第1課時原電池的工作原理學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.以銅鋅原電池為例，理解原電池的工作原理。(重點)2.學(xué)會判斷原電池的正、負(fù)極。(重點)3.掌握原電池反應(yīng)方程式和電極反應(yīng)式的書寫。4.掌握原電池原理的基本應(yīng)用。自 主 預(yù) 習(xí)探 新 知1銅鋅原電池的工作原理(1)用溫度計測量鋅粉與CuSO4溶液反應(yīng)的溫度變化，說明該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，該反應(yīng)在物質(zhì)變化的同時，實現(xiàn)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。(2)銅鋅原電池的工作原理裝置電極ZnCu反應(yīng)現(xiàn)象逐漸溶解銅片上有紅色物質(zhì)析出電極名稱負(fù)極正極得失電子失電子得電子電子流向電子流出電子流入反應(yīng)類型氧化反應(yīng)還原反應(yīng)電極反應(yīng)式Zn2e=Zn2Cu22e=Cu總電池反應(yīng)式ZnCu2=Zn2Cu2鹽橋(以銅鋅原電池為例)(1)成分：含有KCl飽和溶液的瓊脂。(2)離子移動方向：Cl移向ZnSO4溶液(負(fù)極區(qū))，K移向CuSO4溶液(正極區(qū))。(3)作用：使兩個半電池形成通路，并保持兩溶液的電中性。3原電池形成的條件(1)兩個活潑性不同的電極。(2)電解質(zhì)溶液。(3)形成閉合回路(或兩極直接接觸)。(4)能自發(fā)地發(fā)生氧化還原反應(yīng)。4原電池的設(shè)計例如：以2FeCl3Cu=2FeCl2CuCl2為依據(jù)，設(shè)計一個原電池。(1)將氧化還原反應(yīng)拆成氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)兩個半反應(yīng)，分別作原電池的負(fù)極和正極的電極反應(yīng)式。負(fù)極：Cu2e=Cu2，正極：2Fe32e=2Fe2。(2)確定電極材料如發(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)作正極。發(fā)生還原反應(yīng)的電極材料一般不如負(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：將電極用導(dǎo)線連接，使之構(gòu)成閉合回路。(5)畫出裝置圖?；A(chǔ)自測1判斷正誤(正確的打“”，錯誤的打“”)。(1)原電池能將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。()(2)銅鋅原電池中鋅作負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng)。()(3)構(gòu)成原電池的兩個電極必須是兩種不同的金屬。()(4)原電池反應(yīng)一定是氧化還原反應(yīng)。()【答案】(1)(2)(3)(4)2關(guān)于如圖所示的原電池，下列說法正確的是() 【導(dǎo)學(xué)號：73702028】A電子從鋅電極通過導(dǎo)線流向銅電極B鹽橋中的陰離子向硫酸銅溶液中遷移C鋅電極發(fā)生還原反應(yīng)D銅電極上發(fā)生的電極反應(yīng)為2H2e=H2A該原電池中，較活潑的金屬鋅作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，較不活潑的銅作正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電子由負(fù)極鋅流出，經(jīng)導(dǎo)線流向銅電極，負(fù)極、正極反應(yīng)分別為負(fù)極：Zn2e=Zn2，正極：Cu22e=Cu；鹽橋中的陰離子向負(fù)極區(qū)域硫酸鋅溶液中遷移，故A正確，B、C、D錯誤。3某原電池反應(yīng)的離子方程式為：Zn2H=Zn2H2，則下列說法正確的是() 【導(dǎo)學(xué)號：73702029】AHNO3可作電解質(zhì)溶液B在電解質(zhì)溶液中電子從正極流向負(fù)極C鋅極質(zhì)量不變D石墨可作原電池的正極D硝酸不能作電解質(zhì)溶液，因為硝酸與金屬鋅反應(yīng)生成氮的氧化物，不生成氫氣，A錯誤；原電池中，電子從負(fù)極流向正極，B錯誤；負(fù)極反應(yīng)為Zn2e=Zn2，金屬鋅的質(zhì)量減少，C錯誤。合 作 探 究攻 重 難原電池的工作原理實驗?zāi)康模貉芯吭姵氐墓ぷ髟?。實驗裝置：實驗現(xiàn)象：有鹽橋存在時，鋅片不斷溶解，電流計指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，銅片不斷增厚；取出鹽橋后，電流中斷，指針迅速回零。思考交流1有鹽橋時，電流計指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明有電流產(chǎn)生，該電流是如何產(chǎn)生的？產(chǎn)生電流的過程中，鋅片、銅片上分別發(fā)生了什么變化？【提示】當(dāng)有鹽橋存在時，在ZnSO4溶液中，鋅片逐漸溶解，即Zn被氧化，Zn失去電子，形成Zn2進入溶液，用電極反應(yīng)式表示為Zn2e=Zn2；從鋅片上釋放出的電子，經(jīng)過導(dǎo)線流向銅片；CuSO4溶液中的Cu2從銅片上得到電子，被還原為Cu并沉積在銅片上，用電極反應(yīng)式表示為Cu22e=Cu；隨著反應(yīng)的進行，左邊燒杯的溶液中c(Zn2)增大，右邊燒杯的溶液中c(Cu2)減小。同時，鹽橋中的Cl會移向ZnSO4溶液，K會移向CuSO4溶液，使ZnSO4溶液和CuSO4溶液均保持電中性，氧化還原反應(yīng)得以繼續(xù)進行，從而使原電池不斷地產(chǎn)生電流。2取出鹽橋后電流為什么會中斷？【提示】取出鹽橋后裝置不再是閉合回路。3用溫度計測量原電池內(nèi)電解質(zhì)溶液的溫度在反應(yīng)前后是否會有明顯變化？為什么？【提示】沒有明顯變化。因為化學(xué)能主要轉(zhuǎn)化為電能。4根據(jù)原電池的工作原理分析原電池的正極、負(fù)極有哪些判斷依據(jù)？【提示】可由電極材料判斷；可以由電子流向或電流方向判斷；也可由反應(yīng)類型、反應(yīng)現(xiàn)象判斷。(1)原電池正負(fù)極的判斷(2)原電池的電極材料“兩注意”注意電解質(zhì)溶液對電極類型的影響。一般的，較活潑金屬作負(fù)極，較不活潑的金屬或?qū)щ姷姆墙饘僮髡龢O，但若是較不活潑的金屬發(fā)生的氧化還原反應(yīng)設(shè)計的原電池，則是較不活潑的金屬作負(fù)極。例如：鎂鋁電極在稀硫酸中構(gòu)成原電池，鎂為負(fù)極，鋁為正極；但若以氫氧化鈉為電解質(zhì)溶液，則鋁為負(fù)極，鎂為正極。注意電極材料是否參與反應(yīng)。負(fù)極材料不一定參與反應(yīng)，如燃料電池；負(fù)極和正極材料都參與反應(yīng)，如鉛蓄電池。怎樣設(shè)計原電池依據(jù)氧化還原反應(yīng)2Ag(aq)Cu(s)=Cu2(aq)2Ag(s)設(shè)計的原電池如圖所示。思考交流1如果將所給反應(yīng)設(shè)計成裝置，其正極、負(fù)極材料、A池、B池中電解質(zhì)溶液應(yīng)為何種物質(zhì)？【提示】負(fù)極為銅，正極為Ag，A池為含有Cu2的電解質(zhì)溶液如CuSO4，B池為AgNO3溶液。2如果將所給反應(yīng)設(shè)計成裝置，其正極、負(fù)極材料、C池中電解質(zhì)溶液應(yīng)為何種物質(zhì)？【提示】負(fù)極材料為銅，正極材料為銀，C池中電解液為AgNO3溶液。(1)原電池的設(shè)計設(shè)計原電池原理：原電池是一種將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，因此只有放熱的氧化還原反應(yīng)才可以設(shè)計成原電池。在電池中，通過電極和導(dǎo)線將電子轉(zhuǎn)移變成了電子的定向移動，將氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分到兩個電極上進行，使其成為兩個“半反應(yīng)”。設(shè)計原電池思路：a電極材料的選擇。負(fù)極一般是活潑的金屬材料，正極一般選用活潑性比負(fù)極差的金屬材料或石墨等惰性電極。b電解質(zhì)溶液的選擇。電解質(zhì)溶液一般要能夠與負(fù)極發(fā)生反應(yīng)。c保證設(shè)計出的原電池裝置中，還原劑在負(fù)極上發(fā)生反應(yīng)，氧化劑在正極上發(fā)生反應(yīng)。(2)原電池工作原理的其他應(yīng)用加快氧化還原反應(yīng)的速率，如：在鋅與稀硫酸反應(yīng)時加入少量CuSO4溶液，能使產(chǎn)生H2的速率加快。比較金屬活動性強弱當(dāng) 堂 達 標(biāo)固 雙 基題組1原電池的構(gòu)成與工作原理1下列裝置中，能構(gòu)成原電池的是()DA中酒精不是電解質(zhì)；B中未構(gòu)成閉合回路；C中兩個電極相同。2如圖所示的裝置中，在產(chǎn)生電流時，以下說法不正確的是()AFe是負(fù)極，C是正極B負(fù)極反應(yīng)式為：Fe3e=Fe3C內(nèi)電路中陰離子移向FeCl2溶液D電流由石墨電極流向Fe電極BFe在原電池中作負(fù)極時，失電子生成Fe2。題組2原電池正極、負(fù)極的判斷3如下圖所示裝置中，觀察到電流計指針偏轉(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() 【導(dǎo)學(xué)號：73702030】選項MNPA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C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。4分析如圖所示的四個原電池裝置，其中結(jié)論正確的是()A中Mg作為負(fù)極，中Fe作為負(fù)極B中Mg作為正極，電極反應(yīng)式為6H2O6e=6OH3H2C中Fe作為負(fù)極，電極反應(yīng)式為Fe2e=Fe2D中Cu作為正極，電極反應(yīng)式為2H2e=H2BMg比Al活潑，在中Mg作負(fù)極，但在NaOH溶液中，Mg不反應(yīng)，而Al可以反應(yīng)，故中Al是負(fù)極。在濃硝酸中鐵會鈍化，故Cu為負(fù)極，F(xiàn)e為正極。在中由于不斷向Cu極附近通入空氣，而O2比溶液中的H得電子能力強，故Fe失去電子，在Cu極O2到得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O22H2O4e=4OH。題組3原電池原理的應(yīng)用5在理論上不能用于設(shè)計原電池的化學(xué)反應(yīng)是()AH2SO4(aq)BaCl2(aq)=2HCl(aq)BaSO4(s)H<0B2CH3OH(l)3O2(g)=2CO2(g)4H2O(l) H<0C4Fe(OH)2(s)2H2O(l)O2(g)=4Fe(OH)3(s) H<0D3Cu(s)8HNO3(aq)=3Cu(NO3)2(aq)2NO(g)4H2O(l)H<0A理論上放熱的氧化還原反應(yīng)能夠設(shè)計成原電池。6有a、b、c、d四個金屬電極，有關(guān)的實驗裝置及部分實驗現(xiàn)象如下：實驗裝置部分實驗現(xiàn)象a極質(zhì)量減小，b極質(zhì)量增大b上有氣體產(chǎn)生，c上無變化在導(dǎo)線中，電流從a極流向d極由此可判斷這四種金屬的活動性順序是()【導(dǎo)學(xué)號：73702031】Aa>b>c>dBb>c>d>aCd>a>b>cDa>b>d>cC根據(jù)裝置可確定活動性：a>b；根據(jù)裝置可確定活動性：b>c；根據(jù)裝置可確定活動性：d>a。