课题1 电池探秘
1.以铜锌原电池为例理解原电池的工作原理。(重难点)
2.认识电池的构成条件,掌握原电池正负极的判断方法。(重点)
3.学会应用所学知识分析出生活中所使用的各种电池。(难点)
将化学能转化为电能的装置。
2.原电池的工作原理(以铜锌原电池为例)
(1)工作原理
锌片失去电子,电子经导线流向铜片,溶液中的H+从铜片上得到电子被还原成氢原子,继而结合成氢分子在铜片上放出。
(2)电极名称
负极:电子流出的电极。(发生氧化反应的一极)
正极:电子流入的电极。(发生还原反应的一极)
(3)电极反应式
负极:Zn-2e-===Zn2+
正极:2H++2e-===H2↑
总反应式:Zn+2H+===Zn2++H2↑
3.原电池的构成条件
(1)两个活泼性不同的电极(或金属与导电的非金属)
①负极:活泼性强、失去电子发生氧化反应。
②正极:活泼性弱、得到电子发生还原反应。
(2)两电极插入同一电解质溶液中。
(3)形成闭合回路。
(4)能自发地发生氧化还原反应。
4.实质
原电池产生电流的实质,是发生了氧化还原反应。电子由负极流向正极产生电流。5.实际应用
纽扣电池及工作原理
总反应式:H2O+Zn+HgO===Zn(OH)2+Hg
1.将锌片、铜片用导线连接插入乙醇中能形成原电池吗,为什么?
【提示】不能。因为乙醇是非电解质,不导电,所以不能形成原电池。
4
PbSO 转变为
2.废旧电池污染的治理 (1)废旧电池必须回收。
(2)开发使用无污染或污染小的新型电池,如太阳能电池。
2.是不是所有的电池负极都参与原电池反应?
【提示】 不一定。燃料电池中两电极都不参加反应。通入燃料的电极是负极,燃料失去电子被氧化,发生氧化反应;通入氧化剂的电极是正极,氧化剂得到电子被还原,发生还原反应。氢氧燃料电池、甲醇燃料电池等都是这类电池。
①你能用图示表示原电池的工作原理吗? ②原电池正负极的判断依据有哪些? 【提示】 ①如下图所示
②原电池正负极的判断依据有:a.电极材料 b .电流或电子流动方向 c .电解质溶液离子移动方向 d .反应类型 e .反应现象
1.原电池的工作原理(以铜锌原电池为例)
2.原电池正负极的判断
(1)由组成原电池两极的电极材料判断。一般是活泼性较强的金属为负极,活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极。
在特殊情况下,正负极的判断还要考虑电解质溶液的性质。如(-)Al|NaOH(aq)|Mg(+)原电池中Al做负极,在强碱性条件下,Al比Mg活泼。
(2)根据电流方向或电子流动方向判断。在外电路上,电流是由正极流向负极;电子流动方向是由负极流向正极。
(3)根据原电池里电解质溶液内离子的移动方向判断。在原电池的电解质溶液内,阳离子移向的极是正极,阴离子移向的极是负极。
(4)根据原电池两极发生的变化来判断,原电池的负极总是失电子发生氧化反应,其正极总是得电子发生还原反应。
(5)依据现象判断。一般溶解的一极为负极,增重或者有气体放出的一极为正极。燃料电池除外。
1.在内电路中阳离子向正极移动,阴离子向负极移动。
2.电子只流经外电路,流向为:负极→导线→正极。
3.电流方向与电子流向相反。
4.只有根据能自发进行且放出能量的氧化还原反应才能设计原电池。
下列有关原电池的说法中,正确的是( )
A.在正极上发生氧化反应
B.化学性质较活泼的金属为负极
C.正极是电子流出的极
D.是由电能转化为化学能的装置
【解析】原电池是化学能转化为电能的装置。在原电池工作时,较活泼的负极失电子被氧化,即电子流出;较不活泼的正极上得电子发生还原反应,即电子流入。
【答案】 B
判断原电池正负极时,不要盲目的根据活泼金属做负极去判断,必要时应根据正负极上发生的反应进行判断。
1.如图,在盛有稀硫酸的烧杯中放入用导线连接的电极X、Y,外电路中电子流向如
图所示,关于该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Fe和碳棒,则X为碳棒,Y为Fe
C.X极上发生的是还原反应,Y极上发生的是氧化反应
D.若两电极都是金属,则它们的活动性顺序为X>Y
【解析】外电路的电子流向为X→外电路→Y,电流方向与其相反。X极失电子,做负极,Y极上发生的是还原反应,X极上发生的是氧化反应。若两电极分别为Fe和碳棒,则Y 为碳棒,X为Fe。
【答案】 D
①原电池的工作原理有哪些应用?
②利用原电池工作原理保护金属时,被保护金属作原电池的哪一极?
【提示】①原电池工作原理可用于:a.加快化学反应速率b.比较金属的活泼性c.用于金属的防护
②原电池工作时,正极金属被保护,所以被保护金属做原电池的正极。
1.加快化学反应速率
理论上,氧化还原反应均可设计成原电池,因有电流产生,加快了电子的转移,从而加快了化学反应速率,如:实验室利用Zn与稀硫酸反应制取H2时,稀硫酸中滴入几滴CuSO4溶液,置换出的单质铜与锌形成原电池从而加快了H2的逸出。
2.比较金属的活泼性
根据溶解(或质量减轻)的为负极,质量增加(或产生气泡)的为正极,结合负极活泼性>正极活泼性,便可作出结论。
3.用于金属的防护
使被保护的金属制品作原电池正极而得到保护。例如,要保护一个铁制的输水管道或钢铁桥梁等,可将其与锌块相连接,使锌作原电池的负极。
4.制作化学电源
理论上,任何放热的氧化还原反应均可设计成原电池。如生活中常见的锌锰干电池、铅蓄电池、各种手机电池及燃料电池等,都是根据原电池原理制作而成的化学电源。
①②③④ 四种金属片两两相连浸入稀H2SO4中都可组成原电池。①②相连时,外电路电流从②流向①;①③相连时,③为正极;②④相连时,②上有气泡逸出;③④相连时,③的质量减少。据此判断这四种金属活动性由大到小的顺序是( ) A.①③②④B.①③④②
C.③④②① D.③①②④
【解析】由题意知:①②相连时,外电路电流从②流向①,则①大于②;①③相连时③为正极,则①大于③;②④相连时,②有气泡逸出,则④大于②;③④相连时,③的质量减少,则③大于④。答案:①③④②。
【答案】 B
2.100 mL浓度为2 mol·L-1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总量,可采用的方法是( )
A.加入适量的6 mol·L-1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NaCl溶液
【解析】A项中增大,反应速率加快。n(H+)增大,生成氢气的总量增大。B项中Cu2++Zn===Cu+Zn2+,Cu、Zn在盐酸中形成原电池,反应速率加快。本来锌是过量的,有少量Zn被Cu2+氧化并不影响生成氢气的总量。C、D两项中均减小,n(H+)未变,反应速率降低,生成氢气的总量不变。
【答案】 B