原電池的原理 高二上學期化學魯科版（2019）選擇性必修1

第3節(jié)化學能轉(zhuǎn)換為電能---電池第1課時原電池的工作原理1、能認識從單液原電池發(fā)展到雙液原電池的變化，并能理解帶有鹽橋原電池的實用性；2、分析理解原電池的工作原理，能正確書寫原電池電極方程式、判斷正負極。學習目標復習回顧原電池1、定義：利用氧化還原反應將化學能轉(zhuǎn)換為電能的裝置2、形成條件：有兩個活潑性不同的電極(金屬與金屬/石墨)離子導體能自發(fā)的發(fā)生氧化還原反應需形成閉合回路注意：只有放熱的氧化還原反應才能設計成原電池活動探究探秘銅鋅原電池預測你認為圖1—2—2所示裝置是否能夠構(gòu)成原電池，將化學能轉(zhuǎn)化為電能？請說明理由。

鹽橋鹽橋中通常裝有瓊脂凝膠，內(nèi)含氯化鉀或硝酸銨。鹽橋中的離子能夠定向移動。通過鹽橋可將兩個相互隔離的電解質(zhì)溶液連接起來，傳導電流。實驗用品銅片、鋅片、1mol·L-1CuSO4溶液、1mol·L-1ZnSO4溶液燒杯、導線、鹽橋、檢流計實驗方案實施1.

按裝置(a)，完成實驗并回答下列問題：有關的實驗現(xiàn)象是①鋅片

，銅片

，CuSO4溶液顏色

；②電流表的指針

，裝置中的能量變化是

。該裝置稱作原電池。溶解加厚變亮變淺發(fā)生偏轉(zhuǎn)化學能轉(zhuǎn)化為電能實驗方案實施2.按裝置（b），完成實驗，并回答下列問題：(1)實驗過程中，能觀察到的實驗現(xiàn)象是①鋅片

，銅片

；②電流表指針

；③CuSO4溶液的顏色

。溶解加厚變亮發(fā)生偏轉(zhuǎn)變淺實驗裝置編號實驗現(xiàn)象ab實驗現(xiàn)象鋅片溶解，質(zhì)量減輕；銅片加厚變亮，硫酸銅溶液顏色變淺，電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。未插鹽橋，無明顯現(xiàn)象；插入鹽橋，鋅片溶解，銅片加厚變亮，硫酸銅溶液顏色變淺，電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。實驗結(jié)論兩套裝置，檢流計指針均發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明均有電流產(chǎn)生，即發(fā)生了化學能轉(zhuǎn)化為電能的過程，都形成了原電池。電極反應物電極材料離子導體負極：Zn、正極：CuCuSO4溶液、ZnSO4溶液、鹽橋負極：Zn、正極：CuSO4負極：Zn、正極：CuSO4負極：Zn、正極：CuCuSO4溶液（a）（b）兩個原電池各部分的作用負極：Zn-2e-=Zn2+正極：Cu2++2e-=Cu總反應：Zn+Cu2+=Zn2++Cu負極：Zn-2e-=Zn2+正極：Cu2++2e-=Cu總反應：Zn+Cu2+=Zn2++Cu兩個原電池的工作原理及電極反應式。對比相同點：氧化還原反應原理；兩個電極及電極反應；都能產(chǎn)生電流；外電路均是電子的定向移動，內(nèi)電路均是離子的定向移動。不同點：單液電池Zn和Cu2+直接接觸，兩個半反應在同一區(qū)域進行，

能量轉(zhuǎn)化率低，電流強度弱不穩(wěn)定，持續(xù)時間短。雙液電池Zn和Cu2+不直接接觸，兩個半反應在不同區(qū)域進行，能量轉(zhuǎn)化率高，電流強度大穩(wěn)定，持續(xù)時間長，能夠防止裝置中化學能的自動釋放（自放電）。兩個原電池異同電子導體離子導體電子導體離子導體單液電池雙液電池鹽橋的作用：構(gòu)成閉合回路，避免電極與電解質(zhì)溶液直接反應，使Cl-向鋅鹽方向移動，K+向銅鹽方向移動，使Zn鹽和Cu鹽溶液一直保持電中性，從而使電子不斷從Zn極流向Cu極，使電流持續(xù)傳導。Zn-2e-=Zn2+Cu2++2e-=Cu總反應：Zn+Cu2+

＝Zn2++Cu鹽橋CuCCuCl2溶液FeCl3溶液

G

將反應Cu+2FeCl3=2FeCl2+CuCl2

設計成雙液鹽橋電池簡單雙液原電池設計根據(jù)氧化還原反應電子轉(zhuǎn)移判斷電極反應根據(jù)電極反應確定合適的電極材料和電解質(zhì)溶液（每個半電池中電極與電解質(zhì)溶液均不能發(fā)生反應。）負極：Cu

-

2e-=

Cu2+正極：2Fe3++

2e-=

2Fe2+練習：為獲得較長時間的穩(wěn)定電流,如何將由“Zn-稀H2SO4-Cu”組成的原電池（如左下圖）進行簡單改裝？CuZnH2SO4AZnSO4H2SO4AZnCuZn+2Ag+=Zn2++2Ag電極材料負極正極3、判斷原電池正負極方法電極反應電子流向離子移向電極現(xiàn)象活潑金屬較不活潑金屬或非金屬氧化反應還原反應電子流出電子流入陰離子移向陽離子移向不斷溶解質(zhì)量減小質(zhì)量增加或冒氣泡外電路行電子內(nèi)電路行離子注意事項：①判斷原電池正、負極時，不僅要考慮金屬活潑性，還要考慮其能否與電解質(zhì)溶液發(fā)生氧化還原反應。例：Mg、Al和稀鹽酸構(gòu)成的原電池中，Mg負Al正；Mg、Al和NaOH溶液構(gòu)成的原電池中，Al負Mg正②負極材料不一定參與反應，如燃料電池；負極和正極材料都參與反應，如鉛蓄電池。課堂練習1、如圖是Zn和Cu形成的原電池，其實興趣小組做完實驗后，在讀書卡片上記下結(jié)論。其中正確的一組是(

)①Zn為正極，Cu為負極②H＋向負極移動③電子是由Zn經(jīng)外電路流向Cu

④Cu極上有H2產(chǎn)生⑤若有1mol電子流過導線，則產(chǎn)生的H2為0.5mol

⑥正極的電極反應式為Zn－2e－=Zn2＋A．①②③ B．③④⑤C．④⑤⑥ D．②③④B2、關于下圖所示的原電池，下列說法正確的是()

A.電子從鋅電極通過檢流計流向銅電極B.鹽橋中的陰離子向硫酸銅溶液中遷移C.銅電極發(fā)生還原反應，其電極反應是2H＋＋2e－=H2↑D.取出鹽橋后，檢流計指針仍會偏轉(zhuǎn)，銅電極在反應前后質(zhì)量不變

A課堂練習3、根據(jù)下列原電池的總反應式，寫出其電極反應式。(1)利用反應2Cu＋O2＋2H2SO4=2CuSO4＋2H2O可制備CuSO4，若將該反應設計為原電池：其負極反應式是___________________，正極反應式是_________________________。2Cu－4e－=2Cu2＋O2+4e－＋4H＋=2H2O(2)某原電池總反應為2FeO42-＋3H2=Fe2O3＋4OH－＋H2O，在該原電池中：負極反應式是__________________________；正極反應式是

。課堂練習3H2－6e－＋6OH－=6H2O2FeO42-＋5H2O+6e－=Fe2O3＋10OH－方法點撥原電池電反應式書寫(1)比較金屬活動性，一般做負極的金屬活動性較

。強原電池應用(3)加快化學反應速率在Zn和稀H2SO4反應時，滴加少量CuSO4溶液，形成原電池加快Zn與稀H2SO4反應的速率。(2)保護某些金屬，一般

極的金屬被保護。正(4)制造多種化學電源①干電池(又稱一次電池)：如鋅錳電池；②蓄電池(又稱二次電池)：如鉛蓄電池、鎳氫電池、鋰電池；③燃料電池：如氫氧燃料電池，其能量轉(zhuǎn)化率高，無污染。(V電化學>V化學)Zn課堂小結(jié)原電池工作原理課堂小結(jié)課堂小結(jié)原電池電反應式書寫有氣泡產(chǎn)生判斷原電池正負極方法課堂小結(jié)B燃料電池兩極材料可以同是石墨正極也可以放出H2正極不參與化學反應達標檢測2、某原電池裝置如圖所示。下列有關敘述中正確的是()A.電池工作中，鹽橋中的Cl－向負極移動B.負極反應式：2H＋＋2e－=H2↑C.工作一段時間后，兩燒杯中溶液pH均不變D.Fe作正極，發(fā)生氧化反應達標檢測A達標檢測3、依據(jù)氧化還原反應：Cu＋2Ag＋=Cu2＋＋2Ag設計的原電池如圖所示。請回答下列問題：(1)電極X的材料是_____，電解質(zhì)溶液Y是____________。AgNO3溶液Cu達標檢測(2)銀電極的電極反應式是___________________；X電極的電極反應式是__________________。(3)外電路中的電子是從_________極流向_________極。(4)該原電池的正極是_____，還可以選用__________等材料。(5)如果將裝置圖中的兩個燒杯換成一個燒杯，是否還需要硫酸銅溶液？________。2Ag＋＋2e－=2AgCu－2e－=Cu2＋負(或銅)正(或銀)銀鉑、石墨不需要Cu＋2Ag＋=Cu2＋＋2Ag4、①②③④四種金屬片兩兩相連浸入稀硫酸中都可組成原電池。①②相連時，外電路電流從②流向①；①③相連時，③為正極；②④相連時，②上有氣泡逸出；③④相連時，③的質(zhì)量減少。據(jù)此判斷這四種金屬活潑性由大到小的順序是()A.①③②④ B.①③④②C.③④②① D.③①②④達標檢測B5、下列有關圖甲和圖乙的敘述不正確的是()A.均發(fā)生了化學能轉(zhuǎn)化為電能的過程B