原电池的原理 高二上学期化学鲁科版（2019）选择性必修1

第3节化学能转换为电能---电池第1课时原电池的工作原理1、能认识从单液原电池发展到双液原电池的变化，并能理解带有盐桥原电池的实用性；2、分析理解原电池的工作原理，能正确书写原电池电极方程式、判断正负极。学习目标复习回顾原电池1、定义：利用氧化还原反应将化学能转换为电能的装置2、形成条件：有两个活泼性不同的电极(金属与金属/石墨)离子导体能自发的发生氧化还原反应需形成闭合回路注意：只有放热的氧化还原反应才能设计成原电池活动探究探秘铜锌原电池预测你认为图1—2—2所示装置是否能够构成原电池，将化学能转化为电能？请说明理由。

盐桥盐桥中通常装有琼脂凝胶，内含氯化钾或硝酸铵。盐桥中的离子能够定向移动。通过盐桥可将两个相互隔离的电解质溶液连接起来，传导电流。实验用品铜片、锌片、1mol·L-1CuSO4溶液、1mol·L-1ZnSO4溶液烧杯、导线、盐桥、检流计实验方案实施1.

按装置(a)，完成实验并回答下列问题：有关的实验现象是①锌片

，铜片

，CuSO4溶液颜色

；②电流表的指针

，装置中的能量变化是

。该装置称作原电池。溶解加厚变亮变浅发生偏转化学能转化为电能实验方案实施2.按装置（b），完成实验，并回答下列问题：(1)实验过程中，能观察到的实验现象是①锌片

，铜片

；②电流表指针

；③CuSO4溶液的颜色

。溶解加厚变亮发生偏转变浅实验装置编号实验现象ab实验现象锌片溶解，质量减轻；铜片加厚变亮，硫酸铜溶液颜色变浅，电流表指针发生偏转。未插盐桥，无明显现象；插入盐桥，锌片溶解，铜片加厚变亮，硫酸铜溶液颜色变浅，电流表指针发生偏转。实验结论两套装置，检流计指针均发生偏转，说明均有电流产生，即发生了化学能转化为电能的过程，都形成了原电池。电极反应物电极材料离子导体负极：Zn、正极：CuCuSO4溶液、ZnSO4溶液、盐桥负极：Zn、正极：CuSO4负极：Zn、正极：CuSO4负极：Zn、正极：CuCuSO4溶液（a）（b）两个原电池各部分的作用负极：Zn-2e-=Zn2+正极：Cu2++2e-=Cu总反应：Zn+Cu2+=Zn2++Cu负极：Zn-2e-=Zn2+正极：Cu2++2e-=Cu总反应：Zn+Cu2+=Zn2++Cu两个原电池的工作原理及电极反应式。对比相同点：氧化还原反应原理；两个电极及电极反应；都能产生电流；外电路均是电子的定向移动，内电路均是离子的定向移动。不同点：单液电池Zn和Cu2+直接接触，两个半反应在同一区域进行，

能量转化率低，电流强度弱不稳定，持续时间短。双液电池Zn和Cu2+不直接接触，两个半反应在不同区域进行，能量转化率高，电流强度大稳定，持续时间长，能够防止装置中化学能的自动释放（自放电）。两个原电池异同电子导体离子导体电子导体离子导体单液电池双液电池盐桥的作用：构成闭合回路，避免电极与电解质溶液直接反应，使Cl-向锌盐方向移动，K+向铜盐方向移动，使Zn盐和Cu盐溶液一直保持电中性，从而使电子不断从Zn极流向Cu极，使电流持续传导。Zn-2e-=Zn2+Cu2++2e-=Cu总反应：Zn+Cu2+

＝Zn2++Cu盐桥CuCCuCl2溶液FeCl3溶液

G

将反应Cu+2FeCl3=2FeCl2+CuCl2

设计成双液盐桥电池简单双液原电池设计根据氧化还原反应电子转移判断电极反应根据电极反应确定合适的电极材料和电解质溶液（每个半电池中电极与电解质溶液均不能发生反应。）负极：Cu

-

2e-=

Cu2+正极：2Fe3++

2e-=

2Fe2+练习：为获得较长时间的稳定电流,如何将由“Zn-稀H2SO4-Cu”组成的原电池（如左下图）进行简单改装？CuZnH2SO4AZnSO4H2SO4AZnCuZn+2Ag+=Zn2++2Ag电极材料负极正极3、判断原电池正负极方法电极反应电子流向离子移向电极现象活泼金属较不活泼金属或非金属氧化反应还原反应电子流出电子流入阴离子移向阳离子移向不断溶解质量减小质量增加或冒气泡外电路行电子内电路行离子注意事项：①判断原电池正、负极时，不仅要考虑金属活泼性，还要考虑其能否与电解质溶液发生氧化还原反应。例：Mg、Al和稀盐酸构成的原电池中，Mg负Al正；Mg、Al和NaOH溶液构成的原电池中，Al负Mg正②负极材料不一定参与反应，如燃料电池；负极和正极材料都参与反应，如铅蓄电池。课堂练习1、如图是Zn和Cu形成的原电池，其实兴趣小组做完实验后，在读书卡片上记下结论。其中正确的一组是(

)①Zn为正极，Cu为负极②H＋向负极移动③电子是由Zn经外电路流向Cu

④Cu极上有H2产生⑤若有1mol电子流过导线，则产生的H2为0.5mol

⑥正极的电极反应式为Zn－2e－=Zn2＋A．①②③ B．③④⑤C．④⑤⑥ D．②③④B2、关于下图所示的原电池，下列说法正确的是()

A.电子从锌电极通过检流计流向铜电极B.盐桥中的阴离子向硫酸铜溶液中迁移C.铜电极发生还原反应，其电极反应是2H＋＋2e－=H2↑D.取出盐桥后，检流计指针仍会偏转，铜电极在反应前后质量不变

A课堂练习3、根据下列原电池的总反应式，写出其电极反应式。(1)利用反应2Cu＋O2＋2H2SO4=2CuSO4＋2H2O可制备CuSO4，若将该反应设计为原电池：其负极反应式是___________________，正极反应式是_________________________。2Cu－4e－=2Cu2＋O2+4e－＋4H＋=2H2O(2)某原电池总反应为2FeO42-＋3H2=Fe2O3＋4OH－＋H2O，在该原电池中：负极反应式是__________________________；正极反应式是

。课堂练习3H2－6e－＋6OH－=6H2O2FeO42-＋5H2O+6e－=Fe2O3＋10OH－方法点拨原电池电反应式书写(1)比较金属活动性，一般做负极的金属活动性较

。强原电池应用(3)加快化学反应速率在Zn和稀H2SO4反应时，滴加少量CuSO4溶液，形成原电池加快Zn与稀H2SO4反应的速率。(2)保护某些金属，一般

极的金属被保护。正(4)制造多种化学电源①干电池(又称一次电池)：如锌锰电池；②蓄电池(又称二次电池)：如铅蓄电池、镍氢电池、锂电池；③燃料电池：如氢氧燃料电池，其能量转化率高，无污染。(V电化学>V化学)Zn课堂小结原电池工作原理课堂小结课堂小结原电池电反应式书写有气泡产生判断原电池正负极方法课堂小结B燃料电池两极材料可以同是石墨正极也可以放出H2正极不参与化学反应达标检测2、某原电池装置如图所示。下列有关叙述中正确的是()A.电池工作中，盐桥中的Cl－向负极移动B.负极反应式：2H＋＋2e－=H2↑C.工作一段时间后，两烧杯中溶液pH均不变D.Fe作正极，发生氧化反应达标检测A达标检测3、依据氧化还原反应：Cu＋2Ag＋=Cu2＋＋2Ag设计的原电池如图所示。请回答下列问题：(1)电极X的材料是_____，电解质溶液Y是____________。AgNO3溶液Cu达标检测(2)银电极的电极反应式是___________________；X电极的电极反应式是__________________。(3)外电路中的电子是从_________极流向_________极。(4)该原电池的正极是_____，还可以选用__________等材料。(5)如果将装置图中的两个烧杯换成一个烧杯，是否还需要硫酸铜溶液？________。2Ag＋＋2e－=2AgCu－2e－=Cu2＋负(或铜)正(或银)银铂、石墨不需要Cu＋2Ag＋=Cu2＋＋2Ag4、①②③④四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池。①②相连时，外电路电流从②流向①；①③相连时，③为正极；②④相连时，②上有气泡逸出；③④相连时，③的质量减少。据此判断这四种金属活泼性由大到小的顺序是()A.①③②④ B.①③④②C.③④②① D.③①②④达标检测B5、下列有关图甲和图乙的叙述不正确的是()A.均发生了化学能转化为电能的过程B