第二单元 化学能与电能的转化第一课时原电池的工作原理课标要求1了解原电池的工作原理和构成原电池的条件。2能够写出电极反应式和电池反应方程式。3能根据提供的氧化还原反应设计简单的原电池。, 1.原电池构成“四条件”：活泼性不同的两电极；浸入电解质溶液中；形成闭合回路；能发生自发的氧化还原反应。 2.原电池正、负极判断的“五招”：(1)正极：活泼性较弱的金属或非金属；流入电子或电流流出；发生还原反应；阳离子流向的极；电极增重或有气体产生的极。 (2)负极：活泼性较强的金属；流出电子或电流流入；发生氧化反应；阴离子流向的极；电极不断溶解(质量减少)的极。1铜锌原电池的工作原理装置电极ZnCu反应现象逐渐溶解铜片上有红色物质析出电极名称负极正极得失电子失电子得电子电子流向电子流出电子流入电流方向电流流入电流流出反应类型氧化反应还原反应电极反应式Zn2e=Zn2Cu22e=Cu总电池反应式ZnCu2=Zn2Cu2.原电池的构成条件3盐桥的成分及作用1铜锌原电池中正、负极材料是什么？写出正、负极反应式。提示：Zn作负极，电极反应式为Zn2e=Zn2；Cu作正极，电极反应式为Cu22e=Cu。2原电池装置中，盐桥中离子移动的方向是什么？提示：盐桥中的Cl移向负极(ZnSO4溶液)，K移向正极(CuSO4溶液)。3原电池装置中，盐桥的作用是什么？提示：形成闭合回路；保持两溶液呈电中性，使电池反应能持续发生。1原电池工作原理图解2原电池正、负极的判断(1)判断方法由电极材料判断。一般是较活泼的金属为负极，活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极。由电流方向或电子流向判断。电流是由正极流向负极；电子是由负极流向正极。由电解质溶液中离子的移动方向判断。阳离子移向的极是正极，阴离子移向的极是负极。由原电池两极发生反应的类型判断。发生氧化反应的电极是负极，发生还原反应的电极是正极。根据电极现象判断。溶解的一极为负极，增重或有气泡放出的一极为正极。 (2)注意事项原电池的电极类型不仅跟电极材料有关，还与电解质溶液的性质有关。如镁铝电极在稀硫酸中构成原电池，镁为负极，铝为正极；而镁铝电极在氢氧化钠溶液中构成原电池，铝为负极，镁为正极；FeCu浓HNO3构成的原电池，Fe钝化，而Cu作负极。3带盐桥原电池装置中两个“半电池”以锌铜原电池为例，如图所示：(1)ZnZnSO4半电池：在ZnSO4溶液中，锌片逐渐溶解，即Zn被氧化，锌原子失去电子，形成Zn2进入溶液，即Zn2e=Zn2；从锌片上释放出的电子，经过导线流向铜片。(2)CuCuSO4半电池：CuSO4溶液中的Cu2从铜片上得到电子，还原为铜单质并沉积在铜片上，即Cu22e=Cu。(3)盐桥的作用：电池工作时，盐桥中的Cl会移向ZnSO4溶液，K移向CuSO4溶液，使两溶液均保持电中性。当取出盐桥后，形成断路，反应停止。1.关于如图所示装置的叙述，正确的是()A铜是负极，铜片上有气泡产生B铜片质量逐渐减少C电流从锌片经导线流向铜片D氢离子在铜片表面被还原解析：选D由所给图示可知，Zn为原电池负极，失去电子被氧化，电子经导线流向正极铜电极，溶液中的氢离子在正极得到电子而被还原为H2；电流方向与电子流动的方向相反。2铜锌原电池(如下图)工作时，下列叙述正确的是()正极反应为Zn2e=Zn2电池反应为ZnCu2=Zn2Cu在外电路中，电子从负极流向正极盐桥中的K移向ZnSO4溶液ABC D解析：选B正极发生还原反应：Cu22e=Cu，负极发生氧化反应：Zn2e=Zn2；由正、负两极发生的电极反应合并得总反应：ZnCu2=Zn2Cu；电子流向为负极沿导线到正极；由于Cu2放电，为使CuSO4溶液保持电中性，则盐桥中的K移向CuSO4溶液，Cl移向ZnSO4溶液。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(1)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。(2)常用比较方法3设计原电池.一般思路(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。还原性较强的物质被氧化氧化性较强的物质被还原(3)内电路：将两电极浸入电解质溶液中，阴、阳离子作定向移动。.设计方法“两极一液一连线”(1)根据电池总反应写出电极反应式。(2)电极材料的选择：电池的电极必须导电。一般电池中的负极必须能够与电解质溶液反应，容易失去电子，因此负极一般是活泼的金属材料；正极和负极不能用同一种材料，两个电极可以是活泼性不同的两种金属，或一种金属和非金属。例如，铜锌原电池中，锌板作电池的负极，铜板作电池的正极。(3)电解质溶液的选择：电解质溶液是为负极提供放电的物质，因此，电解质溶液一般要能够与负极发生反应。例如：ZnCu稀H2SO4形成的原电池中，Zn与稀H2SO4能发生氧化还原反应。(4)形成闭合回路。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()AabcdBbcdaCdabc Dabdc解析：选C由第一个装置a极溶解，可知a极是负极，金属活动性ab，第二个装置依据氧化性、还原性的规律知金属活动性bc，故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将2Ag(aq)Cu(s)=Cu2(aq)2Ag(s)反应设计的原电池如下图所示。请回答下列问题：(1)电极X的材料是_，电解质溶液Y是_。(2)外电路中的电子是从_电极流向_电极。(3)银电极上发生的电极反应式为_。解析：由总反应知负极反应：Cu2e=Cu2；正极反应：2Ag2e=2Ag。(1)由图示分析知X作负极，电极材料是铜，Y中电解液中含Ag，只能是AgNO3溶液。(2)在外电路中，电子从负极流向正极，故电子从X电极流向Ag电极。答案：(1)CuAgNO3(2)X(或Cu)Ag(3)2Ag2e=2Ag三级训练节节过关1有关原电池的下列说法中，正确的是()A在外电路中电子由正极流向负极B在原电池中，只有金属锌作负极C原电池工作时，阳离子向正极方向移动D原电池工作时，阳离子向负极方向移动解析：选C在原电池工作时 ，电子由负极流向正极，A错误；在原电池中，活泼金属作负极，不一定是锌，B错误；原电池工作时，电解质溶液中的阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，C正确，D错误。2在盛有稀硫酸的烧杯中放入用导线连接的锌片和铜片，下列叙述正确的是()A正极附近的SO浓度逐渐增大B电子通过导线由铜片流向锌片C正极有O2逸出D铜片上有H2逸出解析：选D在ZnCuH2SO4组成的原电池中，Zn为负极，发生氧化反应，Cu为正极，发生还原反应，正极上产生H2，电子由锌片流向铜片，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动。3事实证明，原电池中发生的反应通常是放热反应。利用下列化学反应可以设计成原电池的是()AC(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)H0BNaOH(aq)HCl(aq)=NaCl(aq)H2O(l)H0C2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H0DCaCO3(s)2HCl(aq)=CaCl2(aq)H2O(l)CO2(g)H0b2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H0cNaOH(aq)HCl(aq)=NaCl(aq)H2O(l)H0若以KOH溶液为电解质溶液，依据所选反应设计一个原电池，其正极的电极反应为_。(2)某同学用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥(装有琼脂KNO3的U形管)设计成一个原电池，如图所示，下列判断中正确的是_。a实验过程中，左侧烧杯中NO浓度不变b实验过程中取出盐桥，原电池能继续工作c若开始时用U形铜代替盐桥，装置中无电流产生d若开始时用U形铜代替盐桥，U形铜的质量不变解析：(1)根据题中信息，设计成原电池的反应通常是放热反应，排除a，根据已学知识，原电池反应必是自发进行的氧化还原反应，排除c。