1、第2节化学能转化为电能电池第1课时原电池的工作原理发 展 目 标体 系 构 建1.能通过双液电池的实验探究活动，了解原电池的工作原理，能写出电极反应式和电池反应式。2.能利用身边的材料设计简单的原电池。提升“科学探究和创新意识”的学科素养。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(a)发生偏转锌片质量减少，铜片质量增加(b)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=Zn2Cu22e=Cu反应类型氧化反应还原反应电池反应ZnCu2=CuZn2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
2、负极盐桥作用构成闭合回路，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：能把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。
3、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，电流由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，Cu2移向铜极。2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
4、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导电的非金属，如碳棒，所以A错。在原电池中电子流出的一极失电子被氧化，所以B错。粗锌中含有杂质Cu可形成铜锌原电池，所以C对。能量转化率不可能达100%，所以D错。3下列反应不可用于设计原电池的是()ACaCO32HCl=CaCl2CO2H2OB2CH3OH3O2=2CO24H2OCZn2HCl=ZnCl2H2D4Al3O26H2O=4Al(OH)3A自发进行的氧化还原反应才能设计成原电池，A为复分解反应。原电池的工作原理与电极判断(素养养成证据推理与模型认知)
5、甲乙1打开甲、乙两装置中的K1与K2，检流计及锌片有何现象？提示：检流计指针均不发生偏转，甲装置中锌片溶解且有气泡产生，乙装置中锌片上无明显变化。2闭合K1、K2，甲、乙装置中的检流计、铜片及锌片有何现象？提示：检流计指针发生偏转，铜片上均有气泡生成，锌片均溶解。3乙中盐桥的作用是什么？提示：离子在盐桥中能够定向移动，通过盐桥将两个隔离的电解质溶液连接起来，可使电流传导。4甲、乙两原电池中哪个工作效率高？提示：乙电池工作效率高，甲电池中锌片和硫酸电解质溶液直接接触，少量锌会与硫酸直接反应，降低工作效率。1原电池的工作原理(以铜锌原电池为例)2原电池正负极的判断3原电池电极反应式书写的一般步骤
6、【例题】(双选)某兴趣小组同学利用氧化还原反应：2KMnO410FeSO48H2SO4=2MnSO45Fe2(SO4)3K2SO48H2O，设计如图原电池，盐桥中装有饱和K2SO4溶液。下列说法正确的是()Ab电极上发生还原反应B外电路电子的流向是从a到bC电池工作时，盐桥中SO移向乙烧杯Da电极上发生的反应为MnO8H5e=Mn24H2OCD依据总反应：Fe2Fe3，b电极上发生氧化反应，A错误；b电极上发生氧化反应，失去电子，电子流向为ba，B错误。原电池电极反应式在书写时应注意的问题(1)电极反应常用“=”而不用“”连接。(2)电极反应中若有气体生成，需加“”，弱电解质或难溶物均以化学式
7、表示，其余以离子符号表示。(3)必须遵循质量守恒、电荷守恒及正、负两极得失电子数相等的规律。(4)原电池正、负两极的电极反应在得失电子数相等的情况下加和即得总反应(合二为一)；反之，总反应减去其中的一极反应可得另一极反应(一分为二)。1某小组为研究电化学原理，设计如图装置。下列叙述不正确的是()Aa和b不连接时，铁片上会有金属铜析出Ba和b用导线连接时，铜片上发生的反应为Cu22e=CuCa和b用导线连接后，溶液中的Cu2向铜电极移动Da和b用导线连接后，Fe片上发生还原反应Da和b不连接时，Fe与硫酸铜溶液发生置换反应，和b用导线连接时，形成原电池，Fe作负极，Cu作正极，以此解答该题。a和
8、b不连接时，铁和铜离子发生置换反应，所以铁片上有铜析出，A正确；a和b连接时，该装置构成原电池，铜作正极，发生还原反应，铜离子得电子生成铜，电极反应式为Cu22e=Cu，B正确；a和b用导线连接时，形成原电池，原电池溶液中阳离子移向正极，即溶液中的Cu2向铜电极移动，C正确；a和b连接时，该装置构成原电池，铁作负极，发生氧化反应，D错误。2如图所示装置，检流计G发生偏转，同时a极逐渐变粗，b极逐渐变细，c为电解质溶液，则a、b、c应是下列各组中的()Aa是Zn，b是Cu，c是稀硫酸Ba是Cu，b是Zn，c是稀硫酸Ca是Fe，b是Ag，c为AgNO3溶液Da是Ag，b是Fe，c为AgNO3溶液D
9、由题意，a极变粗，b极变细可知，b为负极，a为正极，溶液中阳离子在a极上得电子析出，应为金属盐溶液，a、b两金属活泼性ba，所以A、B、C错，D正确。3下列说法正确的是()A原电池中，负极上发生的反应是还原反应B原电池中，电流的方向是负极导线正极C双液原电池中的盐桥是为了联通电路，所以也可以用金属导线代替D在原电池中，阳离子移向正极，阴离子移向负极DA项，负极上发生氧化反应；B项，电流的方向应是正极导线负极；C项，盐桥不能用导线代替。原电池工作原理的应用(素养养成科学探究与创新意识)1将金属a、b用导线相连插入稀硫酸中，发现b上产生气泡，则a与b相比较，谁更活泼？提示：a比b活泼。2实验室用稀
10、硫酸与锌粒反应制取H2时常加入少量铜片，其目的是什么？提示：加快制取氢气的反应速率。3已知2Fe3Cu=2Fe2Cu2，如何设计成原电池装置？提示：根据氧化还原反应分析，Cu被氧化，为原电池的负极，则正极可为惰性电极或不如Cu活泼的金属，电解质溶液一定含Fe3。1比较金属活动性强弱2加快化学反应速率构成原电池负极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，锌(负极)反应加快。3设计原电池(1)理论上，自发的氧化还原反应，可以设计成原电池。(2)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(3)内电路：将两电极浸
11、入电解质溶液中，阴、阳离子作定向移动。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()AabcdBbcdaCdabcDabdcC由第一个装置a极质量减小，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。2100 mL 2 molL1盐酸和过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成氢气的量，可采用的方法是()A
12、加入适量的6 molL1的盐酸B加入数滴氯化铜溶液C加入适量蒸馏水D加入适量的氯化钠溶液B加入适量的6 molL1的盐酸会增加生成氢气的量，A不符合题意；加入数滴氯化铜溶液，锌置换出铜以后，会构成原电池，加快反应速率，B符合题意；加入适量蒸馏水或加入NaCl溶液，都会减小氢离子浓度，从而减慢了反应速率，C、D不符合题意。3设计原电池Zn2Fe3=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)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，负极选择与电极材料有相同离
13、子的溶液作电解质溶液，正极选择含有Fe3的溶液作电解质溶液。答案见下图ZnZn2e=Zn2Pt2Fe32e=2Fe2设计原电池的方法思路(1)根据原电池总反应式确定正、负极反应式。(2)根据正、负极反应式选择电极材料和电解质溶液。(3)要形成闭合回路(可画出装置图)。相同电极材料、不同电解质溶液电池反应的比较：甲乙1甲、乙两原电池中Al电极都是正极吗？各有什么现象呢？提示：(1)甲池中Al作正极，Al表面产生气泡。(2)乙池中Al作负极，Al逐渐溶解。2请你写出甲、乙两池内发生的电池反应式及Al电极的反应式。提示：(1)甲池反应式：Mg2H=Mg2H2；Al电极：2H2e=H2。(2)乙池反应
14、式：2Al2OH6H2O=3H22Al(OH)4；Al电极：Al3e4OH=Al(OH)4。3判断原电池正、负极的最根本依据是什么？提示：原电池原理从本质讲是氧化还原反应，故判断正、负极根本依据：发生氧化反应(失去电子)的一极是负极；发生还原反应(得到电子)的一极是正极。通过分析本情境素材中两原电池的构成条件，正、负极等实验探究活动，培养了学生勤于实践、敢于质疑，勇于创新的精神，提升了学生“科学探究与创新意识”的学科素养。1下列叙述正确的是()原电池是把化学能转化成电能的一种装置原电池的正极发生氧化反应，负极发生还原反应不能自发进行的氧化还原反应，通过原电池的装置均可实现碳棒不能用来作原电池的
15、正极反应Cu2Ag=2AgCu2，能以原电池的形式来实现ABCDA原电池是把化学能转化成电能的装置，故正确；根据原电池的工作原理，负极上失去电子，化合价升高，发生氧化反应，正极上得电子，化合价降低，发生还原反应，故错误；原电池构成条件之一是自发发生氧化还原反应，故错误；碳棒能导电，可以作正极，故错误；可以让铜作负极，正极是石墨，电解质溶液为硝酸银溶液，组成原电池，故正确。2(素养题)“暖宝宝”采用的是铁的“氧化放热”原理，使其发生原电池反应，铁粉在原电池中充当()A正极 B负极C阳极D阴极B铁粉与活性炭作为原电池的电极，食盐水作为电解质溶液，加快铁粉的氧化，即铁粉失电子作负极。3如图所示的原电
16、池装置，X、Y为两电极，电解质溶液为稀硫酸，外电路中的电子流向如图所示，对此装置的下列说法正确的是()A外电路的电流方向为X外电路YB若两电极分别为Zn和碳棒，则X为碳棒，Y为ZnC若两电极都是金属，则它们的活动性为XYDX极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应C由图可知，电子的流动方向是X外电路Y，则电流的方向就为Y外电路X；X为原电池的负极，Y为正极，X的活动性比Y的强；X极应发生氧化反应，Y极应发生还原反应。所以A、B、D错误，C正确。4(双选)如图所示装置中，观察到检流计指针偏转，M棒变粗，N棒变细，由此判断下表中所列M、N、P物质，其中可以成立的是 ()MNPA铜锌硫酸铜溶液B
17、铜铁氯化亚铁溶液C银锌硝酸银溶液D锌铁硝酸铁溶液AC本题通过电极变化来确定电极，N棒变细，即N极上发生氧化反应，应为负极，N棒金属较活泼，M棒变粗说明M极上有固体析出。5将Fe片和石墨用导线连接，一组插入稀H2SO4溶液中，一组插入FeCl3溶液中，分别形成原电池。(1)在这两个原电池中，正极分别为_(填序号)。A石墨、石墨 B石墨、Fe片CFe片、Fe片DFe片、石墨(2)插入稀H2SO4溶液中形成的原电池的正极反应式为_(用离子方程式表示)。(3)插入FeCl3溶液中形成的原电池的电池总反应式为_(用离子方程式表示)。解析当电解质溶液为稀H2SO4溶液时，原电池的总反应为FeH2SO4=FeSO4H2，则负极为Fe片，正极为石墨，正极反应式为2H2e=H2；当电解质溶液为FeCl3溶液时，原电池的总反应为Fe2FeCl3=3FeCl2，对应的离子方程式为Fe2Fe3=3Fe2，负极为Fe片，正极为石墨。答案(1)A(2)2H2e=H2(3)2Fe3Fe=3Fe212
