原电池原理及其应用

本文格式为Word版，下载可任意编辑——原电池原理及其应用特性化教案原电池原理及其应用适用学科适用区域知识点高中化学广东省原电池的概念及组成原电池的工作原理原电池的判定化学电源适用年级高中二年级课时时长（分钟）80教学目标知识与技能：把握原电池的电极名称及电极反应式；对几种化学电源的电极反应式的认识和书写；原电池原理的应用。过程与方法：通过对原电池原理的学习，提高运用比较、归纳、推理的能力，对电化学中罕见原电池的原理也能够分析明白。通过对原电池的试验探究，认识化学能转化为电能的本质。情感态度与价值观：培养学生的应用能力。体验新科技对人类进步的贡献，让学生关注有关的生活、生产问题，感受化学的发展对当代社会发展的重要意义。教学重点1、原电池的电极名称及电极反应式；2、对几种化学电源的电极反应式的认识和书写；3、原电池原理的应用。教学难点1、对几种化学电源的电极反应式的认识和书写；2、原电池原理的应用。教学过程

一、复习预习

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1、氧化还原反应的特征是什么？氧化还原反应的本质是什么？2、电池在当今生产、生活和科技发展中广泛的用途（电脑展示）3、Mg条在空气中燃烧现象如何？过程中发生的能量变化有哪些？

答：发出夺目的强光，同时放出大量的热，化学能转变为光能、化学能转变为热能，这是一个氧化还原反应，Mg直接失电子给氧，设想假使把Mg失去的电子通过导线递给氧，在导线中不就有电流产生吗？该过程就是化学能转变成电能了。那么终究通过何种途径、何种装置来实现这种转变呢？

二、知识讲解

考点1：原电池的概念及组成

1、原电池定义：把化学能转变为电能的装置

注意：原电池是一种装置，其能量转化形式是化学能转化为电能。2、典型装置

把锌粒放入稀硫酸中；铜片放入稀硫酸中；锌粒放在铜片上一起浸入稀硫酸中；锌片、铜片用导线连在灵敏电流计上一起浸入稀硫酸中。观测四个装置的现象。

如上图当闭合开关后可以看到Zn片溶解，电流计的指针偏转，说明有电流的形成；但是电流在较短时间内就会衰减，说明该装置简单、效率低；在两个电极上都会有气体产生，而且溶液的温度升高说明Zn可以直接与硫酸反应，在Cu片上是溶液中的H得到电子生成H2，因此在该装置中既有化学能转化为电能又有化学能转化为热能。

+

如上图将Zn片和Cu片分别置于和ZnSO4和CuSO4溶液中，用导线连接，两烧杯之间用盐桥接通，发现电流计的指针偏转，说明有电流的形成；而且电流稳定持续时间较长，说明该装置简单、效率高；在Zn表面有红色物质析出，因此在该装置中只有化学能转化为电能。3、原电池的基本组成：由电极材料和电解质溶液形成两个半电池，两个隔离的半电池通过

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导线连接。4、构成原电池条件a溶液一致，电极变化

b电极一致，溶液变化：

c电路是否闭合

分析后得知构成原电池的条件（1）两个电极：负极（较活泼的金属，失去电子的一极），正

极（较不活泼的金属或非金属，得到电子的一极）；

（2）电解质溶液或者熔融电解质（两电极浸在其中）（3）闭合回路

（4）电池反应应为自发的氧化还原反应考点2：原电池的工作原理

1、原电池原理：宏观上我们看到了两极上的变化，从微观上我们再来探讨一下就能够发

现作为负极的较活泼的金属不断失去电子变成阳离子进入溶液中，而电子则沿着外电路也就是导线转移到作正极的较不活泼的金属上，溶液中的阳离子会移向正极并在正极上获得电子发生还原反应，溶液中的阴离子向负极移动，这样才会是完整的闭合回路，从而形成电流，化学能转换为电能。上面讲到的丹尼尔电池中盐桥的作用就是离子在其中可以移动而形成完整的闭合回路。2、电子流向：负极→导线→正极

3、离子迁移：阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。4、电流流向：与电子移动方向相反

5、电极反应与总反应：原电池将一个完整的氧化还原反应分为两个半反应，负极发生氧

化反应，正极发生还原反应。一般将两个电极反应中得失电子的数目写为一致，相加后便得到总反应方程式。以Zn-Cu原电池为例：

电极反应：（-）Zn-2e=Zn2+

－－

（+）2H++2e=H2↑

电池总反应：Zn+2H+=H2↑+Zn2+

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6、pH的变化规律：若电极反应消耗OH-（或者H+），则电极周边溶液的pH减小（或增

大）；若电极反应生成OH-（或者H+），则电极周边溶液的pH增大（或减小）。若总反应的结果是消耗OH-（或者H+）或生成OH-（或者H+）则溶液的pH减小（或增大）或增大（或减小）。若两极消耗等物质的量的OH-和H+，则溶液的pH变化规律随溶液的酸碱性的不同而不同。考点3：原电池正负极的判断方法

1、由组成原电池的两级材料判断：一般活泼的金属作为负极，相对不活泼的金属或能导电

的非金属作为正极。

2、根据电流方向或电子滚动方向判断：在外电路电流时由正极流向负极；电子是由负极流

向正极。

3、根据原电池里电解质溶液中离子的定向移动方向判断：在原电池的电解质溶液内，阳离

子移向正极，阴离子移向负极。

4、根据原电池两级发生的变化来判断：原电池的负极总是失电子发生氧化反应，正极总是

得电子发生还原反应。

5、X极增重或减轻：工作后，X极质量增加，说明X极有物质析出，X极为正极；反之，

X极质量减少，说明X极金属溶解，X极为负极。

6、X极有气泡冒出：工作后，X极上有气泡冒出，是由于发生了析出H2的电极反应，说明

X极为正极。

7、X极附近pH的变化：析氢或吸氧的电极反应发生后，均能使该电极附近电解质溶液的

pH增大，因而工作后，X极附近pH增大了说明X极为正极。

8、特例：在根据金属活动性的规律判断的时候还得考虑溶液的酸碱性以及浓溶液、稀溶液

等问题。

考点4：常见的化学电源及其电极反应

1、化学电源分类：一次电池（发生氧化还原反应的物质大部分被消耗后就不能再使用的电

池，如普通锌-锰电池、银-锌电池等干电池）；二次电池（可屡屡充、放电的电池，如铅蓄电池、镍-铬电池等蓄电池）；燃料电池（利用燃料和氧化还原反应的电池，如氢氧燃料电池、甲醇燃料电池等）2、电极反应式的书写

a、书写应遵循的原则：要遵循质量守恒、电子守恒及电荷守恒。弱电解质、气体和难溶物

均写成化学式，其余的以离子形式表示。正极反应产物、负极反应产物根据题意或化学方程式确定，也要注意电解质溶液的成分对电极产物的影响。

b、电极反应式的书写类型：根据装置书写电极反应式、给出总反应写出电极反应式（列出

物质，标出电子的得失；选离子，配电荷；配个数，巧加水；两式加，验总式。）c、以2H2＋O2===2H2O为例，当电解质溶液为KOH溶液时，根据总反应方程式得到两边

化合价升高的物质是H2转移电子数为4e，即负极反应式书写为2H2-4e===4H+，根据电解质溶液的酸碱性，用H或OH或其他离子配平，使得两边电荷总数相等，即2H2-4e

－

+

+

-－

+4OH-===4H2O在碱性溶液中，电极反应式中不能出现H+；同理正极反应式的书写是O2＋2H2O+4e===4OH-。在碱性溶液中提供H的是水，要写成化学式的形式。将正负

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极反应式相加若得到总反应方程式说明书写正确。

注意：若反应式同侧出现不能共存的离子，如H和OH要写成反应后的物质H2O。

+

-

三、例题精析

(2023·陕西省质检(二)·12)甲烷燃料电池，分别选择H2SO4溶液和NaOH溶液做电解质溶液，以下有关说法正确的是()

A．总反应式都为CH4＋2O2===CO2＋2H2O

B．H2SO4和NaOH的物质的量都不变，但浓度都减小

C．若用H2SO4溶液做电解质溶液，负极反应式为CH4－4e＋H2O===CO2＋4HD．若用NaOH溶液做电解质溶液，正极反应式为O2＋2H2O＋4e===4OHD

A项，在氢氧化钠溶液中，生成的CO2会与氢氧化钠反应生成碳酸钠；B项，在碱性溶液中，由于CO2与氢氧化钠反应，使得氢氧化钠的物质的量减小；C项，负极反应中，1个CH4应当失去8个电子，其电极反应式是CH4－8e＋2H2O===CO2＋8H+。

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＋

有A、B、C、D四种金属，将A与B用导线联结起来，浸入电解质溶液中，B不易被腐蚀；将A、D分别投入到等浓度的盐酸中，D比A反应猛烈；将铜浸入B的盐溶液中无明显变化；将铜浸入C的盐溶液中，有金属C析出。据此可推知它们的金属活动性由强到弱的顺序为（）

A．D＞C＞A＞BB．D＞A＞B＞CC．D＞B＞A＞CD．B＞A＞D＞CB

根据原电池原理，较活泼金属作负极，较不活泼金属作正极，B不易被腐蚀，说明B为正极，金属活动性A＞B。另可比较出金属活