专题1 第二单元 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（苏教2020 双选版）

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 [素养发展目标]　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、解释原电池的工作原理，能正确判断原电池的正极和负极，会书写其电极反应式。3．能设计简单的原电池。 一、原电池的工作原理 1．原电池的构成 (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．铜锌原电池的构造与工作原理(带盐桥) (1)工作原理分析 装置示意图 实验现象 锌片逐渐溶解，铜片上有红色固体生成，质量增加，溶液颜色变浅，电流计指针发生偏转，用温度计测量两烧杯溶液的温度几乎不变 能量转化 化学能转化为电能 微观探析 在硫酸锌溶液中，负极一端的Zn失去电子被氧化成Zn2＋进入溶液 在硫酸铜溶液中，正极一端的Cu2＋获得电子被还原成Cu沉积在铜片上 电子或离子移动方向 (1)导线(外电路)中，电子从Zn片(负极)移向Cu片(正极)。 (2)盐桥(内电路)中的Cl－移向ZnSO4溶液，K＋移向CuSO4溶液 工作原理 负极：Zn－2e－===Zn2＋(氧化反应) 正极：Cu2＋＋2e－===Cu(还原反应) 总反应：Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu (2)盐桥的理解 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：a．使两个半电池形成通路，并保持两溶液的电中性。b．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。 【即学即练】 1．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)原电池中电流的方向是负极→导线→正极(×) (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(√) 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：a>b。 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的反应速率快。 3．设计原电池 (1)电极材料的选择。负极一般是活泼的金属材料。正极一般选用活泼性比负极差的金属材料或石墨等惰性电极。 (2)电解质溶液的选择。电解质溶液一般要能够与负极发生反应。若是两个“半反应”分别在两只烧杯中进行，则左、右两只烧杯中的电解质溶液应与电极材料具有相同的阳离子。 (3)设计示例 设计思路 应用示例 ①以自发进行的氧化还原反应为基础 2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2 ②将已知氧化还原反应拆分成氧化反应和还原反应两个反应，从而确定电极反应 氧化反应(负极)：Cu－2e－===Cu2＋ 还原反应(正极)：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋ ③以两极反应为依据，确定电极材料及电解质溶液 负极：铜和CuCl2溶液 正极：石墨(或铂)和FeCl3溶液 续表 设计思路 应用示例 ④画出原电池装置示意图 【即学即练】 2．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。 (1)足量的Zn与稀H2SO4反应时，滴入CuSO4溶液可以加快反应速率，因为c(SO)增大(×) (2)将Mg和Al用导线连接放入NaOH溶液，Al不断溶解，说明活泼性：Mg＜Al(×) (3)增大电解质溶液的浓度，能加快原电池反应的速率(×) (4)所有的氧化还原反应都能设计成原电池(×) 原电池工作原理及应用 用Zn片、铜片、CuSO4溶液、ZnSO4溶液及装有KCl饱和溶液的盐桥组成下面甲、乙、丙三套装置，观察到甲装置中溶液温度升高，乙、丙装置中的电流计的指针均发生了偏转。 1．装置丙中取出盐桥，电流计的指针如何变化？为什么会出现这种现象？ 提示：取出盐桥，丙装置中电流计的指针不再发生偏转；取出盐桥后，不能形成闭合回路，不能形成原电池，故电流计指针不再发生偏转。 2．装置丙是由两个半电池组成，请指出原电池的正、负极，并写出电极反应式。 提示：Zn电极为负极，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋；Cu电极为正极，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu。 3．装置丙中电子在导线中的移动方向是怎样的？盐桥中的K＋、Cl－的移动方向是怎样的？ 提示：电子的移动方向是Zn(负极)→电流计→Cu(正极)，盐桥中的Cl－移向负极，K＋移向正极。