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1、第二单元化学能与电能的转化第1课时原电池的工作原理学习目标定位知识内容必考要求加试要求1.原电池的构造与工作原理，盐桥的作用。2.判断与设计简单的原电池。3.原电池的电极反应式及电池反应方程式。4.原电池的正、负极和电子流向的判断。bcbc课时要求1.以铜锌原电池为例，熟悉原电池的工作原理。2.会正确判断原电池的正、负极，会判断与设计简单的原电池。3.掌握原电池电极反应式的书写方法。一原电池的工作原理1.按图所示装置，完成实验并回答下列问题：(1)有关的实验现象有哪些？答案锌片溶解，铜片加厚变亮，CuSO4溶液颜色变浅。电流计的指针发生偏转。(2)该装置中的能量变化是化学能转化为电能。(3)电
2、子流动方向和电流方向外电路：电子由锌电极经过导线流向铜电极，电流由铜电极流向锌电极。内电路：锌失电子，阴离子移向负极；铜离子得电子，阳离子移向正极。(4)电极反应负极反应式是Zn2e=Zn2；正极反应式是Cu22e=Cu；电池反应式是ZnCu2=Zn2Cu。(5)用温度计测量溶液的温度，其变化是溶液的温度略有升高，原因是还有Cu2直接在锌电极上得电子被还原，部分化学能转化成热能。2.按下图所示装置，完成实验，并回答下列问题：(1)实验过程中，你能观察到的实验现象是锌片溶解，铜片加厚变亮；电流计指针发生偏转；CuSO4溶液的颜色变浅。(2)用温度计测量溶液的温度，其结果是溶液的温度不升高(或无变
3、化)；由此可说明CuSO4溶液中的Cu2不能移向锌片得电子被还原。(3)离子移动方向硫酸锌溶液中：Zn2向盐桥移动；硫酸铜溶液中：Cu2向铜极移动；盐桥中：K移向正极区(CuSO4溶液)，Cl移向负极区(ZnSO4溶液)。(4)若取出装置中的盐桥，电流计的指针是否还会发生偏转？为什么？答案不偏转。如果要使电流计指针发生偏转，则该装置中必须形成闭合回路，若取出盐桥，很显然该装置未构成闭合回路，电流计指针不会发生偏转。3.实验结论：与题1中的原电池装置相比较，题2中双液原电池具有的特点是(1)具有盐桥。取下盐桥，无法形成闭合回路，反应不能进行，可控制原电池反应的进行。(2)两个半电池完全隔开，Cu
4、2无法移向锌片，可以获得单纯的电极反应，有利于最大程度地将化学能转化为电能。 原电池工作原理1.用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥(装有琼脂KNO3的U形管)构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是()在外电路中，电流由铜电极流向银电极正极反应为Age=Ag实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同A. B.C. D.答案C解析铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、盐桥构成一个原电池，Cu作负极，Ag作正极，其电极反应分别为负极：Cu2e=Cu2，正极：2Ag2e=2Ag，盐桥起到了传导离子、形成
5、闭合回路的作用，电子的流向是由负极流向正极，电流的方向与电子的流向相反，因此C正确。规律总结原电池的设计从理论上讲，任何一个自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。关键是选择合适的电解质溶液和两个电极。(1)电解质溶液：一般能与负极反应，或者溶解在溶液中的物质(如O2)与负极反应。(2)电极材料：一般较活泼的金属作负极，较不活泼的金属或非金属导体作正极。2.(2019永嘉中学期中)下列有关如图所示原电池的叙述中正确的是(盐桥中装有含琼胶的KCl饱和溶液)()A.铜片上有气泡逸出B.取出盐桥后，电流计依然发生偏转C.反应中，盐桥中的K会移向CuSO4溶液D.反应前后铜片质量不改变答案C解析由题图可
6、得知，Cu为正极，电极反应为Cu22e=Cu，Zn为负极，电极反应为Zn2e=Zn2，则铜片上应有固体析出，反应后铜片质量增加，所以A、D均错误；取出盐桥后，原电池成为断路，因此电流计不会再发生偏转，B错误；左池中由于铜离子的反应，正电荷减少，为保持电中性，盐桥中的K会移向CuSO4溶液，C正确。二原电池的电极判断及电极反应式的书写1.原电池电极(正极、负极)的判断依据有多种。试填写下表：判断依据正极负极电极材料不活泼金属或非金属导体活泼金属电子流向电子流入电子流出电极反应还原反应氧化反应电极现象电极增重或产生气体电极减轻2.写出下表中原电池装置的电极反应和总的化学反应方程式：负极材料正极材料
7、电解质溶液(1)铁铜稀硫酸(2)铜银硝酸银(1)正极反应_；负极反应 ；总反应方程式 。(2)正极反应 ；负极反应 ；总反应方程式 。答案(1)2H2e=H2Fe2e=Fe2FeH2SO4=FeSO4H2(2)2Ag2e=2AgCu2e=Cu2Cu2AgNO3=Cu(NO3)22Ag解析负极失去电子，发生氧化反应；正极得到电子，发生还原反应。根据活泼性，(1)中铁作负极，(2)中铜作负极。3.有一钮扣电池，其电极分别为Zn和Ag2O，以KOH溶液为电解质溶液，电池的反应方程式为ZnAg2OH2O=2AgZn(OH)2。(1)Zn发生氧化反应，是负极，电极反应式是Zn2e2OH=Zn(OH)2。
8、(2)Ag2O发生还原反应，是正极，电极反应式是Ag2O2eH2O=2Ag2OH。1.正负极判断方法(1)由反应的本质判断，负极就是失去电子，化合价升高，发生氧化反应的电极；正极就是得到电子，化合价降低，发生还原反应的电极。(2)由电极材料判断，原电池的两个电极若是活泼性不同的两种金属，一般活泼金属为负极，相对不活泼金属为正极。(3)由外电路中电子、电流的流向及内电路中阴阳离子的移动方向判断。对于一个原电池外电路中，电子流出的一极为负极，电子流入的一极为正极。在内电路中，阴离子移向的一极为负极，阳离子移向的一极为正极。2.电极反应式书写方法(1)一般电极反应式的书写方法定电极，标得失。按照负极
9、发生氧化反应，正极发生还原反应，判断出电极反应产物，找出得失电子的数量。看环境，配守恒。电极产物在电解质溶液的环境中，应能稳定存在，如碱性介质中生成的H应让其结合OH生成水。电极反应式要依据电荷守恒和质量守恒、得失电子守恒等加以配平。两式加，验总式。两电极反应式相加，与总反应方程式对照验证。(2)已知总反应式，书写电极反应式分析化合价，确定正极、负极的反应物与产物。在电极反应式的左边写出得失电子数，使得失电子守恒。根据质量守恒配平电极反应式。3.某电池的总反应为Fe2Fe3=3Fe2，能实现该反应的原电池是()正极负极电解质溶液ACuFeFeCl3溶液BCFeFe(NO3)2溶液CFeZnFe
10、2(SO4)3溶液DAgFeCuSO4溶液答案A解析能实现反应Fe2Fe3=3Fe2的原电池应符合以下条件：负极为Fe，正极材料的活泼性比Fe差；电解质溶液应为含Fe3的溶液，B、D两项电解质溶液选错；C项负极材料选错。4.依据氧化还原反应：2Ag(aq)Cu(s)=2Ag(s)Cu2(aq)设计的原电池图所示。请回答下列问题：(1)电极X的材料是 ；电解质溶液Y是 。(2)银电极为电池的 极，发生的电极反应式为 ；X电极上发生的电极反应式为 。(3)外电路中的电子是从 电极流向 电极。答案(1)CuAgNO3溶液(2)正2Ag2e=2Ag(或Age=Ag)Cu2e=Cu2(3)Cu(负)Ag
11、(正)解析该原电池的电池总反应式为2Ag(aq)Cu(s)=2Ag(s)Cu2(aq)，由此可知X极是铜，作负极，银作正极，Y应是AgNO3溶液。电子从原电池的负极经导线流向正极，即从铜电极流向银电极。1.将纯锌片和纯铜片按图所示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是()A.两烧杯中铜片表面均无气泡产生B.甲中铜片是正极，乙中铜片是负极C.两烧杯中溶液的pH均增大D.产生气泡的速率甲比乙慢答案C解析图甲是一个原电池装置，负极(Zn)：Zn2e=Zn2，正极(Cu)：2H2e=H2，形成原电池能加快产生氢气的速率；图乙中，Zn直接与稀H2SO4反应生成H2：Zn2H=Zn2H2，甲、
12、乙两烧杯中H2SO4均被消耗，溶液的pH均增大。2.下图是锌、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，在读书卡片上记录如下：卡片：NO.28时间：2019.03.20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ZnCuCu极有H2产生若有1 mol电子流过导线，则产生的H2为0.5 mol正极反应式：Zn2e=Zn2卡片上的描述合理的是()A. B. C. D.答案B解析构成原电池的正极是Cu，负极是Zn，故错误；电子从负极Zn流出，流向正极Cu，H向正极移动，在Cu上得电子：2H2e=H2，故错误，正确；此原电池负极上发生的反应是Zn=Zn22e，错误；总反应
13、方程式：Zn2H=Zn2H2，当有1 mol e通过时，产生H2为0.5 mol，故正确。3.(2019湖州中学期中)如图所示，X为单质硅，Y为金属铁，a为NaOH溶液，组装成一个原电池，下列说法正确的是()A.X为负极，电极反应式为Si4e=Si4B.X为正极，电极反应式为4H2O4e=4OH2H2C.X为负极，电极反应式为Si6OH4e=SiO3H2OD.Y为负极，电极反应式为Fe2e=Fe2答案C解析先由氧化还原反应确定正极和负极，再根据反应物和产物确定电极反应式。硅、铁、NaOH溶液组成原电池时，Si为负极：Si4e6OH=SiO3H2O；铁为正极：4H2O4e=4OH2H2；电池反应方程式：
