1、第 1 课时 原电池的工作原理学习目标：1.了解原电池的工作原理。(重点)2.能写出电极反应式和电池反应方程式。(重点)3.学会设计简单原电池装置。自 主 预 习探 新 知1铜锌原电池实验探究(1)实验装置(2)实验现象检流计指针 电极表面变化情况 发生偏转 锌片质量减少，铜片质量增加 发生偏转 锌片质量减少，铜片质量增加(3)电极材料及电极反应负极 正极电极材料 锌片 铜片电极反应 Zn2e =Zn2 Cu2 2e =Cu反应类型 氧化反应 还原反应电池反应 ZnCu 2 =CuZn 2电子流向 由锌极通过导线流向铜极离子移向 阳离子移向正极，阴离子移向负极盐桥作用 构成闭合回路，使离子通过
2、，传导电流微点拨：外电路中由电子的定向移动产生电流，而电解质溶液内部只有离子的定向移动，没有电子的移动。2原电池的工作原理(1)原电池定义：能将化学能转化为电能的装置。电极名称及电极反应。负极：电子流出的一极，发生氧化反应；正极：电子流入的一极，发生还原反应。原电池的构成条件。a两个活泼性不同的电极(两种金属或一种金属和一种能导电的非金属)。b将电极插入电解质溶液。c构成闭合回路。d能自发发生的氧化还原反应。(2)工作原理外电路中电子由负极流向正极；内电路(电解质溶液)中阴离子移向负极，阳离子移向正极；电子发生定向移动从而形成电流，实现了化学能向电能的转化。基础自测1判断对错(对的在括号内打“
3、”，错的在括号内打“”。)(1)所有的氧化还原反应都可以设计成原电池。( )(2)原电池中，负极材料一定比正极材料活泼。( )(3)原电池工作时，负极发生氧化反应。( )(4)原电池中，电流从负极经导线流向正极。( )(5)铜锌原电池中，溶液中的阳离子移向锌极。( )提示 (1) 自发的氧化还原反应才能设计成原电池。(2) 原电池的负极材料不一定比正极材料活泼，如 MgAlNaOH(aq)原电池中，Al 作负极。(3)(4) 原电池中，电流由正极经导线流向负极。(5) 铜锌原电池中，Cu 2 移向铜极。2如图所示的装置能够组成原电池的是( )B A 项，两电极材料相同；C 项，不能形成闭合回路
4、；D 项，为电解池。教师备选下列反应，不可以设计成原电池的是( )A2FeCl 3Cu= =2FeCl2CuCl 2BNaOHHCl= =NaClH 2OC2Fe3Br 2=2FeBr3D2KMnO 45SO 22H 2O=K2SO42MnSO 42H 2SO4B NaOHHCl= =NaClH 2O 不属于氧化还原反应，故不能设计成原电池。3据图分析，下列有关该原电池的叙述正确的是( )A工作时，盐桥中的 K 会移向 CuSO4溶液B取出盐桥后，检流计指针依然发生偏转C铜电极上有气泡逸出D反应前后铜电极的质量不变A 在该原电池中，Zn 作负极，Cu 作正极，阳离子移向正极，A 项正确；取出盐
5、桥后，不能构成原电池，故检流计指针不发生偏转，B 项错误；Cu 电极为正极，电极反应式为Cu2 2e =Cu，无气泡逸出，且铜电极的质量增加，C、D 项错误。合 作 探 究攻 重 难原电池的构成条件1799 年，意大利科学家伏特发明了世界上最早的电池伏特电池。1836 年，英国科学家丹尼尔对“伏特电池”进行了改良，制造了一个能稳定工作的铜锌原电池，称为“丹尼尔电池”。其基本构造如图所示。思考交流1该装置中电子移动方向如何？溶液中的 SO 通过盐桥移向锌极吗？24提示 该原电池中负极是锌，正极是铜，电子由锌极流向铜极，盐桥中的 K 向正极移动，Cl 向负极移动，从而平衡电荷，溶液中的 SO 不会
6、通过盐桥移向锌极。242取出盐桥，检流计指针还会偏转吗？提示 取出盐桥，不能构成闭合回路，检流计指针不会偏转。3将盐桥改为铜导线连接两种溶液，检流计指针还能偏转吗？提示 将盐桥改为铜导线连接两种溶液，不能构成原电池，检流计指针不发生偏转。4根据以上现象分析，盐桥起了什么作用？提示 盐桥起到了使整个装置构成闭合回路的作用，同时能阻止反应物的直接接触。盐桥中 Cl 向 ZnSO4溶液迁移，K 向 CuSO4溶液迁移，分别中和过剩的电荷，使溶液保持电中性，反应可以继续进行。对点训练题组一 原电池的工作原理1锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是( )A
7、铜电极上发生氧化反应B电池工作一段时间后，甲池的 c(SO )减小24C电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加D阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡C ACu 作正极，电极上发生还原反应，错误；B.电池工作过程中，SO 不参加电24极反应，故甲池的 c(SO )基本不变；C电池工作时，甲池反应为 Zn2e =Zn2 ，乙24池反应为 Cu2 2e =Cu，甲池中 Zn2 会通过阳离子交换膜进入乙池，以维持溶液中电荷平衡，由电极反应式可知，乙池中每有 64 g Cu 析出，则进入乙池的 Zn2 为 65 g，溶液总质量略有增加，正确；D.由题干信息可知，阴离子不能通过阳离
8、子交换膜。2图 1 是铜锌原电池示意图。图 2 中， x 轴表示实验时流入正极的电子的物质的量，y 轴表示( )图 1 图 2A铜棒的质量 B c(Zn2 )C c(H ) D c(SO )24C 该装置构成原电池，Zn 是负极，Cu 是正极。A在正极 Cu 上溶液中的 H 获得电子变为氢气，Cu 棒的质量不变，错误；B.由于 Zn 是负极，不断发生反应Zn2e =Zn2 ，所以溶液中 c(Zn2 )增大，错误；C由于反应不断消耗 H ，所以溶液的 c(H )逐渐降低，正确；D.SO 不参加反应，其浓度不变，错误。24规避原电池基础中的 5 个失分点(1)原电池的闭合回路有多种形式，如两电极相
9、接触也是一种闭合。(2)盐桥使两池电解液相连接，构成闭合，但不能用导线替换。(3)只有放热的氧化还原反应才能设计成原电池，把多余的能量转化成电能。(4)在原电池中，电子不能通过电解质溶液。(5)电解液中的阴阳离子与导线中的电子各自的定向移动，构成一个完整的闭合回路，电子由负极移向正极，电解液中阳离子移向正极，阴离子移向负极。题组二 原电池正、负极及其产物的判断3某原电池反应的离子方程式为 Fe2H =Fe2 H 2，下列说法正确的是( )A可用硝酸作电解质溶液B可用锌作原电池正极C用铁作负极，铁的质量不变D可用铜作原电池正极D 由电池反应的离子方程式可知，电池的负极为铁，则正极应是比铁不活泼的
10、金属，B 项错误，D 项正确；在反应中负极不断被消耗，C 项错误；由反应中放出了氢气并生成了Fe2 ，可知电解质溶液不可能是硝酸，A 项错误。4某兴趣小组为了提高电池的效率设计了如图所示的原电池。请回答下列问题。 (1)若 X 是 AlCl3溶液，Y 是稀硫酸，写出电极名称及电极反应：Al 片( )_，Cu 片( )_。(2)若 X 是浓硝酸，Y 是 NaCl 溶液，写出电极名称及电极反应：Al 片( )_，Cu 片( )_。解析 (1)若 X 是 AlCl3溶液，Y 是稀硫酸，实质上是由 Al稀硫酸Cu 组成的原电池，由于 Al 比 Cu 活泼，所以 Al 作负极，Al 失电子被氧化为 Al
11、3 ，Cu 作正极，溶液中的H 得电子被还原为 H2。(2)若 X 是浓硝酸，Y 是 NaCl 溶液，实质上是由 Al浓硝酸Cu 组成的原电池，常温下由于 Al 遇浓硝酸发生钝化，Al 作正极，Cu 作负极，Cu 失电子被氧化为 Cu2 。答案 (1)负极 Al3e =Al3 正极 2H 2e =H2(2)正极 2NO 4H 2e =2NO22H 2O 负极 Cu2e =Cu2 3原电池正、负极的判断方法原电池原理的应用已知如图装置：思考交流1Cd 2 、Co 2 、Ag 的氧化性强弱如何排序？提示 由装置图可知金属活动性：CdCoAg，故氧化性：Cd 2 Co 2 Ag 。22Ag(s)Cd
12、 2 (aq)=2Ag (aq)Cd(s)能否发生？说明理由。提示 不能发生。由于金属活动性：CdAg，故 Ag 不能置换 Cd。3设计原电池 Cd2Ag =2AgCd 2 ，画出能形成稳定电流的半电池形式的装置图。提示 对点训练1有 a、b、c、d 四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下：实验装置部分实验现象a 极质量减小；b极质量增加b 极有气体产生；c 极无变化d 极溶解；c 极有气体产生电流从 a 极流向 d 极由此可判断这四种金属的活动性顺序是( )Aabcd BbcdaCdabc DabdcC 由第一个装置 a 极溶解，可知 a 极是负极，金属活动性 ab，对于第二个装置，
13、依据还原性规律知，金属活动性 bc，第三个装置的金属活动性 dc，由第四个装置电流从 ad，则电子从 da，故金属活动性 da。2设计原电池 Zn2Fe 3 =Zn2 2Fe 2 ，在方框中画出能形成稳定电流的半电池形式的装置图(标出电极材料、电解质溶液) 负极：_，电极反应：_；正极：_，电极反应：_。解析 分析元素化合价的变化可知，Zn 为负极，比 Zn 活泼性差的金属或非金属(石墨等)作正极，选择与电极材料有相同离子的溶液作电解质溶液。答案 见下图Zn Zn2e =Zn2Pt 2Fe 3 2e =2Fe2原电池工作原理的应用(1)加快化学反应速率构成原电池的反应速率比直接接触的反应速率快
14、。如实验室制 H2时，粗锌比纯锌与稀硫酸反应快，或向溶液中滴入几滴 CuSO4溶液，反应加快。(2)比较金属的活动性强弱对于酸性电解质，一般是作负极的金属活动性强，作正极的金属活动性较弱。(3)设计原电池理论上，自发的氧化还原反应，可以设计成原电池。外电路负极还原性较强的物质被氧化e 正极氧化性较强的物质被还原内电路：将两电极浸入电解质溶液中，阴、阳离子作定向移动。当 堂 达 标固 双 基1下列说法正确的是( )A构成原电池正极和负极的材料必须是金属B在原电池中，电子流出的一极是负极，该电极被还原C实验室欲快速制取氢气，可利用粗锌与稀硫酸反应D原电池可以把物质内部的能量全部转化为电能C 构成原
15、电池的电极材料可以是非金属，如石墨，A 项错误；在原电池中电子流出的一极是负极，失电子被氧化，B 项错误；粗锌中含有杂质，可形成原电池，C 项正确；能量转化率不可能达到 100%，D 项错误。教师备选下列四个装置中，导线中的电子由左侧一极流向右侧一极的是( )C 电子由左侧 一极流向右侧一极，则左侧电极作负极。2如图所示是锌、铜和稀硫酸形成的原电池，某实验兴趣小组同学做完实验后，在读书卡片上的记录如下：卡 片 ： NO.28 时 间 ： 2017.03.10实 验 后 的 记 录 ： Zn为 正 极 ， Cu为 负 极 H 向 负 极 移 动 电 子 流 动 方 向 为 Zn Cu Cu电 极
16、 上 有 H2产 生 若 有 1 mol电 子 流 过 导 线 ， 则 产 生 的 H2为 0.5 mol 正 极 反 应 为 Zn 2e = = =Zn2卡片上的描述正确的是( )A BC DB 构成原电池的正极是 Cu，负极是 Zn，故错误；电子从 Zn 电极(负极)流出，流向 Cu 电极(正极)，H 向正极移动，在 Cu 电极上得到电子：2H 2e =H2，故错误，正确；此原电池中负极上发生的反应是 Zn2e =Zn2 ，错误；总反应方程式为Zn2H =Zn2 H 2，当有 1 mol 电子转移时，产生的 H2为 0.5 mol，故正确。3有 M、N、P、E 四种金属，已知：MN 2 =
17、NM 2 ；M、P 用导线连接后放入硫酸氢钠溶液中，M 表面有大量气泡产生；N、E 用导线连接后放入 E 的硫酸盐溶液中，电极反应为 E2 2e =E， N2e =N2 。则四种金属的还原性由强到弱的顺序是( )AP、M、N、E BE、N、M、PCP、N、M、E DE、P、M、NA 由知，还原性：MN；由知，M 为原电池正极，故还原性：PM；由知，N为原电池负极，故还原性：NE。综上所述，还原性：PMNE。4为了避免锌片与 Cu2 直接接触发生反应而影响原电池的放电效率，有人设计了如图所示的装置，按要求完成以下填空： (1)此装置在工作时，可以观察到的现象是_，电池的总反应式为_。(2)原电池工作时，CuSO 4溶液中 SO 向_移动。24(3)盐桥是通过_的定向移动实现导电的，若此盐桥内为 KCl 饱和溶液，则该电池在工作时，K 移向_(填“正”或“负”)极。解析 该装置为锌铜原电池，总反应式为 ZnCu 2 =CuZn 2 ，该电池工作时，观察到检流计指针发生偏转，锌片不断溶解，铜片上有红色物质析出。该电池工作时，CuSO4溶液中 SO 向盐桥移动。在原电池中，盐桥是通过离子定向移动实现导电的，若盐24桥内为 KCl 饱和溶液，K 向正极移动。答案 (1)检流计的指针发生偏转，锌片逐渐溶解，铜片上有红色物质析出 ZnCu 2 =Zn2 Cu (2)盐桥 (3)离子 正
