1、第 3 节 化学能转化为电能电池1.3.1原电池的工作原理导学案1.了解原电池的工作原理。2.能写出原电池的电极反应式和反应方程式。一、原电池1原电池定义：将化学能转变为电能的装置。2实质：将氧化还原反应的电子转移变成电子的定向移动。即将化学能转化成电能。3简单原电池的构成条件活泼性不同的两个电极，电解质溶液，形成闭合回路，能自发进行的氧化还原反应。二、原电池的工作原理工作原理：利用氧化还原反应在不同区域内进行，以适当方式连接起来，获得电流。以铜锌原电池为例：1在 ZnSO4 溶液中，锌片逐渐溶解，即 Zn 被氧化，锌原子失电子，形成 Zn2 进入溶液，从锌片上释放的电子，经过导线流向铜片；C
2、uSO4 溶液中，Cu 2 从铜片上得电子，还原成为金属铜并沉积在铜片上。锌为负极，发生氧化反应，电极反应式为：Zn Zn 2 2e ；铜为正极，发生还原反应，电极反应式为：Cu 2 2e Cu。总反应式为：ZnCu 2 =Zn2 Cu，反应是自发进行的。2闭合回路的构成：外电路：电子从负极到正极，电流从正极到负极；内电路：溶液中的阴离子移向 ZnSO4 溶液，阳离子移向 CuSO4 溶液。3盐桥盐桥中通常装有含琼胶的 KCl 饱和溶液。当其存在时，随着反应的进行，Zn 棒中的 Zn原子失去电子成为 Zn2 进入溶液中，使 ZnSO4 溶液中 Zn2 过多，带正电荷。Cu 2 获得电子沉积为
3、Cu，溶液中 Cu2 过少，SO 过多，溶液带负电荷。当溶液不能保持电中性时，将24阻止放电作用的继续进行。盐桥的存在就避免了这种情况的发生，其中 Cl 向 ZnSO4 溶液迁移，K 向 CuSO4 溶液迁移，分别中和过剩的电荷，使溶液保持电中性，反应可以继续进行。知识点一 原电池1下列装置中能构成原电池产生电流的是( )答案 B解析 A、D 项中电极与电解质溶液之间不发生反应，不能构成原电池； B 项符合原电池的构成条件，两电极发生的反应分别是 Zn Zn 2 2e ，2H 2e H 2；C 项中酒精不是电解质，故不能构成原电池。2下列装置中，属于原电池的是( )答案 D解析 利用组成原电池
4、的条件分析；A 项两电极相同；B 项酒精为非电解质；C 项缺少盐桥；E 项有外加电源，只有 D 项符合。知识点二 原电池原理3将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是( )A两烧杯中铜片表面均无气泡产生B甲中铜片是正极，乙中铜片是负极C两烧杯中溶液的 pH 均增大D产生气泡的速率甲比乙慢答案 C解析 因乙杯中锌片和铜片没有接触，故不能构成原电池，A、B 皆错；因甲烧杯中Zn、Cu 用导线连接后构成原电池，加快了 Zn 的溶解，故 D 错；又因两杯中的 Zn 都能与稀H2SO4 反应产生 H2 而消耗 H ，故 C 正确。4下图是 Zn 和 Cu 形成的原电池，某
5、实验兴趣小组做完实验后，在读书卡片上记录如下：在卡片上，描述合理的是( )NO.：28 Date：2009.11.8实 验 后 的 记 录 ： Zn为 正 极 ，Cu为 负 极 。 H 向 负 极 移 动 。 电 子 流 动 方 向 Zn Cu。 Cu极 上 有 H2产 生 。 若 有 1 mol电 子 流 过 导 线 ，则 产 生 H2为 0.5 mol。 正 极 的 电 极 反 应 式 为Zn Zn2 2e 。A B C D答案 B解析 本题考查了 Zn、Cu 和稀 H2SO4 构成的原电池的基本工作原理。Zn 比 Cu 活泼，Zn 为负极，电极反应式为 Zn Zn 2 2e ，Cu 为正
6、极，电极反应式为2H 2e H2，每转移 1 mol 电子，产生 H2 0.5 mol，电子由 Zn 流出，经导线流向Cu，溶液中 H 向正极移动，SO 向负极移动，故选 B。245把 A、B、C、D 四块金属泡在稀 H2SO4 中，用导线两两相连可以组成各种原电池。A、B 相连时，A 为负极；C、D 相连时，D 上有气泡逸出； A、C 相连时，A 极减轻；B 、D相连时，B 为正极。则四种金属的活动性顺序由大到小排列为( )AABCD BACBD CACDB DBDCA答案 C解析 金属组成原电池，相对活泼的金属失去电子作负极，相对不活泼的金属作正极。负极被氧化，质量减轻，正极发生还原反应，
7、有物质析出，由题意得活动性AB、AC、CD 、DB，故正确答案为 C。知识点三 原电池应用6控制适合的条件，将反应 2Fe3 2I 2Fe2 I 2 设计成如下图所示的原电池。下列判断不正确的是( )A反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应B反应开始时，甲中石墨电极上的 Fe3 被还原C电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态D电流计读数为零后，在甲中溶入 FeCl2 固体，乙中的石墨电极为负极答案 D解析 由反应 2Fe3 2I 2Fe2 I 2 可知，反应开始时，甲中 Fe3 发生还原反应，乙中 I 发生氧化反应；当电流计读数为零时，则反应达到了平衡状态，此时在甲中溶入FeCl2 固体，平衡
8、向逆反应方向移动，乙中 I2 发生还原反应，则乙中石墨电极为正极；故选D。7.已知电极材料：铁、铜、银、石墨、锌、铝；电解质溶液： CuCl2 溶液、Fe 2(SO4)3 溶液、硫酸。按要求回答下列问题：(1)电工操作上规定：不能把铜导线和铝导线连接在一起使用。请说明原因_。(2)若电极材料选铜和石墨，电解质溶液选硫酸铁溶液，外加导线，能否构成原电池？_。若能，请写出电极反应式，负极：_，正极：_ _。 (若不能，后两空不填)(3)设计一种以铁和稀硫酸反应为原理的原电池，要求画出装置图( 需标明电极材料及电池的正、负极)。答案 (1)二者连接在一起时，接头处在潮湿的空气中形成原电池而被腐蚀(2)能 Cu Cu 2 2e 2Fe 3 2e 2Fe 2(3)解析 (1)当 Cu、Al 导线连接时，接触到潮湿的空气就易形成原电池而被腐蚀。(2)因为 FeCl3 能与 Cu 发生反应： 2FeCl3Cu= =2FeCl2CuCl 2，因此根据给出的条件可以设计成原电池，其负极为 Cu，反应为 Cu Cu 2 2e ，正极为石墨，电极反应式为2Fe3 2e 2Fe 2 。(3)因为总反应式为 FeH 2SO4=FeSO4H 2，所以负极为 Fe，正极可为 Cu、Ag 或石墨，电解质为稀硫酸，即可 画出装置图。
