(word完整版)【优化课堂】高二化学人教版选修四学案：4.1原电池

专业文档

(2013·广东高考)原电池可将化学能

转化为电能。设计两种类型的原电池，探究其能量转化效率。

限选材料：ZnSO4(aq)、FeSO4(aq)、CuSO4(aq)；铜片，铁片，锌片和导线。

(1)完成原电池甲的装置示意图(如图所示)，并作相应标注。要求：在同一烧杯中，电极与溶液含相同的金属元素。

(2)以铜片为电极之一，CuSO4(aq)为电解质溶液，只在一个烧杯中组装原电池乙，工作一段时间后，可观察到负极________。

(3)甲乙两种原电池中可更有效地将化学能转化为电能的是________，其原因是_______________________________。

【解析】 (1)因为电子的流向是从左到右，所以可以这样设计原电池：左侧烧杯内盛放FeSO4溶液，电极用铁片(或左侧烧杯内盛放ZnSO4溶液，电极用锌片)，右侧烧杯内盛放CuSO4溶液，电极用铜片，即可实现反应Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu(或Zn＋CuSO4===Cu＋ZnSO4)。

珍贵文档

专业文档

(2)由所给的电极材料可知，当铜片作电极时，铜片一定是正极，则负极是活泼的金属(失电子，发生氧化反应)，反应现象是电极逐渐溶解，表面有红色固体析出。

(3)以锌片和铜片作电极为例，如果不用盐桥，则除了发生原电池反应外还发生锌和铜离子的直接的置换反应，会使部分化学能以热能的形式转化掉，而盐桥的使用可以避免锌和铜离子的直接接触，从而避免了化学能转化为热能，提高电池效率。

【答案】 (1)

(2)逐渐溶解(质量减少)

(3)甲 甲使用了盐桥，避免负极金属直接与溶液中的铜离子反应而造成能量损失 第4步运用——精选习题，落实强化

1．一个原电池反应的离子方程式是Zn＋Cu2===Zn2＋Cu，该原电池的正确组成是( )

正极 负极 电解质溶液 A Zn Cu CuCl2溶液 B Cu Zn H2SO4溶液 C Cu Zn CuSO4溶液 D Zn Cu CuCl2溶液 ＋

＋

【解析】 本题考查原电池的组成。活泼金属为负极，且能与电解质溶液自发地发生氧化还原反应。

【答案】 C

2．某原电池总反应离子方程式为：2Fe3＋Fe===3Fe2，不能实现该反应的原电池是( )

A．正极为Cu，负极为Fe，电解质溶液为FeCl3溶液 B．正极为C，负极为Fe，电解质溶液为Fe(NO3)3溶液 C．正极为Ag，负极为Fe，电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液

＋

＋

珍贵文档

专业文档

D．正极为Ag，负极为Fe，电解质溶液为CuSO4溶液

【解析】 由2Fe3＋Fe===3Fe2得出负极反应式为Fe－2e===Fe2，正极反应式为2Fe3

＋

＋

＋

－

＋

＋2e===2Fe2，可知负极材料为铁，正极材料为比铁不活泼的导体，电解质溶液中必须有

＋

－＋

Fe3，故D选项不能满足要求。

【答案】 D

3．X、Y、Z、W四块金属板分别用导线两两相连浸入稀硫酸中构成原电池。X、Y相连时，X为负极；Z、W相连时，外电路电流方向是W→Z；X、Z相连时，Z极上产生大量气泡；W、Y相连时，W极发生氧化反应。据此判断四种金属的活动性顺序是

( )

A．X>Z>W>Y C．X>Y>Z>W

B．Z>X>Y>W D．Y>W>Z>X

【解析】 在原电池中，活泼金属作原电池的负极，失去电子发生氧化反应；不活泼的金属或非金属导体作原电池的正极，阳离子或氧气等在正极得到电子发生还原反应。电子由负极经导线流向正极，与电流的方向相反。因此，X、Y相连时，X为负极，则活动性X>Y；Z、W相连时，电流方向是W→Z，则活动性Z>W；X、Z相连时，Z极上产生大量气泡，则活动性X>Z；W、Y相连时，W极发生氧化反应，则活动性W>Y。综上所述，可以得出金属的活动性顺序：X>Z>W>Y。故正确答案为A。

【答案】 A

4．已知某原电池的电极反应是Fe－2e===Fe2，Cu2＋2e===Cu，据此设计该原电池，并回答问题。

－

＋

＋

－

(1)若原电池装置为上图左图，

①电极材料A是________，B是________(写名称)。

②A电极观察到的现象是______________________________。

珍贵文档

专业文档

(2)若原电池装置为上图右图，

①电极材料X可以是________(填序号，下同)。 a．铁 b．铜 c．石墨 ②电解质Y是________。

a．FeSO4 b．CuSO4 c．CuCl2

【解析】 结合氧化还原反应的知识可知Fe－2e===Fe2是负极反应，故Fe作负极，即B是Fe；Cu2＋2e===Cu是正极反应，故A应是铜，现象是看到有红色物质析出。不含盐桥的原电池中正极材料是比负极金属活泼性差的金属或导电的非金属即可，故此时正极是铜或石墨，但负极只能是铁，电解质溶液是含不活泼金属离子的盐溶液，可为硫酸铜、氯化铜或硝酸铜溶液。

【答案】 (1)①铜(或碳棒) 铁 ②有红色物质析出 (2)①b、c ②b、c

＋

－

－

＋

含盐桥原电池的设计方法

因两个半反应分别在两个烧杯中进行，则两极中的电解质溶液应含有与电极材料相同的阳离子，用于提高电池效率，例如，在锌、铜和电解质溶液构成的原电池中，锌极应置于可溶性锌盐(如ZnSO4)中，铜极应置于可溶性铜盐(如CuSO4)中。

珍贵文档