中外电路中的电子的流向是由正极流向负极。( )( )分析：分析：原电池中外电路中的电子的流向是由负极流向正极的。原电池中外电路中的电子的流向是由负极流向正极的。(4)(4)在空气中，纯铁比生铁在空气中，纯铁比生铁( (含有碳杂质含有碳杂质) )更易腐蚀。更易腐蚀。( )( )分析：分析：生铁由于含有碳杂质，其表层吸附水膜后，形成了一层生铁由于含有碳杂质，其表层吸附水膜后，形成了一层电解质溶液，因此可形成原电池而造成电化学腐蚀，而纯铁中电解质溶液，因此可形成原电池而造成电化学腐蚀，而纯铁中无杂质，不易形成原电池，因此生铁更易腐蚀。无杂质，不易形成原电池，因此生铁更易腐蚀。2.2.问题思考：问题思考：(1)(1)请思考作原电池两极的材料有什么样的要求请思考作原电池两极的材料有什么样的要求? ?分析：分析：首先必须能导电，如金属材料、石墨等首先必须能导电，如金属材料、石墨等; ;其次，若两极都其次，若两极都是金属，则活泼性必须不同，且一般负极材料和电解质溶液能是金属，则活泼性必须不同，且一般负极材料和电解质溶液能发生化学反应。发生化学反应。(2)(2)化学反应都可用来设计原电池吗化学反应都可用来设计原电池吗? ?试说明理由。试说明理由。分析：分析：不是。原电池反应过程中有电子的转移，形成原电池的不是。原电池反应过程中有电子的转移，形成原电池的化学反应必须是氧化还原反应。化学反应必须是氧化还原反应。(3)(3)原电池的电极材料是否一定参加电极反应原电池的电极材料是否一定参加电极反应? ?试举例说明。试举例说明。分析：分析：原电池的电极材料有的参加反应，如铜锌原电池的负极原电池的电极材料有的参加反应，如铜锌原电池的负极材料金属锌表现为电极溶解，但是有的原电池负极材料并不参材料金属锌表现为电极溶解，但是有的原电池负极材料并不参加电极反应加电极反应( (如燃料电池如燃料电池););原电池的正极材料通常不参加电极反原电池的正极材料通常不参加电极反应，如铜锌原电池的正极材料金属铜不参加反应。应，如铜锌原电池的正极材料金属铜不参加反应。【知识链接【知识链接】化学能化学能化学能是物质发生化学反应时所释放的能量，是一种很隐蔽的化学能是物质发生化学反应时所释放的能量，是一种很隐蔽的能量，它不能直接用来做功，只有在发生化学变化的时候才释能量，它不能直接用来做功，只有在发生化学变化的时候才释放出来，变成热能或者其他形式的能量。放出来，变成热能或者其他形式的能量。二次电池二次电池利用化学反应的可逆性，可以组建成一个新电池，即当一个化利用化学反应的可逆性，可以组建成一个新电池，即当一个化学反应转化为电能之后，还可以用电能使化学体系修复，然后学反应转化为电能之后，还可以用电能使化学体系修复，然后再利用化学反应转化为电能。再利用化学反应转化为电能。燃料电池燃料电池一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。具有以下特点：能量转化效率高，燃料和空气分别送进装置。具有以下特点：能量转化效率高，燃料和空气分别送进燃料电池，它直接将燃料的化学能转化为电能，中间不经过燃燃料电池，它直接将燃料的化学能转化为电能，中间不经过燃烧过程。烧过程。一、原电池原理及正、负极的判断一、原电池原理及正、负极的判断1.1.原电池的工作原理：原电池的工作原理：2.2.原电池的判断方法原电池的判断方法“四看四看”：3.3.原电池正、负极的判断方法：原电池正、负极的判断方法：【知识备选【知识备选】电化学中常用的氧化还原反应的知识电化学中常用的氧化还原反应的知识(1)(1)氧化还原反应中概念间的关系：氧化还原反应中概念间的关系：(2)(2)金属的还原性及其离子的氧化性：金属的还原性及其离子的氧化性：【学而后思【学而后思】(1)(1)较活泼的金属一定作原电池负极吗较活泼的金属一定作原电池负极吗? ?试举例说明。试举例说明。提示：提示：不一定。一般是较活泼金属作原电池负极，较不活泼的不一定。一般是较活泼金属作原电池负极，较不活泼的金属或导电的非金属作正极，但也有较不活泼的金属作负极的，金属或导电的非金属作正极，但也有较不活泼的金属作负极的，如镁如镁铝电极在稀硫酸中构成原电池，镁为负极，铝为正极铝电极在稀硫酸中构成原电池，镁为负极，铝为正极; ;但若以氢氧化钠为电解质溶液，则铝为负极，镁为正极。但若以氢氧化钠为电解质溶液，则铝为负极，镁为正极。(2)(2)原电池两极转移的电子数有何关系原电池两极转移的电子数有何关系? ?提示：提示：原电池中，负极失去电子发生氧化反应。正极上得到电原电池中，负极失去电子发生氧化反应。正极上得到电子发生还原反应，根据氧化还原反应中电子守恒定律知，正极子发生还原反应，根据氧化还原反应中电子守恒定律知，正极上得电子总数与负极上失电子总数相等。上得电子总数与负极上失电子总数相等。二、原电池原理的应用二、原电池原理的应用1.1.比较金属的活泼性强弱：两种金属分别作为原电池的两个电比较金属的活泼性强弱：两种金属分别作为原电池的两个电极时，一般作负极的金属的活泼性较强。极时，一般作负极的金属的活泼性较强。2.2.加快化学反应速率：原电池的化学反应速率大于一般的化学加快化学反应速率：原电池的化学反应速率大于一般的化学反应速率。例如：实验室利用反应速率。例如：实验室利用ZnZn与稀硫酸反应制氢气时，可向与稀硫酸反应制氢气时，可向溶液中滴加少量溶液中滴加少量CuSOCuSO4 4溶液，形成溶液，形成CuCuZnZn原电池，加快反应进行。原电池，加快反应进行。3.3.设计原电池：例如：依据反应设计原电池：例如：依据反应Zn+FeSOZn+FeSO4 4=ZnSO=ZnSO4 4+Fe+Fe设计成设计成原电池的思路如下：原电池的思路如下：步骤步骤理论理论示例示例确定确定电极电极反应反应将氧化还原反应拆成氧化反应和还原反应两个半将氧化还原反应拆成氧化反应和还原反应两个半反应，分别作原电池的负极反应和正极反应反应，分别作原电池的负极反应和正极反应负极：负极：Zn-2eZn-2e- - =Zn=Zn2+2+，正极：正极：FeFe2+2+2e+2e- - =Fe=Fe步骤步骤理论理论示例示例确定确定电极电极材料材料在原电池中，选择还原性较强的物质作为负极在原电池中，选择还原性较强的物质作为负极; ;氧化性较强氧化性较强的物质作为正极，并且原电池的电极必须导电。电池中的的物质作为正极，并且原电池的电极必须导电。电池中的负极必须能够与电解质溶液反应，容易失去电子，因此负负极必须能够与电解质溶液反应，容易失去电子，因此负极一般是活泼的金属材料极一般是活泼的金属材料该电池中负极只该电池中负极只能是锌，正极可能是锌，正极可能是铁或铜或石能是铁或铜或石墨等墨等确定确定电解电解质溶质溶液液电解质溶液是使负极放电的物质。因此电解质溶液一般要电解质溶液是使负极放电的物质。因此电解质溶液一般要能够与负极发生反应，或者电解质溶液中溶解的其他物质能够与负极发生反应，或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反应能与负极发生反应( (如空气中的氧气如空气中的氧气) )该电池中的电解该电池中的电解质溶液应是含有质溶液应是含有FeFe2+2+的溶液的溶液【学而后思【学而后思】(1)(1)若给出的是离子反应若给出的是离子反应Zn+FeZn+Fe2+2+=Zn=Zn2+2+Fe+Fe，则该电池的电解，则该电池的电解质可能有哪些质可能有哪些? ?提示：提示：可能有可能有FeSOFeSO4 4、FeClFeCl2 2或或Fe(NOFe(NO3 3) )2 2。(2)(2)某同学设计原电池时将锌片和铜片作电极插入蔗糖溶液并某同学设计原电池时将锌片和铜片作电极插入蔗糖溶液并用导线相连，请问该同学能成功吗用导线相连，请问该同学能成功吗? ?并分析其原因。并分析其原因。提示：提示：不能。因为蔗糖不是电解质，缺少构成原电池的条件之不能。因为蔗糖不是电解质，缺少构成原电池的条件之一一电解质溶液。电解质溶液。(3)(3)反应反应CaO+HCaO+H2 2O=Ca(OH)O=Ca(OH)2 2是一个放热反应，请思考能否根据是一个放热反应，请思考能否根据该反应来设计原电池该反应来设计原电池? ?为什么为什么? ?提示：提示：不能。该反应虽是一个放热反应，但其不是一个氧化还不能。该反应虽是一个放热反应，但其不是一个氧化还原反应，构成原电池的反应必须是自发的氧化还原反应。原反应，构成原电池的反应必须是自发的氧化还原反应。三、原电池电极反应式的书写方法三、原电池电极反应式的书写方法1.1.一般电极反应式的书写：一般电极反应式的书写：2.2.复杂电极反应式的书写：正、负极反应式相加即可得到原电复杂电极反应式的书写：正、负极反应式相加即可得到原电池总反应式，相加时应注意正、负极得失电子数目要相等。因池总反应式，相加时应注意正、负极得失电子数目要相等。因此，复杂的电极反应式此，复杂的电极反应式= =原电池总反应原电池总反应- -简单的电极反应式。简单的电极反应式。【学而后思【学而后思】(1)(1)已知铅蓄电池的总反应式为已知铅蓄电池的总反应式为Pb+PbOPb+PbO2 2+4H+4H+ + + 2PbSO2PbSO4 4+2H+2H2 2O O，正极反应式为，正极反应式为PbOPbO2 2+2e+2e- -+4H+4H+ + =PbSO+ =PbSO4 4+ +2H2H2 2O O，其负极反应式是怎样的，其负极反应式是怎样的? ?提示：提示：由总反应由总反应- -电极反应电极反应= =另一个电极反应，得铅蓄电池的负另一个电极反应，得铅蓄电池的负极反应式为极反应式为Pb-2ePb-2e- -+ =PbSO+ =PbSO4 4。 放电放电=(2)(2)已知甲烷、空气、已知甲烷、空气、KOHKOH燃料电池的正极反应式为燃料电池的正极反应式为O O2 2+4e+4e- -+2H+2H2 2O=4OHO=4OH- -，负极反应式为，负极反应式为CHCH4 4-8e-8e- -+10OH+10OH- -= +7H= +7H2 2O O，那么其总反应式是怎样的那么其总反应式是怎样的? ?提示：提示：由两个电极反应由两个电极反应( (电极反应转移电子必须相等电极反应转移电子必须相等) )相加相加= =总总反应，可得总反应式为反应，可得总反应式为CHCH4 4+2O+2O2 2+2OH+2OH- -= +3H= +3H2 2O O。类型类型 一一 原电池原理原电池原理【典例【典例】(2013(2013东城区高一检测东城区高一检测) )如图所示是如图所示是ZnZn和和CuCu形成的原形成的原电池，某实验兴趣小组做完实验后，在读书卡上的记录如下，电池，某实验兴趣小组做完实验后，在读书卡上的记录如下，则卡片上的描述合理的是则卡片上的描述合理的是( () )A.A. B.B.C. D.C. D.实验后的记录：实验后的记录：CuCu为负极，为负极，ZnZn为正极为正极CuCu极上有气泡产生，发生还原反应极上有气泡产生，发生还原反应 向向CuCu极移动极移动若有若有0.5 mol0.5 mol电子流经导线，则可产生电子流经导线，则可产生0.25 mol0.25 mol气体气体电子的流向是：电子的流向是：CuZnCuZn正极反应式：正极反应式：Cu-2eCu-2e- -=Cu=Cu2+2+，发生氧化反应，发生氧化反应【解题指南【解题指南】解答本题要注意以下两点：解答本题要注意以下两点：(1)(1)熟练掌握原电池的原理，负极发生氧化反应，正极发生还熟练掌握原电池的原理，负极发生氧化反应，正极发生还原反应。原反应。(2)(2)原电池外电路中电子的流向是从负极流向正极。原电池外电路中电子的流向是从负极流向正极。【解析【解析】选选B B。铜锌形成原电池的时候，锌是负极，铜为正极。铜锌形成原电池的时候，锌是负极，铜为正极; ;由于锌失去电子变成锌离子进入溶液中，电子通过外电路流向由于锌失去电子变成锌离子进入溶液中，电子通过外电路流向正极，溶液中的氢离子在正极上得到电子，变成氢气，发生还正极，溶液中的氢离子在正极上得到电子，变成氢气，发生还原反应原反应; ;由于阳离子向正极移动，所以阴离子硫酸根离子向负由于阳离子向正极移动，所以阴离子硫酸根离子向负极移动极移动; ;若有若有0.5 mol0.5 mol电子流经导线，由于正极的电极反应式为电子流经导线，由于正极的电极反应式为2H2H+ +2e+2e- -=H=H2 2，所以会产生，所以会产生0.25 mol0.25 mol的氢气的氢气; ;电子的流向是电子的流向是由负极流向正极，所以应该是由由负极流向正极，所以应该是由ZnCuZnCu; ;正极反应式是正极反应式是2H2H+ +2e+2e- -=H=H2 2，发生还原反应。，发生还原反应。【变式训练【变式训练】(2013(2013江苏高考江苏高考)Mg-H)Mg-H2 2O O2 2电池可用于驱动无人驾电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。该电池以海水为电解质溶液，示意图如下。该电驶的潜航器。该电池以海水为电解质溶液，示意图如下。该电池工作时，下列说法正确的是池工作时，下列说法正确的是( () )A.MgA.Mg电极是该电池的正极电极是该电池的正极B.HB.H2 2O O2 2在石墨电极上发生氧化反应在石墨电极上发生氧化反应C.C.石墨电极附近溶液的石墨电极附近溶液的pHpH增大增大D.D.溶液中溶液中ClCl- -向正极移动向正极移动【解析】【解析】选选C C。在原电池中活泼金属做负极，即。在原电池中活泼金属做负极，即MgMg为负极，为负极，A A错误错误; ;通入通入H H2 2O O2 2的一极为正极，故在反应过程中得电子发的一极为正极，故在反应过程中得电子发生还原反应，生还原反应，B B错误错误; ;石墨电极处的电极反应式为石墨电极处的电极反应式为H H2 2O O2 2+2e+2e- -+2H+2H+ +=2H=2H2 2O O，溶液，溶液pHpH增大，增大，C C正确正确; ;原电池中，电解质溶原电池中，电解质溶液中的阴离子向负极移动，液中的阴离子向负极移动，D D错误。错误。【变式备选【变式备选】如图为铜锌原电池示意图，如图为铜锌原电池示意图，下列说法中正确的是下列说法中正确的是( () )A.A.铜是电池的负极，锌是正极铜是电池的负极，锌是正极B.B.电子由铜片经导线流向锌片电子由铜片经导线流向锌片C.C.铜电极附近溶液因产生铜电极附近溶液因产生CuCu2+2+而变蓝而变蓝D.D.将铜电极换成石墨电极时总反应不变将铜电极换成石墨电极时总反应不变【解析【解析】选选D D。锌比铜活泼，所以锌电极为负极，铜电极为正。锌比铜活泼，所以锌电极为负极，铜电极为正极，电子应从负极流向正极，锌为负极，失电子，故电子应由极，电子应从负极流向正极，锌为负极，失电子，故电子应由锌片经导线流向铜片，故锌片经导线流向铜片，故A A、B B均错误均错误; ;铜作为正极材料，自身铜作为正极材料，自身并不参与电极反应，正极发生反应的为溶液中的氢离子，并不参与电极反应，正极发生反应的为溶液中的氢离子，C C错错误误; ;构成原电池的两电极材料，可为金属与金属，也可为金属构成原电池的两电极材料，可为金属与金属，也可为金属与非金属，锌比石墨活泼，故锌仍为原电池负极，总反应为与非金属，锌比石墨活泼，故锌仍为原电池负极，总反应为Zn+2HZn+2H+ +=Zn=Zn2+2+H+H2 2。类型类型 二二 原电池原理的应用原电池原理的应用【典例【典例】(2013(2013台州高一检测台州高一检测) )理论上讲，任何自发的氧化还理论上讲，任何自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。请利用反应原反应都可以设计成原电池。请利用反应“Cu+2AgCu+2Ag+ +=2Ag+Cu2Ag+Cu2+2+”设计一个化学电池设计一个化学电池( (正极材料用碳棒正极材料用碳棒) )回答下列问题：回答下列问题：(1)(1)该电池的负极材料是该电池的负极材料是，发生，发生反应反应( (填填“氧氧化化”或或“还原还原”) )，电解质溶液是，电解质溶液是; ;(2)(2)正极上出现的现象是正极上出现的现象是; ;(3)(3)若导线上转移电子若导线上转移电子1 mol1 mol，则生成阳极产物的质量为，则生成阳极产物的质量为 g g。【解题指南【解题指南】解答该题要注意以下解答该题要注意以下3 3点：点：(1)(1)在金属的置换反应中较活泼金属作负极在金属的置换反应中较活泼金属作负极; ;(2)(2)较不活泼的金属在正极析出较不活泼的金属在正极析出; ;(3)(3)电解质是含不活泼金属离子的可溶性盐。电解质是含不活泼金属离子的可溶性盐。【解析【解析】在在Cu+2AgCu+2Ag+ +=2Ag+Cu=2Ag+Cu2+2+中，中，CuCu作还原剂，应作原电池作还原剂，应作原电池的负极，失去电子，发生氧化反应的负极，失去电子，发生氧化反应;Ag;Ag+ +作氧化剂，在原电池的作氧化剂，在原电池的正极得电子，故碳棒上有银白色物质析出，且每转移正极得电子，故碳棒上有银白色物质析出，且每转移1 mol1 mol电电子，则生成银子，则生成银108 g;108 g;电解质是含电解质是含AgAg+ +的可溶性盐，通常是的可溶性盐，通常是AgNOAgNO3 3溶液。溶液。答案：答案：(1)Cu(1)Cu氧化氧化AgNOAgNO3 3溶液溶液(2)(2)碳棒上出现银白色物质碳棒上出现银白色物质 (3)108(3)108【名师点评【名师点评】讲解本题时应注意以下讲解本题时应注意以下3 3点：点：(1)(1)能够设计成原电池的反应，一定是氧化还原反应能够设计成原电池的反应，一定是氧化还原反应; ;(2)(2)设计原电池时注意构成原电池的三个条件设计原电池时注意构成原电池的三个条件“两极一液一回两极一液一回路路”; ;(3)(3)原电池两极转移的电子数相等，可以用其来计算电极质量原电池两极转移的电子数相等，可以用其来计算电极质量的变化或产生气体的体积等。的变化或产生气体的体积等。【互动探究【互动探究】(1)(1)正极材料换为银棒可以吗正极材料换为银棒可以吗? ?负极换为铁棒可以吗负极换为铁棒可以吗? ?提示：提示：正极材料可以是碳棒，也可是比铜活泼性差的金属如银正极材料可以是碳棒，也可是比铜活泼性差的金属如银棒，但负极材料必须是铜，若换为铁棒，则负极是棒，但负极材料必须是铜，若换为铁棒，则负极是Fe-2eFe-2e- -=Fe=Fe2+2+。(2)(2)请按要求画出该原电池的装置图。请按要求画出该原电池的装置图。提示：提示：【方法规律【方法规律】原电池设计类题目的解题流程原电池设计类题目的解题流程【变式训练【变式训练】(2013(2013蚌埠高一检测蚌埠高一检测) )把把A A、B B、C C、D D四块金属泡四块金属泡在稀硫酸中，用导线两两相连可以组成各种原电池。若在稀硫酸中，用导线两两相连可以组成各种原电池。若A A、B B相相连时，连时，A A为负极为负极;C;C、D D相连，相连，D D上有气泡逸出上有气泡逸出;A;A、C C相连时，相连时，A A极极减轻减轻;B;B、D D相连，相连，B B为正极。则四种金属的活动性顺序由大到小为正极。则四种金属的活动性顺序由大到小排列为排列为( () )A.ACDB B.ACBDA.ACDB B.ACBDC.ABCD D.BDCAC.ABCD D.BDCA【解析【解析】选选A A。应用原电池原理比较金属活动性时，注意电子。应用原电池原理比较金属活动性时，注意电子流向、电流方向、正负极、氧化反应、还原反应与活动性的关流向、电流方向、正负极、氧化反应、还原反应与活动性的关系。根据原电池原理，作为负极的金属活动性比正极金属的活系。根据原电池原理，作为负极的金属活动性比正极金属的活动性强。电子流动方向是由负极流向正极，电流方向与电子流动性强。电子流动方向是由负极流向正极，电流方向与电子流动方向相反，因此可依次作出如下判断：活动性：动方向相反，因此可依次作出如下判断：活动性：AB;AB;CD;AC;DBCD;AC;DB。故金属活动性。故金属活动性ACDBACDB，故应选，故应选A A。【变式备选【变式备选】铁及铁的化合物应用广泛，如铁及铁的化合物应用广泛，如FeClFeCl3 3可用作印刷电可用作印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。(1)(1)写出写出FeClFeCl3 3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式_。(2)(2)若将若将(1)(1)中的反应设计成原电池，请在方框内画出原电池的中的反应设计成原电池，请在方框内画出原电池的装置图，标出正、负极，并写出电极反应式。装置图，标出正、负极，并写出电极反应式。负极反应式：负极反应式：; ;正极反应式：正极反应式：。【解析【解析】(1)FeCl(1)FeCl3 3溶液腐蚀印刷电路铜板，应为溶液腐蚀印刷电路铜板，应为FeClFeCl3 3与与CuCu的反的反应，其离子方程式为应，其离子方程式为Cu+2FeCu+2Fe3+3+=Cu=Cu2+2+2Fe+2Fe2+2+。(2)(2)由反应由反应Cu+2FeCu+2Fe3+3+=Cu=Cu2+2+2Fe+2Fe2+2+可知：铜由可知：铜由0 0价变为价变为+2+2价，失价，失电子，发生氧化反应，为负极材料，负极反应式为电子，发生氧化反应，为负极材料，负极反应式为Cu-2eCu-2e- -=Cu=Cu2+2+;Fe;Fe3+3+由由+3+3价变为价变为+2+2价，得电子，为正极反应物，故电价，得电子，为正极反应物，故电解质溶液为解质溶液为FeClFeCl3 3溶液，正极反应式为溶液，正极反应式为2Fe2Fe3+3+2e+2e- -=2Fe=2Fe2+2+。而。而正极材料只要是活泼性比铜差的导体即可，如石墨、银、铂等。正极材料只要是活泼性比铜差的导体即可，如石墨、银、铂等。答案：答案：(1)Cu+2Fe(1)Cu+2Fe3+3+=Cu=Cu2+2+2Fe+2Fe2+2+(2)(2)Cu-2eCu-2e- -=Cu=Cu2+2+2Fe2Fe3+3+2e+2e- -=2Fe=2Fe2+2+1.(20131.(2013郑州高一检测郑州高一检测) )下列装置可以构成原电池的是下列装置可以构成原电池的是( () )【解析【解析】选选C C。原电池构成的三个条件是：活泼性不同的两个。原电池构成的三个条件是：活泼性不同的两个电极电极(A(A错误错误) )，电解质溶液，电解质溶液(B(B错误错误) )，用导线连接构成闭合回路，用导线连接构成闭合回路(D(D错误错误) )，C C满足三个条件。满足三个条件。2.2.对原电池的电极名称，下列叙述中错误的是对原电池的电极名称，下列叙述中错误的是( () )A.A.电子流入的一极为正极电子流入的一极为正极B.B.比较不活泼的一极为正极比较不活泼的一极为正极C.C.电子流出的一极为负极电子流出的一极为负极D.D.发生氧化反应的一极为正极发生氧化反应的一极为正极【解析【解析】选选D D。发生氧化反应的一极为负极，正极得电子，发。发生氧化反应的一极为负极，正极得电子，发生还原反应。生还原反应。3.3.钢铁发生吸氧腐蚀时，负极上发生的电极反应式是钢铁发生吸氧腐蚀时，负极上发生的电极反应式是( () )A.2HA.2H+ +2e+2e- -=H=H2 2B.Fe-2eB.Fe-2e- -=Fe=Fe2+2+C.2HC.2H2 2O+OO+O2 2+4e+4e- -=4OH=4OH- -D.Fe-3eD.Fe-3e- -=Fe=Fe3+3+【解析解析】选选B B。钢铁发生吸氧腐蚀时，负极应失电子，发生氧。钢铁发生吸氧腐蚀时，负极应失电子，发生氧化反应，反应物为铁，其电极反应式为化反应，反应物为铁，其电极反应式为Fe-2eFe-2e- -=Fe=Fe2+2+。4.4.下列反应不可用于设计原电池的是下列反应不可用于设计原电池的是( () )A.NaOH+HCl=NaCl+HA.NaOH+HCl=NaCl+H2 2O OB.2CHB.2CH3 3OH+3OOH+3O2 2=2CO=2CO2 2+4H+4H2 2O OC.Zn+2HCl=ZnClC.Zn+2HCl=ZnCl2 2+H+H2 2D.4Al+3OD.4Al+3O2 2+6H+6H2 2O=4Al(OH)O=4Al(OH)3 3【解析解析】选选A A。能够用于设计原电池的反应必须是氧化还原反。能够用于设计原电池的反应必须是氧化还原反应。应。NaOH+HClNaOH+HCl=NaCl+H=NaCl+H2 2O O属于复分解反应，不属于氧化还原属于复分解反应，不属于氧化还原反应。反应。5.A5.A、B B、C C三个烧杯均盛有相同物质的量浓度的稀硫酸。三个烧杯均盛有相同物质的量浓度的稀硫酸。(1)A(1)A中反应的离子方程式为中反应的离子方程式为。(2)B(2)B中中SnSn作作极，电极反应式为极，电极反应式为; ;SnSn极附近溶液的酸性极附近溶液的酸性( (填填“增大增大”“”“减小减小”或或“不不变变”) )。(3)C(3)C中中ZnZn作作极，极，FeFe极观察到的现象是极观察到的现象是。【解析【解析】(1)A(1)A中铁与稀硫酸发生化学反应，离子反应为中铁与稀硫酸发生化学反应，离子反应为Fe+2HFe+2H+ +=Fe=Fe2+2+H+H2 2。(2)B(2)B、C C都是原电池装置，都是原电池装置，B B装置中：装置中：FeFe是负极，是负极，SnSn是正极，负是正极，负极反应为极反应为Fe-2eFe-2e- -=Fe=Fe2+2+，正极反应为，正极反应为2H2H+ +2e+2e- -=H=H2 2，c(Hc(H+ +) )减小。减小。(3)C(3)C装置中：装置中：ZnZn是负极，失电子不断溶解，是负极，失电子不断溶解，FeFe作正极，氢离子作正极，氢离子放电产生氢气。放电产生氢气。答案：答案：(1)Fe+2H(1)Fe+2H+ +=Fe=Fe2+2+H+H2 2(2)(2)正正2H2H+ +2e+2e- -=H=H2 2减小减小(3)(3)负有无色气泡产生负有无色气泡产生原电池构成条件的实验探究原电池构成条件的实验探究上图是铜锌原电池示意图，某同学为了进一步探究该原电池的上图是铜锌原电池示意图，某同学为了进一步探究该原电池的构成条件及原电池外电路上电子的流向，进行了以下实验探构成条件及原电池外电路上电子的流向，进行了以下实验探究：究：(1)(1)若单独将锌片插入若单独将锌片插入H H2 2SOSO4 4溶液中有什么现象溶液中有什么现象? ?为什么为什么? ?提示：提示：锌片逐渐溶解，有大量气泡产生。因为锌的活泼性比氢锌片逐渐溶解，有大量气泡产生。因为锌的活泼性比氢强，所以锌可以将氢离子还原成氢气。强，所以锌可以将氢离子还原成氢气。(2)(2)若单独将铜片插入若单独将铜片插入H H2 2SOSO4 4溶液中有什么现象溶液中有什么现象? ?为什么为什么? ?提示：提示：铜片不溶解，无气泡产生。原因是铜的活泼性比氢弱，铜片不溶解，无气泡产生。原因是铜的活泼性比氢弱，所以铜不能将氢离子还原成氢气。所以铜不能将氢离子还原成氢气。(3)(3)将锌片，铜片平行插入将锌片，铜片平行插入H H2 2SOSO4 4溶液中，有什么现象溶液中，有什么现象? ?提示：提示：锌片逐渐溶解，在锌片上产生大量气泡，铜片无变化。锌片逐渐溶解，在锌片上产生大量气泡，铜片无变化。(4)(4)若将锌片，铜片用一导线连接再浸在若将锌片，铜片用一导线连接再浸在H H2 2SOSO4 4溶液中，有什么溶液中，有什么现象现象? ?提示：提示：锌片逐渐溶解，铜片上有大量气泡产生。锌片逐渐溶解，铜片上有大量气泡产生。(5)(5)铜片与稀硫酸不反应，但与锌片相连后，铜片上为什么有铜片与稀硫酸不反应，但与锌片相连后，铜片上为什么有气泡产生气泡产生? ?气体是什么气体是什么? ?导线间接一电流计有何现象产生导线间接一电流计有何现象产生? ?为什为什么么? ?提示：提示：当铜片和锌片用导线相连后浸入稀硫酸中，形成原电池，当铜片和锌片用导线相连后浸入稀硫酸中，形成原电池，锌作负极，铜作正极，锌片失去电子逐渐溶解形成锌离子进入锌作负极，铜作正极，锌片失去电子逐渐溶解形成锌离子进入溶液中，电子通过外电路由负极流向正极，溶液中的氢离子在溶液中，电子通过外电路由负极流向正极，溶液中的氢离子在铜电极上得到电子形成氢气放出。若在导线间连接一电流计会铜电极上得到电子形成氢气放出。若在导线间连接一电流计会看到电流计指针发生偏转，原因是导线上有电子通过，电子的看到电流计指针发生偏转，原因是导线上有电子通过，电子的定向流动就会形成电流。定向流动就会形成电流。(6)(6)通过上述实验，请总结构成原电池的条件是什么通过上述实验，请总结构成原电池的条件是什么? ?提示：提示：通过上述实验，构成原电池的条件有通过上述实验，构成原电池的条件有3 3点：点：有活动性不同的两个电极有活动性不同的两个电极; ;电解质溶液电解质溶液; ;形成闭合回路。形成闭合回路。