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2019-2020年高中化學(xué) 4-1 原電池教案 新人教版選修4 ●課標(biāo)要求 1．體驗(yàn)化學(xué)能與電能相互轉(zhuǎn)化的探究過程。 2．了解原電池的工作原理，能寫出電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式。 ●課標(biāo)解讀 1.通過實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)由化學(xué)能轉(zhuǎn)為電能的探究。 2．掌握原電池的工作原理。 3．能正確書寫電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式。 ●教學(xué)地位 本節(jié)內(nèi)容則以必修2第二章第二節(jié)《化學(xué)能與電能》所涉及的原電池常識(shí)為基礎(chǔ)，通過進(jìn)一步分析原電池的組成和探究其中的原理，引出半電池、鹽橋、內(nèi)電路、外電路等概念，恰好很好地全面體現(xiàn)本冊(cè)教材的目標(biāo)特點(diǎn)。是本章重點(diǎn)內(nèi)容之一。 ●新課導(dǎo)入建議 某化學(xué)興趣小組為了體驗(yàn)水果電池電流的存在進(jìn)行了下列實(shí)驗(yàn)。用橘子一個(gè)，鋁片和鋅片各一片，電燈泡一個(gè)，按圖連接好。在實(shí)驗(yàn)前，先用砂紙擦去金屬表面的氧化膜，實(shí)驗(yàn)時(shí)保持兩金屬插在橘子上不能直接接觸。 你知道在上述水果電池中，電流的強(qiáng)弱與兩極的距離有什么關(guān)系嗎？影響電流的因素還可能有哪些呢？ 【提示】　距離越近，電流越大。另外，電流大小還與兩金屬片寬度以及兩電極金屬性相對(duì)強(qiáng)弱等因素有關(guān)。 ●教學(xué)流程設(shè)計(jì) 課前預(yù)習(xí)安排：(1)看教材P71～72頁，填寫【課前自主導(dǎo)學(xué)】中的“知識(shí)1，原電池”，并完成【思考交流1】； (2)看教材P72頁，填寫【課前自主導(dǎo)學(xué)】中的“知識(shí)2，原電池的設(shè)計(jì)”，并完成【思考交流2】。?步驟1：導(dǎo)入新課、本課時(shí)教材地位分析。?步驟2：建議對(duì)【思考交流】1、2多提問幾個(gè)學(xué)生，使80%以上的學(xué)生都能掌握該內(nèi)容，以利于下一步對(duì)該重點(diǎn)知識(shí)的探究。 ? 步驟6：師生互動(dòng)完成“探究2”，可利用【問題導(dǎo)思】中的問題由淺入深地進(jìn)行。建議教師除【例2】外，再變換一下命題角度，使用【教師備課資源】中例題，以拓展學(xué)生的思路。?步驟5：在老師指導(dǎo)下由學(xué)生自主完成【變式訓(xùn)練1】和【當(dāng)堂雙基達(dá)標(biāo)】中的1、2、3題，驗(yàn)證學(xué)生對(duì)探究點(diǎn)的理解掌握情況。?步驟4：教師通過【例1】和教材P71～72頁講解研析對(duì)“探究1”中的注意事項(xiàng)進(jìn)行總結(jié)。?步驟3：師生互動(dòng)完成“探究1”，可利用【問題導(dǎo)思】設(shè)置的問題由淺入深地進(jìn)行。 　　　　　? 步驟7：教師通過【例2】和教材P72頁講解研析“探究2”中的問題進(jìn)行總結(jié)。?步驟8：在老師指導(dǎo)下由學(xué)生自主完成【當(dāng)堂雙基達(dá)標(biāo)】中的4題，驗(yàn)證學(xué)生對(duì)探究點(diǎn)的理解掌握情況。?步驟9：先讓學(xué)生自主總結(jié)本課時(shí)學(xué)習(xí)的主要知識(shí)，然后對(duì)照【課堂小結(jié)】以明確掌握已學(xué)的內(nèi)容。安排學(xué)生課下完成【課后知能檢測(cè)】。 課　標(biāo)　解　讀 重　點(diǎn)　難　點(diǎn) 1.了解原電池的工作原理和構(gòu)成原電池的條件。 2.能夠?qū)懗鲭姌O反應(yīng)式。 3.體驗(yàn)化學(xué)能與電能相互轉(zhuǎn)化。 1.通過設(shè)計(jì)銅鋅原電池兩種方案的對(duì)比，加深原電池原理的理解。(重點(diǎn)) 2.正確書寫電極反應(yīng)與電池反應(yīng)方程式。(難點(diǎn)) 3.會(huì)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單原電池。(重點(diǎn)) 原電池 1.原理(以銅、鋅原電池為例) 原電池是利用氧化還原反應(yīng)原理將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。 裝置舉例 2.電極反應(yīng) 鋅片負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)電極反應(yīng)式：Zn－2e－===Zn2＋ 銅片正極，發(fā)生還原反應(yīng)電極反應(yīng)式：Cu2＋＋2e－===Cu 總電極反應(yīng)式為：Cu2＋＋Zn===Cu＋Zn2＋ 3．構(gòu)成條件 條件兩個(gè)活潑性不同的電極，較活潑的做負(fù)極電解質(zhì)溶液形成閉合回路能自發(fā)地發(fā)生氧化還原反應(yīng) 1．(1)原電池的兩電極必須是金屬嗎？ (2)Cu與稀H2SO4能否設(shè)計(jì)成原電池？ 【提示】　(1)不一定。如可用石墨做電極。 (2)不能。Cu與稀H2SO4不能自發(fā)發(fā)生氧化還原反應(yīng)。 原電池的設(shè)計(jì) 1.用還原性較強(qiáng)的物質(zhì)作負(fù)極，向外電路提供電子；用氧化性較強(qiáng)的物質(zhì)作正極，從外電路得到電子。 2．將兩極浸在電解質(zhì)溶液中，通過陰、陽離子的定向移動(dòng)形成內(nèi)電路。 3．放電時(shí)負(fù)極上的電子通過導(dǎo)線流向正極，再通過溶液中離子移動(dòng)形成的內(nèi)電路構(gòu)成閉合回路。 2．在內(nèi)電路中，陰、陽離子分別向哪個(gè)極板移動(dòng)？ 【提示】　陰離子→負(fù)極，陽離子→正極。 原電池正、負(fù)極的判斷方法 【問題導(dǎo)思】　 ①原電池中，電子流出的極是正極還是負(fù)極？ 【提示】　負(fù)極。 ②若某電極在反應(yīng)過程中增重，是原電池的正極還是負(fù)極？ 【提示】　正極。 1．由組成原電池的兩極材料判斷 較活潑的金屬為負(fù)極，較不活潑的金屬或能導(dǎo)電的非金屬為正極。 2．根據(jù)電流方向或電子流向判斷 外電路中，電流由正極流向負(fù)極，電子由負(fù)極流向正極。 3．根據(jù)原電池電解質(zhì)溶液中離子的移動(dòng)方向判斷 在原電池電解質(zhì)溶液中，陽離子移向正極，陰離子移向負(fù)極。 4．根據(jù)原電池中兩極發(fā)生的反應(yīng)判斷 原電池中，負(fù)極總是發(fā)生氧化反應(yīng)，正極總是發(fā)生還原反應(yīng)。若給出一個(gè)總方程式，則可根據(jù)化合價(jià)升降來判斷。 5．根據(jù)電極質(zhì)量的變化判斷 原電池工作后，某一電極質(zhì)量增加，說明溶液中的陽離子在該電極上放電，該極為正極，活潑性較弱；反之，如果某一電極質(zhì)量減輕，則該電極溶解，為負(fù)極，活潑性較強(qiáng)。 6．根據(jù)電極上有氣泡產(chǎn)生判斷 原電池工作后，如果某一電極上有氣體產(chǎn)生，通常是因?yàn)樵撾姌O發(fā)生了析出H2的反應(yīng)，說明該電極為正極，活動(dòng)性較弱。 7．根據(jù)某電極(X)附近pH的變化判斷 生成H2或吸收O2電極反應(yīng)發(fā)生后，均能使該電極附近電解質(zhì)溶液的pH增大，因而原電池工作后，X極附近的pH增大了，說明X極為正極，金屬活動(dòng)性較弱。 原電池中，活潑性強(qiáng)的金屬不一定做負(fù)極：如下面的原電池。 (1)中Al作負(fù)極。(2)中Cu作負(fù)極。 　某高二化學(xué)興趣小組為了探索鋁電極在原電池中的作用，設(shè)計(jì)并進(jìn)行了以下一系列實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下。 試根據(jù)下表中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象回答下列問題： 編號(hào) 電極材料 電解質(zhì)溶液 電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)方向 1 Mg、Al 稀鹽酸 偏向Al 2 Al、Cu 稀鹽酸 偏向Cu 3 Al、石墨 稀鹽酸 偏向石墨 4 Mg、Al NaOH 偏向Mg 5 Al、Zn 濃硝酸 偏向Al (1)實(shí)驗(yàn)1、2中Al所作的電極是否相同？ (2)寫出實(shí)驗(yàn)3中的電極反應(yīng)式和電池總反應(yīng)方程式。 (3)實(shí)驗(yàn)4中Al作正極還是作負(fù)極？為什么？寫出Al電極的電極反應(yīng)式。 (4)解釋實(shí)驗(yàn)5中電流計(jì)指針偏向Al的原因。 (5)根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果總結(jié)：在原電池中金屬鋁作正極還是作負(fù)極受到哪些因素的影響？ 【解析】　一般情況下，較活潑的金屬作原電池的負(fù)極，根據(jù)實(shí)驗(yàn)1、2的結(jié)果，自然得出1中Al作正極，2中Al作負(fù)極。在NaOH溶液中，Al比Mg活潑，作負(fù)極。在濃硝酸中由于Al發(fā)生鈍化，Zn作負(fù)極。 【答案】　(1)不同； (2)Al為負(fù)極：Al－3e－===Al3＋，石墨為正極：2H＋＋2e－===H2↑，2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑； (3)Al作負(fù)極，因?yàn)锳l能與NaOH溶液反應(yīng)而Mg不能與NaOH溶液反應(yīng)，Al＋4OH－－3e－===AlO＋2H2O； (4)實(shí)驗(yàn)5中由于Al在濃硝酸中發(fā)生鈍化，所以Zn為負(fù)極； (5)與另一電極材料的活潑性、電解質(zhì)溶液的酸堿性以及電解質(zhì)溶液的氧化性強(qiáng)弱等因素有關(guān)。 本題學(xué)生易只考慮活潑性強(qiáng)的作原電池負(fù)極，而易忽略原電池必須是自發(fā)的氧化還原反應(yīng)。 1．有如圖所示的兩個(gè)原電池裝置，下列說法不正確的是(　　) A．A池中負(fù)極的電極反應(yīng)為Mg－2e－===Mg2＋ B．Mg在A池中為負(fù)極，在B池中為正極 C．B池中電子的流向：Mg→Al D．原電池工作一段時(shí)間后，A池溶液的pH會(huì)增大 【解析】　判斷原電池正負(fù)極，除考慮活潑性還要注意電解質(zhì)溶液對(duì)正負(fù)極的影響。對(duì)于稀硫酸來說，鎂是比鋁更活潑的金屬；但對(duì)于氫氧化鈉溶液來說，鋁是比鎂更活潑的金屬，所以A池中鎂是負(fù)極，B池中鋁是負(fù)極，B對(duì)；A池中電極反應(yīng)為Mg－2e－===Mg2＋，A對(duì)；B池中電子流向?yàn)锳l―→Mg，C項(xiàng)錯(cuò)。A池中正極2H＋＋2e－===H2↑，隨著反應(yīng)進(jìn)行，c(H＋)減少，pH增大，D對(duì)。 【答案】　C 原電池原理的應(yīng)用 【問題導(dǎo)思】　 ①若純鋅與粗鋅(含F(xiàn)e、C等)分別與同濃度的稀H2SO4反應(yīng)制取H2，哪種方法產(chǎn)生H2的速率快？ 【提示】　粗鋅。 ②將金屬a、b用導(dǎo)線相連插入稀H2SO4中，發(fā)現(xiàn)b上產(chǎn)生氣泡，則a與b相比較，誰更活潑？ 【提示】　a 1．加快氧化還原反應(yīng)的速率 例如：在鋅與稀硫酸反應(yīng)時(shí)加入少量CuSO4溶液能使產(chǎn)生H2的速率加快。 2．比較金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱 例如：有兩種金屬a和b，用導(dǎo)線連接后插入到稀硫酸中，觀察到a極溶解，b極上有氣泡產(chǎn)生。根據(jù)電極現(xiàn)象判斷出a是負(fù)極，b是正極，由原電池原理可知，金屬活動(dòng)性a>b。 3．用于金屬的防護(hù) 如要保護(hù)一個(gè)鐵閘，可用導(dǎo)線將其與一鋅塊相連，使鋅作原電池的負(fù)極，鐵閘作正極。 4．設(shè)計(jì)化學(xué)電池 例如：以2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2為依據(jù)，設(shè)計(jì)一個(gè)原電池。 (1)將氧化還原反應(yīng)拆成氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)兩個(gè)半反應(yīng)，分別作原電池負(fù)極和正極電極反應(yīng)式。 負(fù)極：Cu－2e－===Cu2＋ 正極：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋ (2)確定電極材料 若發(fā)生氧化反應(yīng)的物質(zhì)為金屬單質(zhì)，可用該金屬直接作負(fù)極[如為氣體(如H2)或溶液中的還原性離子，可用惰性電極(如Pt、碳棒)作負(fù)極]。 正極的電極材料必須不如負(fù)極材料活潑。 本例中可用銅棒作負(fù)極。用鉑絲或碳棒作正極： (3)確定電解質(zhì)溶液 一般選用反應(yīng)物中的電解質(zhì)溶液即可。如本例中可用FeCl3溶液作電解液。 (4)構(gòu)成閉合回路。 　由A、B、C、D四種金屬按下表中裝置圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 裝置 現(xiàn)象 金屬A不斷溶解，生成二價(jià)離子 C的質(zhì)量增加 A上有氣泡產(chǎn)生 根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象回答下列問題： (1)裝置甲中負(fù)極的電極反應(yīng)式是 _________________________。 (2)裝置乙中正極的電極反應(yīng)式 _________________________。 (3)裝置丙中溶液的pH________(填“變大”“變小”或“不變”)。 (4)四種金屬活潑性由強(qiáng)到弱的順序是 _____________________________。 【解析】　甲、乙、丙均為原電池裝置，依據(jù)原電池原理，甲中A不斷溶解，則A為負(fù)極、B為正極，活潑性：A>B，乙中C極增重，即析出Cu，則B為負(fù)極，活潑性：B>C，丙中A上有氣體即H2產(chǎn)生，則A為正極，活潑性：D>A，隨著H＋的消耗，pH變大。 【答案】　(1)A－2e－===A2＋ (2)Cu2＋＋2e－===Cu (3)變大　(4)D>A>B>C 原電池電極反應(yīng)式的書寫方法 這是電化學(xué)知識(shí)的一個(gè)重點(diǎn)和難點(diǎn)問題，如果題目給定了圖示裝置，先分析正、負(fù)極，再根據(jù)正、負(fù)極反應(yīng)規(guī)律去寫電極反應(yīng)式；如果題目給定了總反應(yīng)式，可分析此反應(yīng)中的氧化反應(yīng)或還原反應(yīng)(即分析有關(guān)元素的化合價(jià)變化情況)，再根據(jù)溶液的酸堿性等實(shí)際情況去寫電極反應(yīng)式，另一電極反應(yīng)式可直接寫或?qū)⒏鞣磻?yīng)式看做數(shù)學(xué)中的代數(shù)式，用電池反應(yīng)減去已寫的電極反應(yīng)式，即得結(jié)果，特別需要指出的是對(duì)于可充電電池的反應(yīng)，需要看清楚“充電、放電”的方向，放電的過程應(yīng)用原電池原理，充電的過程應(yīng)用電解原理。 (1)寫電池反應(yīng)時(shí)，正、負(fù)極電極反應(yīng)式進(jìn)行加和時(shí)，應(yīng)注意電子得失要相等，再加和。 (2)利用總反應(yīng)式減去其中一極反應(yīng)式時(shí)也要注意電子守恒。 (3)弱電解質(zhì)、氣體或難溶電解質(zhì)均用分子表示，其余用離子符號(hào)表示。 (4)注意電解質(zhì)溶液的成分對(duì)正極、負(fù)極反應(yīng)產(chǎn)物的影響，正、負(fù)極產(chǎn)物可根據(jù)題意或據(jù)化學(xué)方程式確定，如鉛蓄電池中電解質(zhì)溶液H2SO4中的SO參與電極反應(yīng)生成PbSO4。 (5)寫電極反應(yīng)式時(shí)要保證電荷守恒、元素守恒，可以根據(jù)電極反應(yīng)式的需要添加H＋或OH－或H2O。 2．有A、B、C、D四塊金屬片，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)： ①A、B用導(dǎo)線相連后，同時(shí)浸入稀硫酸溶液中，A為負(fù)極； ②C、D用導(dǎo)線相連后，同時(shí)浸入稀硫酸溶液中，電流由D―→導(dǎo)線―→C； ③A、C相連后，同時(shí)浸入稀硫酸溶液中，C極產(chǎn)生大量氣泡； ④B、D用導(dǎo)線相連后，同時(shí)浸入稀硫酸溶液中，D極發(fā)生氧化反應(yīng)。據(jù)此，判斷四種金屬的活動(dòng)性順序是(　　) A．A＞B＞C＞D　　　　B．A＞C＞D＞B C．C＞A＞B＞D D．B＞D＞C＞A 【解析】　金屬與稀硫酸溶液組成原電池，活潑金屬為負(fù)極，失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，較不活潑的金屬為正極，H＋在正極表面得到電子生成氫氣，電子運(yùn)動(dòng)方向由負(fù)極到正極。題中由①知A>B；由②知C>D；由③知A>C；由④知D>B。綜合以上信息可知金屬活動(dòng)性A＞C＞D＞B。 【答案】　B 【教師備課資源】 　鐵及鐵的化合物應(yīng)用廣泛，如FeCl3可用作催化劑、印刷電路銅板腐蝕劑和外傷止血?jiǎng)┑取? (1)寫出FeCl3溶液腐蝕印刷電路銅板的離子方程式： _________________________________________。 (2)若將(1)中的反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池，請(qǐng)畫出原電池的裝置圖，標(biāo)出正、負(fù)極，并寫出電極反應(yīng)式。 正極反應(yīng)_________________________； 負(fù)極反應(yīng)_________________________。 【解析】　根據(jù)氧化還原反應(yīng)2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋設(shè)計(jì)原電池，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，Cu失電子，正極選擇比Cu活潑性弱的金屬或石墨棒，電解質(zhì)溶液為FeCl3溶液。 【答案】　(1)2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋ (2)裝置圖： Fe3＋＋e－===Fe2＋(或2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋) Cu－2e－===Cu2＋ 原電池能量 變化構(gòu)成 條件電子流動(dòng)方向離子移動(dòng)方向電極判斷依據(jù)電極反應(yīng)類型電極反應(yīng)式的書寫 1．下圖中能組成原電池產(chǎn)生電流的是(　　) 【解析】　A、D兩項(xiàng)中電極與電解質(zhì)溶液之間不發(fā)生反應(yīng)，不能構(gòu)成原電池。B項(xiàng)符合原電池的三個(gè)構(gòu)成條件，且Zn能與H2SO4溶液反應(yīng)，兩電極發(fā)生的反應(yīng)分別是Zn－2e－===Zn2＋，2H＋＋2e－===H2↑。C項(xiàng)中酒精不是電解質(zhì)，故不是原電池。 【答案】　B 2．下列說法正確的是(　　) A．原電池是把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置 B．原電池中電子流出的一極是正極，發(fā)生氧化反應(yīng) C．原電池的兩極發(fā)生的反應(yīng)均為氧化還原反應(yīng) D．形成原電池后，原電池中的陽離子向正極移動(dòng) 【解析】　原電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，電子流出的一極是負(fù)極，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，電解質(zhì)溶液中的陰離子向負(fù)極移動(dòng)；電子流進(jìn)的一極是正極，正極發(fā)生還原反應(yīng)，電解質(zhì)溶液中的陽離子向正極移動(dòng)。 【答案】　D 3．一個(gè)原電池反應(yīng)的離子方程式是Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，該原電池的正確組成是(　　) A B C D 正極 Zn Cu Cu Zn 負(fù)極 Cu Zn Zn Cu 電解質(zhì)溶液 CuCl2溶液 H2SO4溶液 CuSO4溶液 CuCl2溶液 【解析】　本題考查原電池的組成?；顫娊饘贋樨?fù)極，且能與電解質(zhì)溶液發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應(yīng)。 【答案】　C 4．利用反應(yīng)Zn＋2FeCl3===ZnCl2＋2FeCl2設(shè)計(jì)一個(gè)原電池。在下圖方格內(nèi)畫出實(shí)驗(yàn)裝置圖，并指出正極材料為________，電極反應(yīng)式為_______________________； 負(fù)極材料為________，電極反應(yīng)式為_________。 【解析】　一般來說，自發(fā)的氧化還原反應(yīng)都可以設(shè)計(jì)成相應(yīng)的原電池。具體設(shè)計(jì)時(shí)，先將氧化還原反應(yīng)拆分為兩個(gè)半反應(yīng)(即氧化反應(yīng)和還原反應(yīng))，然后根據(jù)構(gòu)成原電池的條件，選擇合適的電極材料及適宜的電解質(zhì)溶液，將兩電極用導(dǎo)線連接插入電解質(zhì)溶液形成閉合回路，即可成功設(shè)計(jì)原電池。 將Zn＋2FeCl3===ZnCl2＋2FeCl2拆分為：Zn－2e－===Zn2＋(氧化反應(yīng))和2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋(還原反應(yīng))；結(jié)合原電池的電極反應(yīng)特點(diǎn)分析可知，該電池的負(fù)極應(yīng)用鋅，則正極所用材料活潑性應(yīng)比鋅弱，為保證Fe3＋在正極得電子，則電解質(zhì)溶液為FeCl3等易溶的鐵鹽溶液。 【答案】　(實(shí)驗(yàn)裝置圖如下)Pt(或石墨)　2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋　Zn　Zn－2e－===Zn2＋  1．下列燒杯中盛放的都是稀硫酸，在銅電極上能產(chǎn)生氣泡的是(　　) 【解析】　B、C選項(xiàng)均無化學(xué)反應(yīng)；D選項(xiàng)Zn與稀H2SO4反應(yīng)，但裝置不能形成閉合回路，只有A符合要求。 【答案】　A 2．根據(jù)原電池的有關(guān)知識(shí)，下列反應(yīng)不能用于原電池的是(　　) A．2H2＋O2點(diǎn)燃,2H2O B．2CH3OH＋3O2點(diǎn)燃,2CO2＋4H2O C．Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑ D．NaOH＋HCl===NaCl＋H2O 【解析】　原電池反應(yīng)必須是自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，選項(xiàng)D是非氧化還原反應(yīng)，故它不可以用于原電池反應(yīng)。 【答案】　D 3．100 mL濃度為2 mol/L的鹽酸跟過量的鋅片反應(yīng)，為加快反應(yīng)速率，又不影響生成氫氣的量，可采用的方法是(　　) A．加入適量的6 mol/L的鹽酸 B．加入數(shù)滴氯化銅溶液 C．加入適量蒸餾水 D．加入適量的氯化鈉溶液 【解析】　增大氫離子濃度能加快反應(yīng)速率，但由于是跟過量的鋅片反應(yīng)，所以再加入適量的6 mol/L的鹽酸會(huì)增加生成氫氣的量，故A錯(cuò)誤；加入數(shù)滴氯化銅溶液，鋅置換出銅以后，就會(huì)構(gòu)成原電池，從而加快反應(yīng)速率，故B正確；加入適量蒸餾水或加入適量的氯化鈉溶液都會(huì)減小氫離子濃度，從而減慢了反應(yīng)速率。 【答案】　B 4．X、Y、Z、M、N代表五種金屬，有以下化學(xué)反應(yīng)： (1)水溶液中X＋Y2＋===X2＋＋Y； (2)Z＋2H2O(冷水)===Z(OH)2＋H2↑； (3)M、N為電極，與N鹽溶液組成原電池，電極反應(yīng)為M－2e－===M2＋； (4)Y可以溶于稀硫酸中，M不被稀硫酸氧化。則這五種金屬的活動(dòng)性由弱到強(qiáng)的順序是(　　) A．MN；由(4)可得，MY D．X極上發(fā)生的是還原反應(yīng)，Y極上發(fā)生的是氧化反應(yīng) 【解析】　由圖可知電子的流動(dòng)方向是X→外電路→Y，則電流的方向就為Y→外電路→X；X為原電池的負(fù)極，Y為正極，X的活動(dòng)性比Y強(qiáng)；X極應(yīng)發(fā)生氧化反應(yīng)，Y極應(yīng)發(fā)生還原反應(yīng)。 【答案】　C 9．在如圖所示裝置中，觀察到電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)，M棒變粗，N棒變細(xì)，由此判斷下表中所列M、N、P物質(zhì)，其中可以成立的是(　　) M N P A 鋅 銅 稀硫酸溶液 B 銅 鐵 稀鹽酸 C 銀 鋅 硝酸銀溶液 D 鋅 鐵 硝酸鐵溶液 　 【解析】　本題通過電極變化來確定電極，N棒變細(xì)，即N極上發(fā)生氧化反應(yīng)，N棒金屬較活潑，排除A、D，由M棒變粗，可知B不正確。 【答案】　C 10．如圖所示，X為單質(zhì)硅，Y為金屬鐵，a為NaOH溶液，組裝成一個(gè)原電池，下列說法正確的是(　　) A．X為負(fù)極，電極反應(yīng)為：Si－4e－===Si4＋ B．X為正極，電極反應(yīng)為：4H2O＋4e－===4OH－＋2H2↑ C．X為負(fù)極，電極反應(yīng)為：Si＋6OH－－4e－===SiO＋3H2O D．Y為負(fù)極，電極反應(yīng)為：Fe－2e－===Fe2＋ 【解析】　硅、鐵、NaOH溶液組成原電池時(shí)，Si為負(fù)極：Si－4e－＋6OH－===SiO＋3H2O；鐵為正極：4H2O＋4e－===4OH－＋2H2↑，總反應(yīng)式：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。 【答案】　C 11．(1)下列裝置屬于原電池的是________。 (2)在選出的原電池中，________是負(fù)極，發(fā)生______反應(yīng)，________是正極，該極的現(xiàn)象是________________________________________________________________________。 (3)此原電池反應(yīng)的化學(xué)方程式為 ________________________________________________________________________。 【解析】　(1)構(gòu)成原電池的條件：兩個(gè)活動(dòng)性不同的電極；電解質(zhì)溶液；形成閉合回路；自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。根據(jù)此條件知，⑤屬于原電池。 (2)(3)在⑤中，F(xiàn)e為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，Cu為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，表面有氣泡冒出，反應(yīng)實(shí)質(zhì)為Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑。 【答案】　(1)⑤ (2)Fe　氧化　Cu　Cu表面有氣泡產(chǎn)生 (3)Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑ 12．依據(jù)氧化還原反應(yīng)：2Ag＋(aq)＋Cu(s)===Cu2＋(aq)＋2Ag(s)設(shè)計(jì)的原電池如圖所示。 請(qǐng)回答下列問題： (1)電極X的材料是____________；電解質(zhì)溶液Y是__________； (2)銀電極為電池的__________極，發(fā)生的電極反應(yīng)為________________________；X電極上發(fā)生的電極反應(yīng)為____________________。 (3)外電路中的電子是從________電極流向________電極。 【解析】　由氧化還原反應(yīng)：2Ag＋(aq)＋Cu(s)===Cu2＋(aq)＋2Ag(s)可知，可以選用Cu—Ag—AgNO3(aq)構(gòu)成簡(jiǎn)易的原電池。因此題圖中電極X的材料是Cu，電解質(zhì)溶液Y是AgNO3(aq)，正極為Ag，正極上發(fā)生的反應(yīng)為Ag＋＋e－===Ag。負(fù)極為Cu，負(fù)極上發(fā)生的反應(yīng)為Cu－2e－===Cu2＋。在外電路，電子由負(fù)極流向正極，即從X(Cu)電極流向Ag電極。 【答案】　(1)Cu　AgNO3 (2)正　Ag＋＋e－===Ag　Cu－2e－===Cu2＋ (3)X(Cu)　Ag 13．現(xiàn)有如下兩個(gè)反應(yīng)： (A)NaOH＋HCl===NaCl＋H2O (B)Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋ (1)根據(jù)兩反應(yīng)本質(zhì)，判斷能否設(shè)計(jì)成原電池 ________________________________________________________________________。 (2)如果不能，說明其原因 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)如果可以，則寫出正、負(fù)極材料及其電極反應(yīng)式和反應(yīng)類型(“氧化反應(yīng)”或“還原反應(yīng)”)： 負(fù)極：________，________________， ________________________________________________________________________； 正極：________，________________， ________________________________________________________________________； 若導(dǎo)線上轉(zhuǎn)移電子1 mol，則正極質(zhì)量增加________g，電解質(zhì)溶液：________。 【解析】　(1)只有自發(fā)的氧化還原反應(yīng)才能設(shè)計(jì)成原電池，(B)是氧化還原反應(yīng)且能自發(fā)進(jìn)行。 (3)根據(jù)電池反應(yīng)式Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋可知，Cu失電子作負(fù)極，負(fù)極材料是Cu，正極材料應(yīng)是比銅還不活潑的金屬或?qū)щ姷姆墙饘?；Ag＋得電子，所以此電解質(zhì)溶液只能為AgNO3溶液。 【答案】　(1)(A)不能，(B)可以 (2)(A)為非氧化還原反應(yīng)，沒有電子轉(zhuǎn)移 (3)Cu　Cu－2e－===Cu2＋　氧化反應(yīng)　碳棒、Ag、Pt、Au(任選一)　2Ag＋＋2e－===2Ag　還原反應(yīng)　108　AgNO3溶液 14．某?；瘜W(xué)研究性學(xué)習(xí)小組欲設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證Fe、Cu金屬活動(dòng)性的相對(duì)強(qiáng)弱，他們提出了以下兩種方案。請(qǐng)你幫助他們完成有關(guān)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目： 方案Ⅰ：有人提出將大小相等的鐵片和銅片分別同時(shí)放入稀硫酸(或稀鹽酸)中，觀察產(chǎn)生氣泡的快慢，據(jù)此確定它們的活動(dòng)性。該原理的離子方程式為________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 方案Ⅱ：有人利用Fe、Cu作電極設(shè)計(jì)成原電池，以確定它們活動(dòng)性的相對(duì)強(qiáng)弱。試在下面的方框內(nèi)畫出原電池裝置圖，標(biāo)出原電池的電極材料和電解質(zhì)溶液，并寫出電極反應(yīng)式。 正極反應(yīng)式： ________________________________________________________________________； 負(fù)極反應(yīng)式： ________________________________________________________________________。 方案Ⅲ：結(jié)合你所學(xué)的知識(shí)，幫助他們?cè)僭O(shè)計(jì)一個(gè)驗(yàn)證Fe、Cu活動(dòng)性相對(duì)強(qiáng)弱的簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)方案(與方案Ⅰ、Ⅱ不能雷同)： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________， 用離子方程式表示其反應(yīng)原理： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 【解析】　比較或驗(yàn)證金屬活動(dòng)性相對(duì)強(qiáng)弱的方案有很多，可以利用金屬與酸反應(yīng)的難易來判斷或驗(yàn)證；也可以利用原電池原理(負(fù)極是較活潑的金屬)，也可以利用金屬單質(zhì)間的置換反應(yīng)來完成。 【答案】　方案Ⅰ：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 方案Ⅱ： 2H＋＋2e－===H2↑　Fe－2e－===Fe2＋ 方案Ⅲ：把鐵片插入CuSO4溶液中，一段時(shí)間后，觀察鐵片表面是否生成紅色物質(zhì)(合理即可) Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋