《2021_2021学年高中化学第1章化学反应与能量转化第3节化学能转化为电能__电池第1课时原电池的工作原理学案修订》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2021_2021学年高中化学第1章化学反应与能量转化第3节化学能转化为电能__电池第1课时原电池的工作原理学案修订（10页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
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 Cu 22e =Cu 反应类型氧化反应还原反应 电池反应ZnCu 2 =Cu Zn 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
2、用构成闭合回路，使离子通过，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
3、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“”，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Mg Al NaOH(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
4、中，Cu 2 移向铜极。 2如图所示的装置能够组成原电池的是( ) BA 项，两电极材料相同；C项，不能形成闭合回路；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( ) A2FeCl3 Cu=2FeCl2CuCl2 BNaOH HCl=NaCl H2O C2Fe3Br2=2FeBr3 D2KMnO 4 5SO22H2O=K2SO42MnSO42H2SO4 BNaOH HCl=NaClH2O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 CuSO 4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
5、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Cu 2 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 2 4通过盐桥移向锌极吗？ 提示
6、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 2 4不会通过盐桥移向锌极。 2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 ZnSO 4溶液迁移， K 向 CuSO 4溶液迁移，分别中和过剩的电荷，使溶液保持电
7、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 2 4) 减小 C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 CACu作正极，电极上发生还原反应，错误；B.电池工作过程中，SO 2 4不参加电极 反应，故甲池的c(SO 2 4)基本不变； C电池工作时，甲池反应为Zn2e =Zn2，乙池反应 为 Cu 22e=Cu ，甲池中 Zn2会通过阳离子交换膜进入乙池， 以维
8、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Zn 2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 2 A铜棒的质量Bc(Zn 2) Cc(H ) Dc(SO 2 4) C 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(Zn 2) 增大，错误； C由于反应
9、不断消耗 H ，所以溶液的c(H ) 逐渐降低，正 确； D.SO 2 4不参加反应，其浓度不变，错误。 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Fe2
10、H =Fe2H 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 Fe 2，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。 【导学号： 41722035】 (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
11、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 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 Cu 2。 答案 (1) 负极Al 3e =Al3 正极2H 2e=H 2 (2) 正极2NO 34H
12、 2e =2NO2 2H2O 负极Cu 2e =Cu2 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、 Co2、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 2Co2Ag。 22Ag(s) Cd 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Cd 2Ag =2Ag Cd2，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
13、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( ) Aabc d B bcda Cdab c D abdc C 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， 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=Zn22Fe2 ，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) 【导学号： 41722036】
14、 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 =Zn2 Pt 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。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
15、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.
