第1章 第2节 第1课时 原电池的工作原理（教师用书）-2022-2023学年新教材高中化学选择性必修1【金版新学案】同步导学（鲁科2019 双选版）

第2节　化学能转化为电能——电池 第1课时　原电池的工作原理 [素养发展目标]　1．掌握原电池原理，提高对原电池本质的认识。2．认识化学能转化成电能的实际意义及其重要应用。 一、原电池的含义及其形成 1．含义 原电池是利用能自发进行的氧化还原反应，将化学能转化为电能的装置。 2．形成条件 (1)具有活泼性不同的两个电极。可以用金属作电极，也可以用其他导电材料作电极，如石墨等。 (2)具有电解质溶液。两个活泼性不同的电极插入电解质溶液中能形成内电路。 (3)两电极间能形成闭合回路，可以直接相连，也可以用导线相连。 (4)装置中能自发进行氧化还原反应。 名师提醒 在原电池中并不都是活泼金属作负极。准确地说，作负极的应该是在电解质溶液中表现得更加活泼的金属。如图所描述的原电池中，当电解质溶液是NaOH溶液时，Al作负极。原因：铝会溶解于NaOH溶液中，该反应的化学方程式为2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑，而镁不会被强碱溶液腐蚀，所以Al失去电子，为负极。 二、原电池的工作原理 1．单池原电池 (1)有关的实验现象 ①锌片溶解，铜片加厚变亮，CuSO4 溶液的颜色变浅。 ②检流计的指针发生偏转，该装置中的能量变化是化学能转化为电能。 (2)电极名称和电极反应 ①锌电极为负极，发生氧化反应，电极反应式是Zn－2e－===Zn2＋； ②铜电极为正极，发生还原反应，电极反应式是Cu2＋＋2e－===Cu ③电池总反应的离子方程式是Zn＋Cu2＋===Cu＋Zn2＋。 (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 阳离子移向正极，阴离子移向负极 2．含盐桥的原电池 (1)实验操作 如图所示，用一个装有含KCl饱和溶液的琼胶的盐桥(胶体不流出，离子可在其中自由流动)，将置有锌片的1 mol·L－1ZnSO4溶液和置有铜片的1 mol·L－1CuSO4溶液连接起来，然后将锌片和铜片用导线连接，并在中间串联一个电流表。 (2)实验现象 ①电流表指针发生偏转； ②左边烧杯中的锌片逐渐溶解，右边烧杯中的铜片上有红色固体析出； ③取出盐桥，电流表的指针回到零点，铜片上不再有固体析出，锌片也不再溶解。 (3)原理分析 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；从锌片上释放出的电子，经过导线流向铜片，CuSO4溶液中的Cu2＋从铜片上得到电子，被还原成为金属铜并沉积在铜片上。随着反应的进行，左边烧杯的溶液中c(Zn2＋)增大，右边烧杯的溶液中c(Cu2＋)减小。同时，盐桥中的Cl－会移向ZnSO4溶液，K＋会移向CuSO4溶液，使ZnSO4溶液和CuSO4溶液均保持电中性，氧化还原反应得以继续进行，从而使原电池不断地产生电流。 (4)电极反应和总反应 负极Zn－2e－===Zn2＋ 正极Cu2＋＋2e－===Cu 总反应Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu 名师提醒 由两个半电池(含盐桥)组成的原电池工作原理 负极半电池中：还原性强的材料作负极，失电子被氧化； 正极半电池中：电解质溶液中氧化性强的离子在正极得电子被还原； 外电路中：电子由负极经导线流向正极； 内电路中：两极之间通过盐桥(盐桥中的阴离子移向负极，阳离子移向正极)构成闭合回路。 1．(2021·陕西镇安中学高二期末)下列装置中能构成原电池的是(　　) C　[A项，没有形成闭合回路，不能构成原电池，错误；B项，没有活泼性不同的电极，错误；C项，有活泼性不同的电极，有电解质溶液，形成了闭合回路，能自发进行氧化还原反应，能构成原电池，正确；D项，乙醇是非电解质，没有形成闭合回路，不能构成原电池，错误。] 2．(双选)如图所示的是某锌铜原电池装置，下列有关描述正确的是(　　) A．铜片和锌片不能互换位置 B．缺少电流表，则不能产生电流 C．盐桥可用吸有KNO3溶液的滤纸条代替 D．Zn发生氧化反应，Cu发生还原反应 AC　[若铜片和锌片互换位置，则铜片置于ZnSO4溶液中，锌片置于CuSO4溶液中，CuSO4溶液中Zn与Cu2＋直接发生反应，不能产生电流，A项正确；锌铜原电池中，电流表的作用是观察电流的产生，与电流能否产生无关，B项错误；吸有KNO3溶液的滤纸条中有自由移动的K＋、NO，可代替盐桥，C项正确；Cu电极上是Cu2＋发生还原反应，D项错误。] 探究一　原电池工作原理 1．原电池装置中，盐桥中的材料是什么？盐桥中离子移动的方向是什么？ 提示：　盐桥中通常装有琼脂凝胶，内含氯化钾或硝酸铵；其中的Cl－(或NO)移向负极(ZnSO4溶液)，K＋(或NH)移向正极(CuSO4溶液)。 2．原电池装置中，盐桥的作用是什么？ 提示：　①形成闭合回路，传