专题1 第二单元 第1课时 原电池的工作原理（课件+word）-2021-2022学年高二化学【创新设计】同步学考笔记（苏教版2019选择性必修1）河北

第二单元　化学能与电能的转化 第1课时　原电池的工作原理 【课程标准要求】　 1.能认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用。 2.能分析、解释原电池和电解池的工作原理。 3.能设计简单的原电池。 原电池的工作原理 1.原电池 (1)概念：将化学能转化为电能的装置。 (2)构成条件 ①两个活泼性不同的电极(材料可以是金属或导电的非金属)。 ②电解质溶液。 ③形成闭合回路。 ④能自发地发生氧化还原反应。 2.铜锌原电池的工作原理 (1)用温度计测量锌粉与CuSO4溶液反应的温度变化，说明该反应为放热反应，该反应在物质变化的同时，实现化学能转化为热能。 (2)铜锌原电池的工作原理 装置 电极 Zn Cu 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 反应类型 氧化反应 还原反应 电极反应式 Zn－2e－===Zn2＋ Cu2＋＋2e－===Cu 电池反应 Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu 3.盐桥 (1)成分：含有KCl饱和溶液的琼脂。 (2)离子移动方向：Cl－移向ZnSO4溶液(负极区)，K＋移向CuSO4溶液(正极区)。 (3)作用：①使两个半电池形成通路，并保持两溶液的电中性。②避免电极与电解质溶液反应，有利于最大程度地将化学能转化为电能。 【微自测】 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)原电池中的盐桥是为了连通电路，也可用金属导线代替(　　) (3)在原电池中阳离子移向正极，阴离子移向负极(　　) (4)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(　　) 答案　(1)×　(2)×　(3)√　(4)√ 一、原电池的工作原理 【活动探究】 如下图所示，将置有锌片的ZnSO4溶液和置有铜片的CuSO4溶液用一个盐桥连接起来，然后将锌片和铜片用导线连接，并在中间串联一个电流计。 1.上述原电池装置中的正、负极材料分别是什么？电池工作时锌片和铜片分别发生怎样的变化？ 提示　锌片作负极，铜片作正极；电池工作时，锌失去电子生成Zn2＋进入溶液，锌片逐渐溶解，溶液中的Cu2＋得到电子生成Cu沉积在铜片上。 2.电池工作时，电子的运动方向是怎样的？盐桥中阴、阳离子的运动方向是怎样的？ 提示　电子流向：Zn片―→电流表―→Cu片 盐桥中离子流向：K＋―→Cu片(正极)；Cl－―→Zn片(负极) 3.单液Zu—Cu—CuSO4原电池装置如下： 对比单液锌铜原电池与双液锌铜原电池装置，你认为哪种装量能产生稳定地、持续时间长的电流？其原因是什么？ 提示　双液原电池能产生稳定地、持续时间长的电流。原因是双液原电池装置中Zn与氧化剂(Cu2＋)不直接接触，仅有化学能转化为电能(单液原电池装置中Zn与Cu2＋接触发生反应)，避免了能量的损耗，故产生的电流稳定，持续时间长。 4.双液锌铜原电池装置中，电池工作一段时间后，锌片的质量减少16.25 g，线路中转移电子个数是多少？铜电极质量增加多少克？ 提示　负极反应式Zn－2e－===Zn2＋，n(Zn)＝＝0.25 mol，则线路中转移电子：0.25 mol×2＝0.5 mol，即0.5NA个电子，正极反应式：Cu2＋＋2e－===Cu，铜电极增加的质量为×0.5 mol×64 g·mol－1＝16 g。 【核心归纳】 1.原电池的工作原理(以锌铜原电池为例) 2.原电池中盐桥的作用 (1)通过离子在盐桥中的定向移动，使两个隔离的电解质溶液连接起来，可使电流持续。 (2)使用盐桥是将两个半电池完全隔开，使副反应减至最低程度，可以获得单纯的电极反应，有利于最大限度地将化学能转化为电能。 3.原电池中正、负极的判断方法 (1)电子流向：原电池中电子由负极流出，经导线流向正极；两极转移电子数相等。 (2)电流方向：电流方向与电子流向恰好相反，即由正极经导线流向负极。 (3)离子移动方向：溶液中的阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，电子只能在导线中流动而不能在溶液中流动，离子只能在溶液中移动而不能在导线中移动，原电池的内电路和外电路分别通过离子的移动和电子的流动而形成闭合回路，可形象地描述为“电子不下水，离子不上岸”。 【实践应用】 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　A项装置Zn—Cu—稀H2SO4形成原电池，Cu作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，有气泡产生；B、C装置中的Cu和Ag与稀H2SO4均不反应，不能形成原电池；D项装置不能形成闭合回路，Cu电极上不能产生气泡。 2.(双选)如图为锌铜原电池装置，下列有关描述正确