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第四章 化学反应与电能
第一节 原电池
问题1： 写出以下原电池的总反应方程式、电极反应式，标出电子流向和离子迁移方向，并预测能观察到的现象。
e-
Zn2+
Cu2+
Zn + Cu2+ = Cu + Zn2+
电极反应
负极：Zn - 2e- = Zn2+
正极：Cu2+ + 2e- = Cu
总反应
环节一：回顾化学能转化为电能的装置
反思与总结 原电池原理示意图
CuSO4溶液
e-
Zn2+
Cu
Zn
Cu2+
负极 氧化反应
正极 还原反应
角度1 电极反应
角度2 粒子转移方向
外电路：
电子迁移：负→正
内电路：
阳离子：移向正级
阴离子：移向负极
铜片、锌片表面均附着红色固体，
电流表指针偏转，但电流逐渐衰减。
【实验现象】
Zn片
【原因分析】
现象
原因
锌片表面附着红色固体
电流逐渐衰减
Cu片
解决问题的关键：还原剂Zn与氧化剂CuSO4不直接接触
环节二 原电池装置的改造
两个溶液间缺少离子导体，无法形成闭合回路。
为什么没有电流？该如何解决？
盐桥
盐桥中一般装有饱和的KCl溶液和琼脂制成的胶冻;
胶冻的作用是防止管中溶液流出;
K+和Cl-能在胶冻内自由移动。
↑
↑
Cl-
K+
思考与讨论：（1）图4-1所示的锌铜原电池工作时，电子在导线中的运动方向是怎样的？阴离子和阳离子在电解质溶液中的运动方向是怎样的？（2）锌铜原电池可看作由两个半电池组成，一个氧化反应，另一个发生还原反应。试分别写出两个电电极上的反应及总反应的离子方程式。
e-
e-
Cu
Zn
负极：
氧化反应
正极：
还原反应
Cl-
K+
Zn2+
Cu2+
+
-
CuSO4溶液
ZnSO4溶液
装置中各部分的作用
电极材料
电极反应物 电极材料
电极反应物 离子导体
离子导体
离子导体
电子导体
原电池的构成要素
还原剂-氧化反应、氧化剂-还原反应
电极反应：
离子导体（如电解质和盐桥）：
内电路，实现离子定向迁移
思考与讨论：请结合图4-1绘制反映原电池工作原理的示意图，并与同学交流。示意图要求包括以下内容：
(1)注明原电池的组成；
(2)标明氧化反应和还原反应发生的区域；
(3)标明电子的运动方向和阴离子、阳离子的迁移方向。
A
原电池
电流表
e－
e－
－
＋
发生氧化反应
发生还原反应
负极
正极
离子导体
阳离子迁移方向
阴离子迁移方向
盐桥
A
原电池
电流表
e－
e－
－
＋
发生氧化反应
发生还原反应
负极
正极
离子导体
阳离子迁移方向
阴离子迁移方向
盐桥
(+)
(-)
G
Zn
Pt
FeCl3溶液
负极(Zn)：Zn-2e-=Zn2+（氧化反应）
正极(Pt或C)：2Fe3++2e-=2Fe2+（还原反应）
(+)
(-)
盐桥
Zn
C
ZnCl2溶液
FeCl3溶液
G
环节三 设计原电池
问题2：依据反应Zn+2Fe3+=2Fe2++Zn2+,设计原电池，实现化学能转化为电能，并概括设计原电池的一般思路。
例、依据反应2Fe3+2I- = 2Fe2++I2 ，设计成一个能产生持续、稳定电流的原电池装置
C
KI溶液
C
FeCl3溶液
设计原电池的一般思路：分析氧化还原反应→与电极反应相对应→选择电极材料→选择正负极的电解质溶液。
原电池电极方程式的书写
①写出电极总反应的离子方程式，标双线桥。
②列物质写电极：
正极：氧化剂+ne- = 还原产物
负极：还原剂-ne- = 氧化产物
③看环境配守恒：
酸性环境：O2-与H+结合成H2O，不能出现OH-.
碱性环境：O2-与H2O结合成OH-，不能出现H+和CO2等酸性气体.
④总反应式=负极反应式 +正极反应式。
总反应：2Al + 2OH－ + 2H2O = 2AlO2－ + 3H2↑
负极： 2Al + 8OH_ －6e_ = 2AlO2_ + 4H2O
正极：6H2O + 6e_ = 6OH_ + 3H2↑
Mg∣NaOH∣Al
Fe∣浓HNO3∣Cu
总反应：Cu + 4H+ + 2NO3－= Cu2+ + 2NO2↑ + 2H2O
负极： Cu－2e_ = Cu2+
正极：4H+ + 2NO3－ + 2e_= 2NO2↑ + 2H2O
1、下列有关图甲和图乙的叙述不正确的是( )
A.均发生了化学能转化为电能的过程
B.Zn和Cu既是电极材料又是反应物
C.工作过程中，电子均由Zn经导线流向Cu
D.相同条件下，图乙比图甲的能量利用效率高
(盐桥中装有含琼胶的KCl饱和溶液)
2、某原电池装置如图所示。下列有关叙述中正确的是(　　)
A．Fe作正极，发生氧化反应
B．工作一段时间后，两烧杯中溶液pH均不变
C．负极反应：2H＋＋2e－=H2↑
D．工作一段时间后，NaCl溶液中c(Cl－)增大
3、某合作学习小组的同学利用下列氧化还原反应设计原电池：
2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4=2MnSO4＋5Fe2(SO4)3＋K2SO4＋8H2O，盐桥中装有饱和K2SO4溶液。下列叙述中正确的是( )
A.甲烧杯中溶液的pH逐渐减小
B.乙烧杯中发生还原反应
C.外电路的电流方向是从a到b
D.电池工作时，盐桥中的SO42-移向甲烧杯
4、如图是某同学设计的原电池装置，
(1)电极Ⅰ上发生_________(填反应类型)，作_____________(填电极名称)。
(2)电极Ⅱ的电极反应式为________________。
(3)该原电池的总反应式为_________________________。
(4)盐桥中装有含氯化钾的琼胶，其作用是_________________________
____________。
6、依据氧化还原反应：Cu＋2Ag＋=Cu2＋＋2Ag设计的原电池如图所示。
请回答下列问题：
(1)电极X的材料是___，
电解质溶液Y是_____________。
(2)银电极的电极反应式是____________________；
X电极的电极反应式是________________。
(3)外电路中的电子是从___________极流向___________极。
(4)该原电池的正极是____，还可以选用____________等材料。
7、某探究活动小组想利用原电池反应检测金属的活动性顺序，有甲、乙两位同学均使用镁片与铝片作电极，但甲同学将电极放入6 mol·L－1稀硫酸中，乙同学将电极放入6 mol·L－1NaOH溶液中，如图所示。
(1)写出甲池中发生的有关电极反应式：
负极_________________，
正极__________________。
(2)乙池中负极为_____，正极发生__________反应，
总反应的离子方程式为______________________________________。
(3)由此实验，可得到如下哪些结论？____(填字母)。
A.利用原电池反应判断金属活动性顺序应注意选择合适的介质
B.镁的金属性不一定比铝的金属性强
C.该实验说明金属活动性顺序表已过时，已没有实用价值
D.该实验说明化学研究对象复杂，反应条件多变，应具体问题具体分析

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