1、1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。b c b c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原电池的构造与工作原理铜锌原电池如图所示，请回答下列问题：(1)有关的实验现象锌片溶解，铜片加厚变亮，硫酸铜溶液颜色变浅；电流计的指针发生偏转，装置中的能量变化是化学能转化为电能。(2)电极名称和电
2、极反应锌电极为负极，发生氧化反应，电极反应式是 Zn2e =Zn2 ；铜电极为正极，发生还原反应，电极反应式是 Cu2 2e =Cu；电池总反应的离子方程式是 ZnCu 2 =Zn2 Cu。(3)电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：阳离子移向铜电极(正极)，阴离子移向锌电极(负极)。(4)原电池构成的条件：具有活动性不同的两个电极，二者直接或间接地连在一起，插入电解质溶液或熔融电解质中，且能自发地发生氧化还原反应。下列图示装置能形成原电池的是2AD。原电池原理示意图(1)原电池原理是将氧化反应和还原反应分开进行，还原剂在负极上失去电子发
3、生氧化反应，电子通过导线流向正极，氧化剂在正极上得到电子发生还原反应。(2)负极为电子流出极，相对活泼，通常是活动性较强的金属或某些还原剂，电极被氧化，发生氧化反应。(3)正极为电子流入极，相对不活泼，通常是活动性较差的金属或非金属导体，一般是电解质溶液中的氧化性强的离子被还原或电极上附着物本身被还原，发生还原反应。2盐桥原电池(或双液原电池)按下图所示装置完成实验，并回答下列问题：(1)实验过程中，能观察到的实验现象：锌片溶解，铜片加厚变亮；电流计指针发生偏转；硫酸铜溶液的颜色变浅。(2)离子移动方向硫酸锌溶液中：Zn 2 向盐桥移动；硫酸铜溶液中：Cu 2 向铜极移动；盐桥中：K 移向正极
4、区(CuSO 4溶液)，Cl 移向负极区(ZnSO 4溶液)。3(3)若取出装置中的盐桥，电流表的指针是否还会发生偏转？不偏转，原因是取出盐桥，该装置不能构成闭合回路，不能形成原电池。原电池中盐桥的作用(1)构成闭合回路，形成原电池。(2)避免电极与电解质溶液直接反应，有利于最大程度地将化学能转化为电能。(3)盐桥中的阴、阳离子定向迁移，使溶液保持电中性，反应持续进行，能长时间稳定放电。3由原电池相关知识判断正误(正确的打“” ，错误的打“”)(1)原电池中电子流出的一极是正极，发生氧化反应()(2)原电池中电流的方向是负极导线正极()(3)双液原电池中的盐桥是为了连通电路，所以也可以用金属导
5、线代替()(4)在原电池中阳离子移向正极，阴离子移向负极()(5)铜、锌与硫酸组成的原电池中，锌为负极，质量减少，铜为正极，质量不变()原电池正极和负极的判断依据判断依据 正极 负极电极材料 不活泼金属或非金属 活泼金属电子流向 电子流入 电子流出电极反应 还原反应 氧化反应电极常见现象 电极增重或产生气体 电极减轻离子移向 阳离子移向 阴离子移向例 1 关于下图所示的原电池，下列说法正确的是( )A电子从锌电极通过电流计流向铜电极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 =H2D取出盐桥后，电流计仍会偏转，铜电极在反应前后质量不变答案 A4解析 锌片作
6、负极，铜片作正极，电子从负极流向正极，A 选项正确；盐桥中的阴离子向负极移动，B 选项错误；负极发生氧化反应，正极发生还原反应，铜电极发生的反应为Cu2 2e =Cu，C 选项错误；取出盐桥后不能形成原电池，电流计不偏转，铜电极在反应后质量增加，D 选项错误。考点 原电池的工作原理题点 盐桥原电池例 2 根据原电池的工作原理，写出下列电池的电极反应式。(1)将铁片、铜片用导线连接后，置于稀硫酸中，形成原电池：正极反应式是_；负极反应式是_；原电池总反应的离子方程式是_。(2)有人用原电池原理除去银器皿表面的黑色硫化银，其处理方法：将一定浓度的食盐溶液放入一铝制容器中，再将变黑的银器浸入溶液中，
7、放置一段时间后，有臭鸡蛋气味的气体放出，银表面的黑色会褪去而银不会损失。在此形成的原电池中：负极反应式是_；正极反应式是_。答案 (1)2H 2e =H2 Fe2e =Fe2 Fe2H =Fe2 H 2(2)2Al6e =2Al3 3Ag 2S6e =6Ag3S 2解析 (2)要善于抓住题示信息。 “黑色褪去而银不会损失” ，必然发生变化：Ag 2S Ag，显然这是原电池的正极反应：3Ag 2S6e =6Ag3S 2 ，负极反应应为活泼金属发生氧化反应：2Al6e =2Al3 。考点 原电池的工作原理题点 电极反应式的书写及正误判断方法点拨 一般电极反应式的书写方法(1)判断原电池的正、负极，
8、即找出氧化剂和还原剂。(2)结合介质的酸碱性确定还原产物和氧化产物。(3)写出电极反应式，将两式相加得总反应式。例 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 2CuO 22H 2SO4=2CuSO42H 2O 可制备硫酸铜，若将该反应设计为原电池，其负极反应式是_，正极反应式是_。(2)某原电池总反应为 2FeO 3H 2=Fe2O34OH H 2O，在该原电池中：24负极反应式是_；5正极反应式是_。答案 (1)2Cu4e =2Cu2 O 24e 4H =2H2O(2)3H26e 6OH =6H2O 2FeO 5H 2O6e =Fe2O310OH 24解析 (1)将总方
9、程式拆成氧化反应和还原反应两个半反应，还原剂在负极上发生氧化反应：2Cu4e =2Cu2 ；氧化剂在正极上发生还原反应：O 24e 4H =2H2O。(2)将总方程式拆成氧化反应和还原反应两个半反应，还原剂在负极上发生氧化反应：3H26e 6OH =6H2O；氧化剂在正极上发生还原反应：2FeO 5H 2O6e =Fe2O310OH 。24考点 原电池的工作原理题点 电极反应式的书写及正误判断方法点拨 已知总反应式，书写电极反应式的方法(1)分析原电池总反应式中各元素的化合价变化情况，找出氧化剂及其对应的还原产物，氧化剂发生的反应即为正极反应；找出还原剂及其对应的氧化产物，还原剂发生的反应即为
10、负极反应。(2)当氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物由多种元素组成时，还应注意电解质参与的反应。(3)若有一电极反应式较难书写，可先写较易写出的电极反应式，然后利用总反应式减去该电极反应式即可得到另一电极反应式。二、原电池原理的应用1比较金属活动性强弱对于酸性电解质，一般是负极金属的活动性较强，正极金属的活动性较弱。例如：a 和 b 两种金属，用导线连接后插入稀硫酸中，观察到 a 极溶解，b 极上有气泡产生，则 a 为负极，b 为正极，金属活动性 ab。2加快氧化还原反应的速率构成原电池的反应速率比直接接触反应的速率快。例如：实验室制取氢气时，粗锌比纯锌与稀硫酸反应速率快；或向溶液中滴入几滴硫
11、酸铜溶液，产生氢气的速率加快。3设计化学电池(1)理论上，任何自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。(2)外电路：还原性较强的物质在负极失去电子，氧化性较强的物质在正极上得到电子。(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。例 4 依据氧化还原反应：Cu2Ag =Cu2 2Ag 设计的原电池如图所示。6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？_。答
12、案 (1)铜 硝酸银溶液 (2)2Ag 2e =2Ag Cu2e =Cu2 (3)负(或铜) 正(或银) (4)银 铂、石墨 (5)不需要解析 原电池中负极上发生氧化反应，正极上发生还原反应，盐桥起到形成闭合回路、平衡电荷的作用。由总反应方程式可知电极 X 的材料是 Cu，发生氧化反应，电解质溶液 Y 是可溶性银盐溶液，常用 AgNO3溶液。电极反应式如下，负极：Cu2e =Cu2 ，正极：2Ag 2e =2Ag，电子由负极(Cu)流出，经外电路流向正极(Ag)。考点 原电池工作原理的应用题点 设计原电池方法点拨 原电池的设计方法“两极一液一连线”(1)根据电池总反应式写出正极和负极的电极反应
13、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，所以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一种非金属。(3)电解质溶液的选择：电解质溶液是为正极提供放电的物质，一般能够与负极发生反应。(4)形成闭合回路。例 5 四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池。相连时，外电路电流从流向；相连时，为正极；相连时，上有气泡逸出；相连时，的质量减少。据此判断这四种金属活动性由大到小的顺序是( )A B7C D答案 B解析 利用原电池的形成和工作原理解决问题。在外电路中，电流从正极流向负
14、极，则作原电池的负极，作正极，故活动性；活动性相对较弱的金属作原电池的正极，故金属的活动性；有气泡产生的电极发生的反应为 2H 2e =H2，为原电池的正极，故活动性；质量减少的电极发生氧化反应生成金属离子而溶解，为负极，故活动性，由此可得金属活动性：。考点 原电池工作原理的应用题点 比较金属活泼性强弱1在如图所示的水果(柠檬)电池中，外电路上的电流从 X 电极流向 Y 电极。若 X 为铁，则Y 可能是( )A锌 B石墨C银 D铜答案 A解析 电流的方向与电子的移动方向相反，由已知条件知电子由 Y 电极流向 X 电极，因此 Y电极的金属活动性强于铁，故 Y 电极只能为选项中的锌。考点 原电池的
15、工作原理题点 原电池的构成与工作原理2.(2017浙江六校高二月考)某原电池装置如图所示。下列有关叙述中正确的是( )8A电池工作中，盐桥中的 Cl 向负极移动B负极反应式：2H 2e =H2C工作一段时间后，两烧杯中溶液 pH 均不变DFe 作正极，发生氧化反应答案 A解析 根 据 原 电 池 工 作 原 理 ， 阳 离 子 向 正 极 移 动 ， 阴 离 子 向 负 极 移 动 ， 盐 桥 的 作 用 是 构 成 闭合 回 路 和 平 衡 两 烧 杯 中 的 电 荷 ， 所 以 Cl 向 负 极 移 动 ， 故 A 正 确 ； 铁 作 负 极 ：Fe 2e =Fe2 ， 正 极 反 应 式
16、 为 2H 2e =H2 ， 故 B 错 误 ； 左 烧 杯 中 pH 基 本 不 变 ， 右 烧杯 中 消 耗 H ， c(H )减小，pH 增大，故 C 错误；总电极反应式为 Fe2H =Fe2 H 2，铁作负极，发生氧化反应，故 D 错误。考点 原电池的工作原理题点 盐桥原电池3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BZn 和 Cu 既是电极材料又是反应物C工作过程中，电子均由 Zn 经导线流向 CuD相同条件下，图乙比图甲的能量利用效率高答案 B解析 两个装置都为原电池装置，均发生化学能转化成电能的过程，故 A 正确；根据原电池的工作原理，锌比铜活泼，
17、锌作负极、铜作正极，铜本身不是反应物，故 B 错误；锌作负极，电子从负极经外电路流向正极，故 C 正确；图乙中装置产生的电流在一段时间内变化不大，但图甲装置产生的电流在较短时间内就会衰减，故 D 正确。考点 原电池的工作原理9题点 原电池的构成与工作原理4有 a、b、c、d 四种金属，将 a 与 b 用导线接起来，浸入电解质溶液中，a 不易腐蚀；将b、d 分别投入等浓度的盐酸中，d 比 b 反应剧烈；将铜浸入 a 的盐溶液里，无明显变化；如果把铜浸入 c 的盐溶液里，有金属 c 析出。据此判断它们的金属活动性由强到弱的顺序为( )Aacdb BdabcCdbac Dbadc答案 C解析 两种活
18、泼性不同的金属和电解质溶液构成原电池，一般情况下，较活泼的金属作负极，负极上金属失电子发生氧化反应被腐蚀，较不活泼的金属作正极，将 a 与 b 用导线连接起来，浸入电解质溶液中，a 不易腐蚀，所以金属活动性：ba。金属和相同的酸反应时，活动性强的金属反应剧烈，将 b、d 分别投入等浓度的盐酸中，d 比 b 反应剧烈，所以活动性：db。金属与盐的置换反应中，较活泼的金属能置换出较不活泼的金属，将铜浸入 a 的盐溶液中，无明显变化，说明金属活动性：aCu；如果把铜浸入 c 的盐溶液中，有金属 c 析出，说明金属活动性：Cuc。所以金属活动性由强到弱的顺序为 dbac。考点 原电池工作原理的应用题点
19、 比较金属活泼性强弱5由 A、B、C、D 四种金属按下表中装置图进行实验。装置现象金属 A 不断溶解形成二价金属离子C 极质量增加 A 上有气泡产生根据实验现象回答下列问题：(1)装置甲中负极的电极反应式是_。(2)装置乙中正极的电极反应式是_。(3)装置丙中溶液的 pH_(填“变大” “变小”或“不变”)。(4)四种金属活动性由强到弱的顺序是_。答案 (1)A2e =A2 (2)Cu 2 2e =Cu(3)变大 (4)DABC解析 甲、乙、丙均为原电池装置。依据原电池原理，甲中 A 不断溶解，则 A 为负极、B 为正极，活动性 AB；乙中 C 极增重，即析出 Cu，则 B 为负极，活动性 B
20、C；丙中 A 上有气泡即 H2产生，则 A 为正极，活动性 DA，随着 H 的消耗，pH 变大。10考点 原电池的相关综合题点 原电池的综合应用对点训练题组一 原电池的构成及工作原理1下列烧杯中盛放的都是稀硫酸，在铜电极上能产生气泡的是( )答案 A解析 装置 B、C 中无化学反应发生；D 不能形成闭合回路；只有 A 能形成原电池，铜电极上有氢气产生。考点 原电池的工作原理题点 原电池的构成与工作原理2如图，下列说法不正确的是( )A在装置中锌棒逐渐变细，铜棒无变化B在装置中锌棒逐渐变细，铜棒逐渐变粗C在装置中部分化学能转化成了电能D在装置中锌棒均被氧化答案 B解析 A 项，在装置中锌与氢离子反应生成锌离子和氢气，锌棒变细，铜不与氢离子反应，铜棒没有变化；B 项，在装置中锌棒与铜棒通过导线连接形成了闭合回路，构成了原电池，锌失去电子转化为锌离子，锌棒变细，氢离子在铜棒上得电子生成氢气，铜棒不会变粗；C项，装置实现了化学能到电能的转化；D 项，在装置中，锌均失去电子发生氧化反应。考点 原电池的工作原理题点 原电池的构成与工作原理3.如图，在盛有稀硫酸的烧杯中放入用导线连接的电极 X、Y，外电路中电子流向如图所示。
