选修44.1原电池教学案

1选修44.1原电池教、学案[学习目标]1.了解原电池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。2.掌握构成原电池的条件。3.能设计原电池装置。[重点·难点]电极反应和电池反应方程式的书写。基础知识：1．原电池原理(1)概念：利用____________________反应原理将________能转化为________能的装置。(2)原电池工作原理(以锌铜原电池为例)装置示意图现象锌片____________，铜片上有_________，电流表指针发生________电极Zn电极Cu电极电极名称得失电子电子流向反应类型电极反应式总反应式2.原电池形成的条件(1)两个________不同的电极(材料可以是金属或非金属)。负极：活泼性_______，______电子发生氧化反应。正极：活泼性_______，______电子发生还原反应。(2)电极均插入________________中。(3)构成________________。(4)能自发地发生的________________反应。练习1：下列装置中，属于原电池的是()练习2：关于下图装置的叙述，正确的是()2A．铜是阳极，铜片上有气泡产生B．铜片质量逐渐减少C．电流从锌片经导线流向铜片D．氢离子在铜片表面被还原后生成H23．理论上，能自发进行的氧化还原反应均能设计成原电池。实际设计时应该注意以下几方面。(1)外电路：负极(________________的物质)――→e－导线正极(2)内电路：将两极浸入________________溶液中，使正、负离子作________________。(3)闭合电路基础提升：一、原电池的正负极的判断方法1．由组成原电池的两极材料判断较活泼的金属为____极，较不活泼的金属或能导电的非金属为____极。2．根据电流方向或电子流向判断外电路中，电流由____极流向____极，电子由____极流向____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____极，阴离子移向____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________反应，正极总是发生________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____极；反之，如果某一电极质量减轻，则该电极溶解，为____极。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____极。7．根据某电极(X)附近pH的变化判断析氢或吸氧的电极反应发生后，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____极。思考：镁—铝电极在稀H2SO4中构成原电池时，正、负极材料分别是什么？若将电解质溶液改为NaOH溶液，正、负极材料又分别是什么？分别写出两种溶液中的电极反应。3练习1：将纯锌片和纯铜片按图所示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是()A．两烧杯中铜片表面均无气泡产生B．甲中铜片是正极，乙中铜片是负极C．两烧杯中溶液的pH均增大D．产生气泡的速率甲比乙慢练习2：(1)若练习1中甲装置的电极分别为铁、铜，电解质溶液为浓HNO3，则原电池正、负极分别是什么？(2)利用装置乙现有材料，如何加快反应速率？二、原电池的设计从理论上讲，任何一个自发的氧化还原反应，都可以设计成原电池。1．基本依据构成原电池的基本条件，也是进行原电池设计的基本依据。(1)根据电池反应写出电极反应；(2)找出两极材料(电极材料)；(3)找出电解质溶液；(4)形成闭合回路。2．电解质溶液及电极材料的选择(1)电解质溶液的选择：电解质是使________极放电的物质，因此电解质溶液一般要能与_______极发生反应，或者电解质溶液中溶解的其他物质能与_________极发生反应。(2)电极材料的选择：在原电池中，选择还原性较强的金属作_______极，易导电且比________极材料活动性弱的物质作________极。3．设计思路设计思路实例以自发的氧化还原反应为基础Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑把氧化还原反应分解为氧化反应和还原反应两个半反应，从而确定电极反应氧化反应(________极)：______________还原反应(________极)：______________以两极反应为原理，确定电极材料及电解质溶液负极材料：正极材料：电解质溶液：画出示意图4练习1：利用反应Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2，设计一个原电池，在下边画出实验装置图，并指出正极为______，电极反应式为__________________________________；负极为________，电极反应式为__________________________________。练习2：对于如图所示的原电池，对其中的电解质溶液有以下猜想：猜想一：必须是能与负极发生反应的电解质。猜想二：任意的电解质溶液均可在如图装置中构成原电池。(1)为了证明猜想是正确的，请配齐实验用品：锌片、铜片、导线、检流计、稀硫酸、________________。(2)你应该做怎样的简单操作____________________________________________________。若___________________，则说明猜想二是正确的。(3)该电池的电流方向为：_________________________________________________。三、电极反应和电池反应的书写方法1．书写原则(1)遵守质量守恒和电荷守恒。(2)正、负极的电极反应式通过加合消去电子即为电池反应式。(3)弱电解质、气体或难溶物均以化学式表示，其余以离子符号表示。2．书写方法(1)根据给出的化学方程式或图示装置确定原电池的正、负极，弄清正、负极上发生反应的物质。①题目给定总反应式：分析有关元素的化合价变化情况，化合价升高的物质发生氧化反应即负极反应；化合价降低的物质发生还原反应即正极反应。②题目给定图示装置：先确定正、负极，再根据正、负极反应规律书写电极反应式。(2)注意电解质溶液的成分及其对正、负极反应产物的影响，正、负极产物可根据题意或根据化学方程式确定。练习1：写出下表中电池装置的电极反应和总的化学反应方程式：负极材料正极材料电解质溶液(1)铁铜硫酸(2)铜银硝酸银(1)正极反应______________________________；负极反应______________________________；总反应方程式_______________________________________________________。(2)正极反应_______________________________；负极反应______________________________；总反应方程式_______________________________________________________。练习2：由锌片、铜片和200mL稀H2SO4组成的原电池如下图所示。5(1)正极反应_______________________________；负极反应______________________________；(2)电流的方向是______________。(3)一段时间后，当在铜片上放出1.68L(标准状况下)气体时，H2SO4恰好消耗一半。则产生这些气体的同时，共消耗________g锌，有______个电子通过了导线，原硫酸的物质的量浓度是________(设溶液体积不变)。巩固练习：1．关于原电池的叙述中正确的是()A．构成原电池的两极必须是两种不同金属B．原电池是将化学能转化为电能的装置C．原电池工作时总是负极溶解，正极上有物质析出D．原电池的正极是还原剂，总是溶液中的阳离子在此被还原2．下列反应可用于设计原电池的是()A．H2SO4＋2NaOH===Na2SO4＋2H2OB．2FeCl3＋Fe===3FeCl2C．Mg3N2＋6H2O===3Mg(OH)2↓＋2NH3↑D．NaCl＋AgNO3===NaNO3＋AgCl↓3．有关原电池的下列说法中正确的是()A．在外电路中电子由正极流向负极B．在原电池中，只有金属锌作为负极C．原电池工作时，阳离子向正极方向移动D．原电池工作时，阳离子向负极方向移动4．如图所示的装置，在铁圈和银圈的焊接处，用一根棉线将其悬吊在盛水的烧杯中，使之平衡。小心地向烧杯中央滴入CuSO4溶液，片刻后可观察到的现象是()A．铁圈和银圈左右摇摆不定B．保持平衡状况C．铁圈向下倾斜D．银圈向下倾斜5．以Mg片和Al片为电极并用导线连接，同时插入NaOH溶液中，下列说法正确的是()A．Mg片作负极，电极反应：Mg－2e－===Mg2＋B．Al片作负极，电极反应：Al＋4OH－－3e－===AlO－2＋2H2OC．电子从Mg电极沿导线流向Al电极D．Al片上有气泡产生6．在如图所示的装置中，a的金属活泼性比氢要强，b为碳棒，关于此装置的各种叙述不正确的是()A．碳棒上有气体放出，溶液pH变大B．a是正极，b是负极C．导线中有电子流动，电子从a极流向b极D．a极上发生了氧化反应7．下列四组原电池，其中放电后，电解质溶液质量增加，且在正极有单质生成的是()A．Cu、Ag、AgNO3溶液B．Zn、Cu、稀H2SO4C．Fe、Zn、ZnSO4溶液D．Fe、C、Fe2(SO4)3溶液8.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：6(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。9．银器皿日久表面逐渐变黑色，这是由于生成硫化银。有人设计用原电池原理加以除去，其处理方法为：将一定浓度的食盐溶液放入一铝制容器中，再将变黑的银器浸入溶液中，放置一段时间后，有臭鸡蛋气味的气体放出，银表面的黑色会褪去而银不会损失。试回答：在此原电池反应中，负极发生的反应为_____________；正极发生的反应为_____________；反应过程中产生有臭鸡蛋气味的气体，原电池总反应方程式为____________________________________。10．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－―→Ag③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．①②B．②③C．②④D．③④11．对于锌—铜—稀H2SO4组成的原电池装置，当导线中有1mol电子通过时，理论上的两极变化是()①锌片溶解了32.5g②锌片增重32.5g③铜片上析出1gH2④铜片上析出1molH2A．①和③B．①和④C．②和③D．②和④12．将锌片和银片接触放入相同物质的量浓度的下列溶液中，反应一段时间后，溶液质量减轻的是()A．氯化铝B．硫酸铜C．硝酸银D．稀硫酸13．依据甲、乙、丙三图回答下列问题：(1)甲装置为_____________，乙装置为______________，丙装置为______________。(2)甲、乙装置中，锌极上分别发生_____________反应、______________反应，电极反应分别为_________________________________